2013-2014学年高中物理 基础知识篇 第三章 第三节 飞向太空同步练测 粤教版必修2

1 3 33 3 飞向太空飞向太空 建议用时实际用时满分实际得分 45 分钟100 分 一 选择题一 选择题 本题包括 10 小题 每小题给出的四 个选项中 有的只有一个选项正确 有的有两个 选项正确 全部选对的得 5 分 选对但不全的得 3 分 有选错或不选的得 0 分 共 50 分 1 在轨道上运行的人造地球卫星的天线突然折断 天线将 做自由落体运动 做平抛运动 沿原轨道的切线运动 相对卫星静止 和卫星一起在原轨道上绕 地球运动 2 某一颗人造同步卫星距地面高度为 设地球半 径为 自转周期为 地面处的重力加速度为 则该同步卫星线速度的大小为 3 发射地球同步卫星时 先将卫星发射至近地圆 轨道1 然后经点火 使其沿椭圆轨道2运行 最后再次点火 将卫星送入同步圆轨道3 轨 道1 2相切于点 轨道2 3相切于 点 如图 所示 则当卫星分别在1 2 3轨道上正常 运行时 以下说法正确的是 卫星在轨道 上的速率大于在轨道 上的 速率 卫星在轨道 上的角速度小于在轨道1上的 角速度 卫星在轨道 上经过 点时的加速度大于 它在轨道2上经过 点时的加速度 卫星在轨道 上经过 点时的加速度等于 它在轨道3上经过 点时的加速度 4 人造卫星由于受大气阻力 轨道半径逐渐减小 则线速度和周期的变化情况为 线速度增大 周期增大 线速度增大 周期减小 线速度减小 周期增大 线速度减小 周期减小 5 地球同步卫星离地心的距离为 运行速度为 加速度为 地球赤道上的物体随地球自转的加 速度为 第一宇宙速度为 地球半径为 则以 下式子正确的是 6 我们在推导第一宇宙速度时 需要作一些假设 下列假设中不正确的是 卫星做匀速圆周运动 卫星的运转周期等于地球自转的周期 卫星的轨道半径等于地球半径 卫星需要的向心力等于地球对它的万有引 力 7 假设地球的质量不变 而地球的半径增大到原 来的 倍 那么从地球发射人造卫星的第一宇 宙速度的大小应为原来的 倍 倍 8 在绕地球运行的人造地球卫星上 下列哪些仪 器能正常使用 天平 弹簧测力计 摆钟 水银气压计 9 如图所示 在同一轨道平面上的质量相等的几 个人造地球卫星 在某一时刻恰好在同一 直线上 下列说法正确的有 根据 可知 根据万有引力定律可知 向心加速度 运动一周后 先回到原地点 10 人造卫星在绕地球运行的过程中 由于高空稀 薄空气阻力的影响 将缓慢地向地球靠近 在这个过程中 卫星的 机械能逐渐减小 图 1 图 2 2 动能逐渐减小 运行周期逐渐减小 向心加速度逐渐减小 二 计算题二 计算题 本题共 4 小题 11 12 每小题 12 分 13 14 每小题 13 分 共 50 分 解答时应写 出必要的文字说明 方程式和重要的演算步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答 案中必须明确写出数值和单位 11 月球表面的重力加速度是地球表面重力加速 度的 地球半径是月球半径的4倍 那么登 月舱靠近月球表面 环绕月球运行的速度为 多少 已知人造地球卫星的第一宇宙速度为 12 1976年10月 剑桥大学研究生贝尔偶尔发现 一个奇怪的射电源 它每1 337 发出一个脉 冲信号 贝尔和他的导师曾认为他们和外星 文明接上了头 后来大家认识到 事情没有 这么浪漫 这类天体被定名为 脉冲星 脉冲星 的特点是脉冲周期短 且周期高 度稳定 这意味着脉冲星一定进行着准确的 周期运动 自转就是一种很准确的周期运 动 1 已知蟹状星云的中心星是一颗脉冲星 其 周期为 的脉冲现象来自自转 设阻止该星 离心瓦解的力是万有引力 试估算 的最小密 度 2 如果的质量等于太阳质量 该星的可能半 径最大是多少 太阳质量是 13 两行星在同一平面内绕同一恒星做匀速圆周 运动 运动方向相同 的轨道半径为 的轨 道半径为 已知恒星质量为 恒星对行星的引 力远大于卫星间的引力 两行星的轨道半径 若在某一时刻两行星相距最近 试求 1 再经过多长时间两行星距离又最近 2 再经过多长时间两行星距离又最远 14 我国成功发射的航天飞船 神 舟 五号 绕 地球飞行14圈后安全返回地面 这一科技成 就预示我国航天技术取得最新突破 据报道 飞船质量约为 绕地球一周的时间约为 已 知地球的质量 万有引力常量 设飞船绕地 球做匀速圆周运动 由以上提供的信息 解 答下列问题 1 神舟 五号离地面的高度为多少 2 神舟 五号绕地球飞行的速度是多大 3 载人舱在将要着陆之前 由于空气阻力作 用有一段匀速下落过程 若空气阻力与速度 平方成正比 比例系数为 载人舱的质量为 则此匀速下落过程中载人舱的速度多大 3 33 3 飞向太空飞向太空 得分 得分 一 一 选择题选择题 题号 12345678910 3 答案 二 计算题二 计算题 11 12 13 14 3 33 3 飞向太空飞向太空 参考答案参考答案 一 选择题一 选择题 1 D 解析 对人造地球卫星由万有引力定律和牛顿第二定律得 即 两边同乘以天线的质量 得 即万有引力等于天线做圆周运动所需要的向心力 故选项 正确 点拨 物体的运动情况决定于物体的初速度和受力情况 两者缺一不可 对常见的物理模型在头脑中要清晰可见 2 BC 解析 由线速度定义式知 故选项 正确 对同步卫星由万有引力定律和牛顿第二定律得 4 对地球表面的物体有 联立得 故选项 正确 点拨 求解天体稳定运行的公式有 注意 黄金代换式 的应用 3 BD 解析 由 可知 选项 错误 由 知 选项 正确 由万有引力引律和牛顿第二定律 知 选项 错 而选项 正确 点拨 要灵活选择公式 判定描述圆周运动的物理量 的变化情况 4 B 解析 因线速度 减小 故 卫星将做向心运动 由动能定理可知 线速度将增大 由 可知 变短 点拨 判定线速度大小方法有两种 1 稳定运动的不同轨道上的线速度大小比较 2 变轨运行的过程中线速度大小的比较 5 AB 解析 1 要分清所揭示的研究对象是否是中心天体表面的物体 或天体 2 严格区分 第一宇宙速度 和 中心天体的自转速度 6 解析 第一宇宙速度是指贴近地面运行的卫星的环绕速度 故选项 正确 卫星的运转 周期和地球自转的周期是完全不同的概念 只有同步卫星的运转周期和地球自转的周期是相同的 其 他的都不相等 故选项 不正确 7 解析 因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度 此时卫星的轨道半径近似的认为是地球的 半径 且地球对卫星的万有引力充当向心力 故公式 成立 所以解得 因此 当 不变 增加为 时 减小为原来的 即正确的选项为 8 解析 由于在运行的人造地球卫星上的物体处于完全失重状态 故凡是仪器在设计原理上与重力加 速度 有关的均不能正常使用 故应选 9 解析 公式 只适用于星球表面的卫星 故 错误 根据卫星受到的万有引力等于向心力的关系 可知 正确 选项 错误 10 解析 由于卫星不断地克服阻力做功 其机械能逐渐减小 选项 正确 由于卫星缓慢地向地球 靠近 可以近似地看成卫星在做半径不断减小的圆周运动 根据卫星的线速度 角速度 周期和向心 加速度与其轨道半径的对应关系 可得选项 也正确 二 计算题二 计算题 11 解析 对天体 表面附近的飞行物由牛顿第二定律和万有引力定律得 又 联立得 则 又 以上各式联立得 12 1 1 3 2 解析 1 设脉冲星的质量为 半径为 最小密度为 体积为 则 又 而 解得 2 由得 点拨 认真阅读 明确题意 提取题目中的有用信息 脉冲星周期即为自转周期 脉冲星高速自转不 瓦解的临界条件为 该星球表面的某块物质 所受星体的万有引力恰好等于其做圆周运动的向心力 13 解 1 设 两行星的角速度分别为 经过时间 转过的角度为 转过的角度为 距离最近的条件是 恒星对行星的万有引力提供向心力 则 即 由