20192020学年高中物理同步学典12宇宙航行习题含解析新人教版必修第二册

-1-同步学典（12）宇宙航行1、关于自由落体运动的加速度g,下列说法正确的是()A.同一地点轻重物体的g值一样大B.北京地面的g值比上海地面的g值略大C.g值在地面任何地方都一样D.g值在赤道处大于在南北两极处2、已知地球半径约为火星半径的2倍,地球密度约为火星密度的1.5倍,则地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值为()A．6B．23C．32D．613、2018年10月15日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第三十九、四十颗北斗导航卫星。若其中一颗卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，周期为T，地球的半径为R，则地球的第一宇宙速度为（）A.2324πrTRB.2324πRTrC.2322πrTRD.2πRT4、使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度1v,而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度2v,2v与1v的关系是212vv,已知某星球半径是地球半径R的1/3,其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的1/6,地球的平均密度为ρ,不计其他星球的影响,则()A.该星球上的第一宇宙速度为33gRB.该星球上的第二宇宙速度为3gRC.该星球的平均密度为2D.该星球的质量为3881R5、一物体从一行星表面某高处做自由落体运动。自开始下落计时，得到物体离该行星表面的高度h随时间t变化的图象如图所示，则（）-2-A．行星表面重力加速度大小为82/msB．行星表面重力加速度大小为102/msC．物体落到行星表面时的速度大小为20m/sD．物体落到行星表面时的速度大小为25m/s6、2017年9月25日是我国新一代同步卫星“风云四号”在轨交付的日子，与上一代相比，“风云四号”的整星观察数据量提高了160倍，当日，腾讯公司把微信的启动页面从阿波罗17号宇航员所拍摄的非洲大陆上空视角照片更换为“风云四号”拍摄的中国所在的东半球上空视角照片，下列关于“风云四号”同步卫星的说法正确的是()A.—定位于赤道正上B.绕地球运行的周期比月球绕地球运行的周期大C.发射速度大于7.9km/sD.运行速度大于7.9km/s7、地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T，地球同步卫星的轨道半径为地球半径的n倍。则下列说法正确的是（）A.地球同步卫星的周期为TB.地球同步卫星的周期为21TnC.地球同步卫星的加速度大小为21gnD.地球同步卫星的加速度大小为1gn8、人造卫星离地球表面距离等于地球半径R,卫星以速度v沿圆轨道运动,设地面上的重力加速度为g,则()A.4vgRB.2vgRC.vgRD.2gRv9、如图为人造卫星轨道的示意图,则卫星()-3-A.在a轨道运动的周期为24hB.在b轨道运动的速度始终不变C.在c轨道运行的速度大小始终不变D.在c轨道运行时受到的地球引力大小是变化的10、如图所示，曲线I是一颗绕地球做圆周运动的卫星P轨道的示意图，其半径为R；曲线Ⅱ是一颗绕地球做椭圆运动的卫星Q轨道的示意图，O点为地球球心，AB为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，已知在两轨道上运动的卫星的周期相等，万有引力常量为G，地球质量为M，下列说法正确的是（）A．椭圆轨道的长轴长度为RB．卫星P在I轨道的速率为0v，卫星Q在Ⅱ轨道B点的速率为Bv，则0BvvC．卫星P在I轨道的加速度大小为0a，卫星Q在Ⅱ轨道A点加速度大小为Aa，则0=AaaD．卫星P在I轨道上受到的地球引力与卫星Q在Ⅱ轨道上经过两轨道交点时受到的地球引力大小相等11、我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是()A、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接-4-B、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接12、2013年发射的“嫦娥三号”卫星，实现我国首次对地外天体的直接探测，如图为“嫦娥三号”卫星在月球引力作用下，先沿椭圆轨道向月球靠近，并在P处“刹车制动”后绕月球做匀速圆周运动，并再次变轨最后实现软着陆，已知“嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动的半径为r，周期为T，引力常量为G，则()A．“嫦娥三号”卫星的发射速度必须大于11.2km/sB．“嫦娥三号”卫星在椭圆轨道与圆轨道上经过P点的速度相等C．“嫦娥三号”卫星由远月点Q点向P点运动过程中速度逐渐减小D．由题给条件可求出月球质量13、宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统。在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。若AOOB，则()A．星球A的质量一定大于B的质量B．星球A的线速度一定大于B的线速度C．双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越小D．双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小-5-答案以及解析1答案及解析：答案：AB解析：g总值与物体质量无关,它与地球上不同位置有关,在赤道处最小,在两极最大;还与地面上不同高度有关,地面越高,g越小,反之则越大.2答案及解析：答案：A解析：根据万有引力提供向心力,得：则第一宇宙速度为：又由343MR得所以地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值为，故A正确，BCD错误。故选：A。3答案及解析：答案：A解析：卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为r,周期为T,由牛顿第二定律,及万有引力定律,则有：2224πGMmrmrT地球的半径为R,再有：22GMmvmRR联合解得：2324πrvTR，故BCD错误，A正确；4答案及解析：答案：BC-6-解析：A:根据第一宇宙速度12'''636gRgRvgR,故A错;B:根据题意,第二宇宙速度21'2'3gRvv,故B对;C:根据公式2gRGM,且343MR,故34gGR,所以11'632,故C对;D:根据公式333442'''323381RRMR,故D错。5答案及解析：答案：AC解析：由题图可以看出,物体自由下落25m所用的时间为2.5s,由212hgt得22222225/8/2.5hgmsmst,A正确,B错误;由vgt得物体落到行星表面时的速度282.5/20/vgtmsms,C正确,D错误.6答案及解析：答案：AC解析：地球同步卫星公转周期为24Th，高度一定，位于赤道正上空，故A正确。根据2224πMmGmrrT，可得234πrTGM，同步卫星绕地球运行的半径比月球绕地球运行的半径小，则周期小，故B错误。第一宇宙速度是卫星发射到近地轨道的速度，第二宇宙速度是发射绕太阳运行的卫星的最小速度，故发射地球卫星的速度应大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故C正确。由万有引力提供向心力得22MmvGmrr，解得GMvr，可知卫星的线速度v随轨道半径r的增大而减小。7.9km/sv为第一宇宙速度，即卫星围绕地球表面运行的速度，因同步卫星的轨道半径比地球半径大，因此其线速度应小于7.9km/s，故D错误。7答案及解析：答案：AC解析：AB.地球同步卫星的周期与地球自转的周期相同，即等于T，故A正确，B错误；-7-CD.设地球质量为M,半径为R,不考虑地球自转时,地球表面上质量为m的物体所受重力等于万有引力,则有2GMmmgR，设同步卫星的质量为m，地球同步卫星的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有：2()GMmmanR得：21agn，故C正确；D错误。故选：AC。8答案及解析：答案：D解析：物体在地面时由万有引力定律知2GMmmgR,地面重力加速度2GMgR,由于卫星做匀速圆周运动,且卫星轨道半径为2R,有22''24mMvGmRR,则2222gRGMGMRvRR,故选D。9答案及解析：答案：D解析：同步卫星的运行周期为24小时,即相对地球静止,所以只能在赤道平面内,A错误;b轨道内的卫星做圆周运动,其速度方向时刻变化,所以其速度时刻变化着,B错误;c轨道为椭圆轨道,根据22MmvGMGmvrrr,可知在近地点速度大,在远地点速度小,根据2MmFGr,同一卫星在近地轨道受到的引力大,在远地轨道受到的引力小,C错误D正确.10答案及解析：答案：B解析：开普勒第三定律可得：23Tka，因为周期相等，所以半长轴相等，圆轨道可以看成长半轴、短半轴都为R椭圆，故a=R，即椭圆轨道的长轴的长度为2R。故A错误。根据万有引力提供向心力可得：22MmvGmrr，故Gmvr，由此可知轨道半径越大，线速度越小；设卫星以OB为半径做圆周运动的速度为'v，那么0'vv；又卫星Ⅱ在B点做向心运-8-动，所以有'Bvv，综上有0'Bvvv。故B正确。卫星运动过程中只受到万有引力的作用，故有：2MmGmar，所以加速度为2MaGr，又有OAR，所0Aaa以。故C错误。由于不知道两卫星质量关系，故万有引力关系不确定。故D错误。11答案及解析：答案：C解析：A.B.在同一轨道上运行加速做离心运动，减速做向心运动均不可实现对接。则AB错误C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，则其做离心运动可使飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接。则C正确D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，则其做向心运动，不可能与空间实验室相接触。则D错误。故选：C12答案及解析：答案：D解析：由卫星发射条件知，地球卫星发射速度应大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，A错；卫星在P点由椭圆轨道到圆轨道要适当减速，因此在椭圆轨道与圆轨道上经过P点的速度不相等，B错；“嫦娥三号”卫星由远月点Q点向P点运动过程中，月球引力对其做正功，速度逐渐增大，C错；由222m4πMGmrrT可得月球质量为2324πrMGT，D对．13答案及解析：答案：BC解析：A.双星靠相互间的万有引力提供向心力,所以向心力相等;根据万有引力提供向心力公式得：222ABAABBGmmmrmrL，因为BArr,所以BAmm，即B的质量一定大于A的质量。故A错误；-9-B.双星系统角速度相等，根据v=ωr，且AOOB，可知，A的线速度大于B的小速度，故B正确；C.根据万有引力提供向心力公式得：22121122222GmmmrmrTTL,解得周期为312(2)LTGmm，可知双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小，故C正确；D.根据周期为312(2)LTGmm，可知双星的总质量一定，双星之间的距离越大，转动周期越大，故D错误。故选：BC