高中物理人教版必修2课时作业与单元检测第六章第5节宇宙航行

1、第五节宇宙航行1 .第一宇宙速度是指卫星在 绕地球做匀速圆周运动的速度，也是绕地球匀速圆周运动的 速度.第一宇宙速度也是将卫星发射出去使其绕地球做圆 周运动所需要的 发射速度，其大小为 .2 .第二宇宙速度是指将卫星发射出去使其克服 ,永远离开地球，即挣脱球的 束缚所需要的最小发射速度，其大小为 .3 .第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳 的束缚，飞到 外所需要的最小发射速度，其大小为 .4 .人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的 提供它做圆周运动的向力，则有： G2=, 由此可得 v =, 3=， T=.5 .人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其环绕速度可以是下列的哪些数据（

2、）A. 一定等于 7.9 km/sB.等于或小于7.9 km/sC. 一定大于 7.9 km/sD.介于 7.9 km/s11.2 km/s6.关于第一宇宙速度，以下叙述正确的是（）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度C.它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.它是人造卫星发射时的最大速度7.假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，且仍做圆周运动，则下列说法正确的是（）2根据公式v= 3 1可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍根据公式F = mv可卫星所需的向心力将减小到原来的2根据公式F=誓，可知地球提供的向心力将,一 ，1减

3、小到原来的1根据上述和给出的公式，可知卫星运行的线速度将减小到原来 4的上2A.B.C.D.【概念规律练】知识点一第一宇宙速度1.下列表述正确的是（A.第一宇宙速度又叫环绕速度B.第一宇宙速度又叫脱离速度C.第一宇宙速度跟地球的质量无关D.第一宇宙速度跟地球的半径无关2 .恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒” 径较小，一般在720 km,但它的密度大得惊人.若某中子星的半径为1.2X1017kg/m3,那么该中子星上的第一宇宙速度约为（）中子星.中子星的半10 km,密度为A. 7.9 km/sC. 2.9 x 104 km/sB. 16.7 km/sD. 5.8 X 4(km/

4、s知识点二人造地球卫星的运行规律3.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R,线速度为v,周期为T,若使该卫星的周期变为2T,可行的办法是（） vA. R不变，线速度变为 2B. v不变，使轨道半径变为C.轨道半径变为3/4R2RD. v不变，使轨道半径变为4.在圆轨道上运动的质量为 面上的重力加速度为 g,求:卫星运动的线速度；（2）卫星运动的周期.R2m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R,地知识点三 地球同步卫星5.关于地球同步卫星，下列说法正确的是（）A.它的周期与地球自转周期相同B.它的周期、高度、速度大小都是一定的C.我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空D.我国发射

5、的同步通讯卫星必须定点在赤道上空6.据报道，我国的数据中继卫星“天链一号 01星”于2008年4月25日在西昌卫星发 射中心发射升空，经过 4次变轨控制后，于 5月1日成功定点在东经 77。赤道上空的同步轨道.关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是（）A.运行速度大于 7.9 km/sB.离地面高度一定，相对地面静止C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等【方法技巧练】卫星变轨问题的分析方法7.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道 1,然后点火,卫星送入同步圆轨道 3.轨道1、2相切于 则图1使其沿椭圆轨道2运行

6、，最后再次点火，将Q点，轨道2、3相切于P点，如图1所示,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（A.卫星在轨道 B.卫星在轨道 C.卫星在轨道 D.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率3上的角速度小于在轨道1上的角速度1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度P点时的加速度2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过 8.宇宙飞船在轨道上运行，由于地面指挥人员发现某一火箭残体的轨道与飞船轨道有交点，通知宇航员某一时间飞船有可能与火箭残体相遇.宇航员随即开动飞船上的发动机使飞船加速，脱离原轨道，关于飞船的运动，下列说法正确的是（）A.飞船高度降低 B.飞船高度

7、升高 C.飞船周期变小 D.飞船的向心加速度变大1 .在正绕地球运行的人造卫星系统内，下列仪器还可以使用的有（）A.天平B.测力计C.密度计D.气压计2 .可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道（）A.与地球表面上某一纬度线 （非赤道）是共面同心圆B.与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D .与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对于地球表面是运动的3 .探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则轨后与变轨前相比A.轨道半径小C.线速度变小B.向心加速度变小D.角速度变小4 .假设地球

8、的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造星的第一宇宙速度的大小应为原来的（）a.V2 倍b. 1/V2 倍C. 1/2 倍D. 2 倍5.图21970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元.“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，如图2所示,其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2 384 km,则（）A.卫星在M点的速度小于N点的速度B.卫星在M点的角速度大于 N点的角速度C.卫星在M点的加速度大于 N点的加速度D.卫星在N点的速度大于7.9 km/s6 .如图3所示，图3a、b、c是地球大气层外圆形轨道

9、上运行的三颗人造卫星.a、b质量相同，且小于 c的质量，下列判断正确的是（）A. b、c的线速度大小相等，且大于 a的线速度B. b、c的周期相等，且大于 a的周期C. b、c的向心加速度大小相等，且大于 a的向心加速度D. b所需的向心力最小7 .已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍.若某行星的平均密度为地球2.5倍，则该行星的自转周期均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的约为（）A. 6小时B. 12小时C. 24小时D. 36小时8.地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的.已知木星的轨道半径约为地球道半径的5.2倍，则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为（）A

10、. 0.19B. 0.44C. 2.3D, 5.29. 2009年2月11日，俄罗斯的“宇宙 一2251”卫星和美国的“钺 一33”卫星在西伯亚上空约805 km处发生碰撞，这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件.碰撞过中产生的大量碎片可能会影响太空环境.假定有甲、乙两块碎片绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是（）A.甲的运行周期一定比乙的长 B.甲距地面的高度一定比乙的高 C.甲的向心力一定比乙的小 D.甲的加速度一定比乙的大图410. 2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在 A点从圆形轨I进入椭圆轨道n, B为轨道n上的一点，如图 4

11、所示.关于航天飞机的运动，下列说 法中正确的有（）A.在轨道n上经过 A的速度小于经过 B的速度B.在轨道n上经过 A的动能小于在轨道I上经过 A的动能C.在轨道n上运动的周期小于在轨道I上运动的周期D.在轨道n上经过 A的加速度小于在轨道I上经过A的加速度图5a是地球赤道上一栋建筑，b是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面9.6x106 m的卫c是地球同步卫星，某一时刻b、c刚好位于a的正上方（如图5所示），经48 h, a、b、c的大致位置是下图中的（取地球半径R=6.4X106m,地球表面重力加速度 g取10 m/s2, 户恒）（）题 号1234567891011答 案12.1990年3月

12、，中国紫金山天文台将1965年9月20日发现的第753号小行星命名为吴健雄星，其直径为 32 km.如果该小行星的密度和地球相同，求该小行星的第一宇宙速 度.（已知地球半径 Ro=6 400 km,地球的第一宇宙速度 V0取8 km/s.）宇宙航行课前预习练1 .近地轨道2 .地球引力最大环绕最小 7.9 km/s引力 11.2 km/s3 .引力4 .引力太阳系16.7 km/sv222 兀2/GMm- 叱 r m(y) r: -rrGM r325 .6 .GmBBC 第一宇宙速度是指卫星围绕天体表面做匀速圆周运动的线速度，满足关系=哈 SPv =GM，且由该式知，它是最大的环绕速度；卫星发

13、射得越高，需要的发射速度越大，故第一宇宙速度等于最小发射速度的数值，因此B、C正确.7 . D 人造卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，由=G伊知轨道半径增大到原来的2倍，地球提供的向心力等于卫星所需的向心力将变为原来的4,错误，正确；由仃詈为原来的 号,错误，正确，故 D正确. 课堂探究练=mv 得 v = r知r增加到原来的2倍时，速度变1. A 第一宇宙速度又叫环绕速度, 球的质量和半径有关， C、D错.A对，B错.根据2=m2可知环绕速度与地R2. D 中子星上的第一宇宙速度即为它表面处的卫星的环绕速度，此时卫星的轨道半径近似地认为是该中子星的半径，且中子星对卫

14、星的万有引力充当向心力，由2G = mv,r2rGM-,又 M = p V= 4-,得 v= r r3X 3.14X 6.67X 10 11x 1.2X 10173得v =1X 104XtG p3m/s = 5.8 x 70m/s.点评 第一宇宙速度是卫星紧贴星球表面运行时的环绕速度,由卫星所受万有引力充当向心力即GMmmV；便可求得v=3. C 由GMMmR4!得，T=GMrGM4/R3GM?所以 T =2丁=2411，解得=2R = 3/4R,故选 C.4.g2R 4解析（1）人造地球卫星受地球的引力提供向心力，则GMm _ mv22R 2 2R在地面，物体所受重力等于万有引力，GMm=m

15、gR两式联立解得v=- gR.BC 由题意知，定点后的6.v2 mr24 72=mw r = mrr = ma,得：v =GM,运行速度应小于第一宇宙速度,A错误.r =3 GMT24 竟，由于T 一定，故r 一定，所以离地高度a= r1=（232赤道上物体的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,故赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度,D错误.“天链一号01星”是同步卫星，即 T= 24 h.由GMm7. BD 本题主要考查人造地球卫星的运动，尤其是考查了地球同步卫星的发射过程, 对考生理解物理模型有很高的要求.GM 一，, Mm or.因为 r3r1,所以 v3ri,所以33vb=vc,

16、所以A错.由GMrT=mr（2p2可知半径r越大,周期越长，点拨7. B2B正确.由a = G芦可知0错.由昨听可知：b的向心力最小，D正确.a、 v、co、T等随r的变化而变化，同时向心力还与卫星的质量有关.设地球半径为 R,密度为 期自转周期为Ti,设行星半径为r,密度为p2,自转周期为丁2,根据万有引力定律得4求3m4不G 7R2 =m T2 4 3 , 巧mm, 4/3.5rG -； 23.5r 2T25=2m，Ti=24小时由得T2=12小时，故选项 B正确.8. B 由万有引力定律和圆周运动知识GM，所以木星与地球2Gf-= m-可得 v= r r绕太阳运动的线速度之比食r2= 0

17、.44正确.29. D 甲的速率大，由 v =riGM可知,甲碎片的轨道半径小，故B错；由公式T =GM可知甲的周期小，故A错;由于未知两碎片的质量， 无法判断向心力的大小， 故C错；碎片的加速度是指万有引力加速度, 故D对.由GMm = ma得GMLa,可知甲的加速度比乙的大,10. ABC 根据开普勒定律，近地点的速度大于远地点的速度,A正确.由I轨道变Mm据 GF = maE a=GMr2,又 rna：, D 错误.11. B由题意知，同步卫星c一直处于a的正上方；由,GMm = m（2：b）2r, r=R+ h;又GMm 黄=mg， = 8.63（圈）,得b卫星的周期Tb=2奇U 故B图正确.”= 5.56 h;在48 h内b转过的圈数 n=g5.56到n轨道要减速，所以 B正确.