2019版物理创新江苏专用版：第四章 曲线运动 万有引力与航天 能力课 活页作业 含答案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精活页作业（时间:40分钟)一、单项选择题1。2016年10月17日我国的“神舟十一号”载人飞船载着我国两名宇航员顺利发射升空.两名宇航员在随飞船升空时要经受严峻的超重考验，而在完成太空任务后返回地球的过程中，既要承受超重的考验，又要承受失重的考验,下列说法正确的是()A.当“神舟十一号”加速上升时，宇航员处于超重状态B.“神舟十一号”在返回地球的减速过程中，宇航员处于失重状态C.“神舟十一号”加速上升的加速度逐渐减小时,宇航员对座椅的压力小于宇航员的重力D。“神舟十一号”落地前减速下落时，宇航员对座椅的压力小于宇航员的重力解析当宇航员的加速度向下时，宇航员处于失重状态，当宇航员的加速度向上时，宇航员处于超重状态，当宇航员加速上升或减速下降时,宇航员处于超重状态,故选项A正确;“神舟十一号”在返回地球的减速过程中，宇航员处于超重状态，故选项B错误；“神舟十一号"加速上升的加速度逐渐减小时,加速度方向始终向上，宇航员处于超重状态,宇航员对座椅的压力大于宇航员的重力，故选项C错误；“神舟十一号”在落地前减速下落时，加速度方向向上,宇航员处于超重状态，宇航员对座椅的压力大于宇航员的重力，故选项D错误。答案A2。（2017·江苏仪征中学高三期初考）离地面高度h处的重力加速度是地球表面重力加速度的1/2,则高度h是地球半径的(）A.2倍 B.1/2倍 C。eq\r（2)倍 D.(eq\r（2）－1）倍解析设地球的质量为M，某个物体的质量为m,则在地球表面有Geq\f(Mm，R2）＝mg,在离地面h高处轨道上有Geq\f(Mm,(R＋h）2）＝m·eq\f(g，2)，联立得h＝(eq\r(2）－1)R,即eq\f（h，R）＝eq\r（2）－1，故选项D正确.答案D3。对于环绕地球做圆周运动的卫星来说,它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径r与周期T关系作出如图1所示图象，则可求得地球质量为(已知引力常量为G）（)图1A。eq\f（4π2a，Gb) B。eq\f（4π2b，Ga） C.eq\f(Ga，4π2b） D.eq\f(Gb，4π2a)解析由Geq\f(Mm，r2)＝mreq\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1（\f(2π，T）))eq\s\up12(2），得r3＝eq\f（GMT2，4π2)，即eq\f(r3,T2)＝eq\f（GM,4π2）＝eq\f（a,b)，求得地球的质量为M＝eq\f(4π2a,Gb)，因此选项A正确。答案A4。（2017·江苏省盐城市高三第三次模拟考试)如图2所示，2016年10月19日，“神舟十号”与“天宫二号”完成对接形成组合体，在比“天宫一号”高50km的高度，绕地球做匀速圆周运动.下列说法正确的是（)图2A.“天宫二号”速率大于“天宫一号"B.“天宫二号”周期大于“天宫一号”C。“天宫二号”加速度大于“天宫一号”D.“天宫二号”角速度大于“天宫一号”解析“天宫二号"到地心的距离较大，根据公式Geq\f(Mm,r2）＝meq\f（v2，r）可知“天宫二号”的速率较小，选项A错误；根据Geq\f(Mm，r2）＝meq\f(4π2，T2）r可知“天宫二号”的周期较大，选项B正确;根据公式Geq\f(Mm，r2)＝ma可知“天宫二号”的加速度较小，选项C错误；根据Geq\f（Mm，r2)＝mω2r可知“天宫二号”的角速度较小，选项D错误。答案B5。(2017·江苏扬州中学高三月考）太阳系的第二大行星土星的卫星很多，其中土卫五和土卫六绕土星的运动可近似看作圆周运动，下表是关于土卫五和土卫六两颗卫星的资料。两卫星相比（）卫星发现者发现年份距土星中心距离/km质量/kg直径/km土卫五卡西尼1672年5270002.31×1021765土卫六惠更斯1655年12220001。35×10232575A。土卫五绕土星运动的周期较小B。土卫五绕土星运动的线速度较小C.土卫六绕土星运动的角速度较大D.土卫六绕土星运动的向心加速度较大解析由开普勒第三定律eq\f（R3，T2)＝k知半径越大，周期越大，所以土卫五的公转周期较小，故选项A正确；由v＝eq\r(\f(GM,r))知公转半径越大，卫星的线速度越小,则土卫六的公转线速度较小，故选项B错误；由卫星角速度公式ω＝eq\f(v,r）＝eq\r(\f(GM，r3))知公转半径越小,角速度越大,则土卫五的公转角速度较大，故选项C错误；由卫星向心加速度公式a＝eq\f（GM，r2)知公转半径越小，向心加速度越大,则土卫五的向心加速度较大,故选项D错误.答案A6.(2017·江苏泰州市姜堰区高三期中）某人在某星球上以速度v0竖直上抛一物体，经t秒钟后物体落回手中。已知星球的半径为R，则从该星球表面发射卫星的最小发射速度为()A。eq\f(v0t，R) B.eq\r(\f(v0R，t)) C。eq\r（\f(2v0R,t）） D。eq\r（\f(v0,tR））解析物体向上和向下的时间相等，则t＝eq\f(2v0,g），所以g＝eq\f（2v0,t)；从该星球表面发射卫星的最小发射速度为该星球的第一宇宙速度,即v＝eq\r(gR)＝eq\r(\f（2v0R，t））,故选项C正确。答案C7.如图3所示，人造卫星A、B在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动，已知A、B连线与A、O连线间的夹角最大为θ，则卫星A、B的线速度之比为（）图3A.sinθ B。eq\f（1，sinθ)C。eq\r(sinθ) D。eq\r（\f（1,sinθ)）解析由题图可知，当A、B连线与B所在的圆周相切时A、B连线与A、O连线的夹角θ最大，由几何关系可知，sinθ＝eq\f(rB，rA)；根据Geq\f（Mm,r2）＝meq\f(v2，r）可知，v＝eq\r(\f(GM，r）），故eq\f（vA,vB）＝eq\r（\f（rB，rA））＝eq\r（sinθ)，选项C正确。答案C8.(2017·江苏省苏锡常镇高三第三次模拟考试）由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划"于2015年启动,所采用的三颗全同的卫星（SC1、SC2、SC3)构成一个边长约为地球半径27倍的等边三角形阵列如图4所示，地球恰好处于三角形中心，卫星将在以地球为中心的圆轨道上运行，对一个周期仅有5。4min的超紧凑双白星（RXJ0806。3＋1527)产生的引力波进行探测.若贴近地球表面的卫星运行周期为T0,则三颗全同卫星的运行周期最接近的是(）图4A.100T0 B。60T0 C.10T0 D.6T0解析由正三角形的边长为地球半径的27倍，可求得每颗全同卫星中心到地球中心的距离为r＝9eq\r（3）R，根据eq\f(GMm，r2)＝meq\f(4π2,T2)r得eq\f(R3，Teq\o\al(2,0))＝eq\f（r3,T2），则T≈60T0,选项B正确,A、C、D错误。答案B二、多项选择题9。（2017·江苏徐州市沛县中学质检)“嫦娥二号”探月卫星于2010年10月1日成功发射,目前正在月球上方100km的圆形轨道上运行.已知“嫦娥二号"卫星的运行周期、月球半径、月球表面重力加速度、万有引力恒量G.根据以上信息可求出（)A.卫星所在处的加速度 B。月球的平均密度C。卫星线速度大小 D。卫星所需向心力解析根据万有引力等于重力Geq\f（Mm,R2)＝mg,可求出月球的质量M＝eq\f（gR2，G），根据Geq\f(Mm,r2)＝mreq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)）)eq\s\up12（2)，求出嫦娥二号的轨道半径r＝eq\r(3，\f（gR2T2,4π2))，再根据a＝req\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f(2π,T）））eq\s\up12(2)，求出向心加速度，故选项A正确；月球的质量M＝eq\f（gR2,G)，月球的体积V＝eq\f（4,3)πR3，所以可求出月球的平均密度，选项B正确；可求出嫦娥二号的轨道半径r＝eq\r(3，\f(gR2T2，4π2))，根据v＝req\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f（2π,T))），求出卫星的线速度大小,选项C正确；因为不知道卫星的质量，所以求不出卫星所需的向心力，选项D错误。答案ABC10.（2017·江苏省南京市、盐城市高三第一次模拟考试)我国“神舟十一号”载人飞船于2016年10月17日7时30分发射成功。飞船先沿椭圆轨道飞行，在接近400km高空处与“天宫二号”对接，对接后视为圆周运动。两名宇航员在空间实验室生活、工作了33天.“神舟十一号”载人飞船于11月17日12时41分与“天宫二号"成功实施分离，11月18日顺利返回至着陆场。下列判断正确的是（）图5A.飞船变轨前后的机械能守恒B.对接后飞船在圆轨道上运动的速度小于第一宇宙速度C.宇航员在空间实验室内可以利用杠铃举重来锻炼身体D.分离后飞船在原轨道上通过减速运动，再逐渐接近地球表面解析飞船变轨需点火，机械能不守恒，选项A错误；第一宇宙速度是最大的绕行速度，选项B正确;空间站处于完全失重状态，宇航员可以轻易举起杠铃，选项C错误;分离后飞船减速,万有引力大于所需向心力,飞船做向心运动,轨道半径变小，选项D正确。答案BD11.（2017·南京调研）已知月球半径为R,飞船在距月球表面高度为R的圆轨道上飞行，周期为T。引力常量为G，下列说法正确的是()A。月球第一宇宙速度为eq\f(4πR，T)B.月球表面重力加速度为eq\f(8π2,T2）RC。月球密度为eq\f（24π，GT2）D。月球质量为eq\f(32π2R3，GT2)解析飞船运行的速度v＝eq\f（2π·2R,T)＝eq\f(4πR,T），小于月球的第一宇宙速度，所以选项A错误；根据Geq\f(Mm，4R2)＝meq\f（4π2,T2)2R，又GM＝gR2，联立解得g＝eq\f(32π2R，T2），M＝eq\f(32π2R3,GT2）,选项B错误，D正确；根据M＝eq\f(32π2R3，GT2)＝ρeq\f(4，3)πR3，解得ρ＝eq\f(24π,GT2)，选项C正确。答案CD12。(2017·江苏省南京市、淮安市高三第三次模拟考试）两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星1、卫星2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点。某时刻两卫星与地球在同一直线上，如图6所示。下列说法正确的是（）图6A.两卫星在图示位置的速度v1＝v2B。两卫星在A处的加速度大小相等C。两颗卫星在A或B点处可能相遇D.两卫星永远不可能相遇解析两卫星在图示位置，分别做匀速圆周运动和向心运动，表达式分别为Geq\f（Mm，req\o\al(2，1））＝meq\f（veq\o\al(2,1),r1)，Geq\f(Mm，req\o\al(2，2））>meq\f(veq\o\al（2,2），r2），且r1〈r2，则v1〉v2，选项A错误;根据公式Geq\f(Mm,req\o\al（2,1)）＝ma可知两卫星在A处的加速度大小相等，选项B正确;根据开普勒第三定律有eq\f（req\o\al（3,1）,Teq\o\al（2，1))＝eq\f(req\o\al（3,2)，Teq\o\al(2,2))，得T1＝T2,由图示可知，在第一个二分之一个周期内卫星1在下半个圆周轨迹上运动,卫星2在上半个椭圆轨迹上运动,在第二个二分之一个周期内卫星1在上半个圆周轨迹上运动，卫星2在下半个椭圆轨迹上运动，以此重复，永不相遇,选项C错误,D正确.答案BD13。(2017·江苏海安高级中学高三月考)地球赤道上的重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，卫星甲、乙、丙在如图7所示的三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切。不计阻力，以下说法正确的是（)图7A.卫星甲、乙分别经过P点时的速度不等B。卫星丙的周期最小C.卫星甲的机械能最大，卫星中航天员始终处于完全失重状态D.如果地球的转速为原来的eq\r（\f(g＋a,a）)倍,那么赤道上的物体将会“飘”起来解析物体在椭圆形轨道上运动，轨道高度越高，在近地点时的速度越大，故选项A正确;根据开普勒第三定律知,椭圆半长轴越小，卫星的周期越小，卫星丙的半长轴最短，故周期最小，选项B正确；若卫星做匀速圆周运动时，万有引力完全提供圆周运动的向心力,故此时卫星中宇航员处于完全失重状态，但当卫星沿椭圆轨道运动时，卫星所受万有引力不是完全用来提供卫星的向心力，故卫星中宇航员始终处于完全失重状态的说法是错误的，选项C错误；当物体飘起来的时候，万有引力完全提供向心力，则此时有eq\f（G