高中物理 第6章 万有引力与航天 第5节 宇宙航行课时作业 新人教版必修

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。第5节 宇宙航行基础夯实一、选择题(单选题)1(北京师大附中20152016学年高一下学期期中)如图所示，有关地球人造卫星轨道的正确说法有()Aa、b、c均可能是卫星轨道B卫星轨道只可能是aCa、b均可能是卫星轨道Db可能是同步卫星的轨道答案：C解析：地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，所以凡是地球卫星，轨道面必定经过地球中心，所以a、b均可能是卫星轨道，c不可能是卫星轨道，故A、B错误，C正确；同步卫星的轨道必定在赤道平面内，所以b不可能是同步卫星，故D错误。22013年6月11日，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小()A等于79km/sB介于79km/s和112km/s之间C小于79km/sD介于79km/s和167km/s之间答案：C解析：卫星在圆形轨道上运动的速度v。由于rR，所以v79km/s，C正确。3(江苏宿迁市20142015学年高一下学期三校联考)请阅读短文，结合图示的情景，完成第(1)(3)题。2013年12月14日，“嫦娥三号”(“玉兔”号月球车和着陆器)以近似为零的速度实现了月面软着陆。下图为“嫦娥三号”运行的轨道示意图。(1)着陆器承载着月球车在半径为100km的环月圆轨道上运行过程中，下列判断正确的是()A月球车不受月球的作用力B着陆器为月球车提供绕月运动的向心力C月球车处于失重状态D月球车处于超重状态(2)“嫦娥三号”发射后直接进入椭圆形地月转移轨道，其发射速度为()A167km/sB大于79km/s，小于112km/sC79km/sD112km/s(3)“嫦娥三号”在下列位置中，受到月球引力最大的是()A太阳帆板展开的位置B月球表面上的着陆点C环月椭圆轨道的近月点D环月椭圆轨道的远日点答案：(1)C(2)B(3)B解析：(1)月球车在月球的引力作用下绕月球运动，A、B错；月球车在轨道运行时处于失重状态，C正确，D错误。(2)发射速度应大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，故B正确，A、C、D错误。(3)根据万有引力定律可知离月球最近的地点，受月球的引力最大，故B正确。二、非选择题4某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中，已知该星球的半径为R，求这星球上的第一宇宙速度。答案：解析：根据匀变速运动的规律可得，该星球表面的重力加速度为g该星球的第一宇宙速度，即为卫星在其表面附近绕它做匀速圆周运动的线速度，该星球对卫星的引力(重力)提供卫星做圆周运动的向心力，则mg该星球表面的第一宇宙速度为v1。5某小报登载：年月日，国发射了一颗质量为100kg，周期为1h的人造环月球卫星。一位同学记不住引力常量G的数值且手边没有可查找的材料，但他记得月球半径约为地球的，月球表面重力加速度约为地球的，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案。(地球半径约为64103km)证明：因为GmR所以T2，又Gmg得g故Tmin22222s62103s172h。环月卫星最小周期约为172h，故该报道是则假新闻。能力提升一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)1(太原五中20142015学年高一下学期检测)如图，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A甲的向心加速度比乙的小B甲的运行周期比乙的小C甲的角速度比乙的大D甲的线速度比乙的大答案：A解析：本题考查万有引力定律在天体中的应用，解题的关键是明确万有引力提供了卫星的向心力。由Gma，得卫星的向心加速度与行星的质量成正比，即甲的向心加速度比乙的小，选项A正确；由Gmr，得甲的运行周期比乙的大，选项B错误；由Gmr2，得甲的角速度比乙的小，选项C错误；由Gm，得甲的线速度比乙的小，选项D错误。2(辽师大附中20152016学年高一下学期模块测试)如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是()Ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度Bb、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度Cc加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的cDa卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将减小答案：B解析：因为b、c在同一轨道上运行，故其线速度大小、加速度大小均相等。又b、c轨道半径大于a的轨道半径，由v知，vbvcva，故A选项错；由加速度a可知abacaa，故B选项正确。当c加速时，c受到的万有引力F，故它将做向心运动。所以无论如何c也追不上b，b也等不到c，故C选项错。对a卫星，当它的轨道半径缓慢减小时，在转动一段较短时间内，可近似认为它的轨道半径未变，视为稳定运行，由v知，r减小时v逐渐增大，故D选项错误。3(曲阜师大附中20152016学年高一下学期检测)如图所示是某次同步卫星发射过程的示意图，先将卫星送入一个近地圆轨道，然后在P处点火加速，进入椭圆转移轨道，其中P是近地点，Q是远地点，在Q点再次点火加速进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道的运行速率为v1，加速度大小为a1；在P点短时间点火加速之后，速率为v2，加速度大小为a2；沿转移轨道刚到达Q点速率为v3，加速度大小为a3；在Q处点火加速之后进入圆轨道，速率为v4，加速度大小为a4，则()Av1v2a1a2 Bv1v2a1a2Cv3v4a3a4 Dv3v4a3a4答案：BC解析：卫星在近地圆轨道上运行时所受到的万有引力大小保持不变，由Gma可知a1a2，在P点短时间点火加速之后卫星的速率增大，故v1v2，所以A错，B对。卫星在Q点点火加速，故v3v4；从Q点进入圆轨道后卫星离地面的高度将保持不变，由Gma可知a3a4，所以C对，D错。4为纪念伽利略将望远镜用于天文观测400周年，2009年被定为以“探索我的宇宙”为主题的国际天文年。我国发射的“嫦娥”一号卫星绕月球经过一年多的运行，完成了既定任务，于2009年3月1日16时13分成功撞月。如图为“嫦娥”一号卫星撞月的模拟图，卫星在控制点1开始进入撞月轨道。假设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为R，周期为T，引力常量为G。根据题中信息，以下说法正确的是()A可以求出月球的质量B可以求出月球对“嫦娥”一号卫星的引力C“嫦娥”一号卫星在控制点1处应减速D“嫦娥”一号在地面的发射速度大于112km/s答案：AC解析：由GmR可得M，选项A正确；月球对“嫦娥”一号卫星的引力FG，因不知道卫星的质量，故月球对卫星的引力不能求得，选项B错误；卫星在控制点1减速时，万有引力大于向心力，卫星做向心运动，半径减小，进入撞月轨道，选项C正确；若发射速度大于112km/s，会脱离地球的束缚，不可能绕月球转动，选项D错误。二、非选择题5(襄阳市20142015学年高一下学期四校期中联考)我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星500”的实验活动。假设王跃登陆火星后，测得火星的半径是地球半径的，质量是地球质量的。已知地球表面的重力加速度是g，地球的半径为R，忽略火星以及地球自转的影响，求：(1)火星表面的重力加速度g的大小；(2)王跃登陆火星后，经测量发现火星上一昼夜的时间为t，如果要发射一颗火星的同步卫星，它正常运行时距离火星表面将有多远？答案：(1)g(2)R解析：在地球表面，万有引力与重力相等，m0g对火星m0g联立解得gg(2)火星的同步卫星做匀速圆周运动的向心力由火星的万有引力提供，且运行周期与火星自转周期相同。设卫星离火星表面的高度为h，则m0()2(Rh)解出同步卫星离火星表面高度hR6如图所示，A是地球同步卫星，另一个卫星B的圆轨道位于赤道平面内，距离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。(1)卫星B的运行周期是多少？(2)如果卫星B的绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上)，求至少