高中物理【宇宙航行】综合练习题

高中物理【宇宙航行】综合练习题

A级合格考达标练

L假设地球的质量不变,而地球的半径增大到原来半径的2倍,那么地球的第一宇宙速度的大小应为

原来的)

A.√2B.yC.∣D.2

f⅛∣B

解画因第一宇宙速度即为地球近地卫星的线速度,此时卫星的轨道半径近似等于地球的半径,且地球

对卫星的万有引力提供向心力。由G~-J-=jn"得V=JR地,因此,当⅛,不变,R增大为2R时）减小

为原来的多选项B正确。

2.（多选）2021年4月29日中国空间站天和核心舱成功发射入住九天,紧接着2021年5月15日火星

探测器天问一号送祝融号火星车成功落火,2020年12月嫦娥五号奔月取回近2kg月壤。若“探

月,,“落火’,“入九天，，过程中,在从地球上的发射速度分别是V月、V火和V天,下列关于这三个速度的说法

正确的是（）

A.7.9km∕s<VH<l1.2km/s

B.Vλ>16.7km/s

C.v天>11.2km/s

D.11.2km∕s<v*<16.7km/s

答案IAD

解画月球探测器绕月球飞行,发射时飞离地球但绕月时仍在地球引力范围内,故7.9km∕s<vfl<11.2

km/s;火星探测器飞离地球但仍在太阳的引力范围内,故11.2km∕s<v*<16.7km/s;天和核心舱是绕地

球运行的空间站,所以W7.9km/s,故B、C错误,A、D正确。

3.由于通信和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步卫星,这些卫星的（）

A.质量可以不同B.轨道半径可以不同

C.轨道平面可以不同D.速率可以不同

窿画地球同步卫星轨道必须在赤道平面内,离地面高度相同的同一轨道上,角速度、线速度、周期一

定,与卫星的质量无关。选项A正确,B、C、D错误。

4.（多选）如图所示,牛顿在思考万有引力定律时就曾设想,把物体从高山上。点以不同的速度V水平抛

出,速度一次比一次大,落地点也就一次比一次远。如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地

球运动,成为人造地球卫星,则下列说法正确的是（）

O

A.以v<7.9km/s的速度抛出的物体可能落在A点

B.以"7.9km/s的速度抛出的物体将沿B轨道运动

C.以7.9km∕s<v<11.2km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动

D.以11.2km∕s<v<16.7kɪɪi/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动

∣⅞⅞AC

I解析［物体抛出速度v<7.9km/s时必落回地面,物体抛出速度v=7.9km/s时,物体刚好能不落回地面,绕

地球做圆周运动,选项A正确,B错误;当物体抛出速度7.9km∕s<v<l1.2km/s时,物体在抛出点做离心

运动,但物体不能脱离地球引力束缚,故物体做椭圆运动,可能沿C轨道运动,选项C正确;当物体抛出

速度丫>11.2km/s时,物体会脱离地球引力束缚,不可能沿C轨道运动,选项D错误。

5.若取地球的第一宇宙速度为8km/s,某行星的质量是地球质量的6倍,半径是地球半径的1.5倍,此

行星的第一宇宙速度约为（）

A.16km/sB.32km/s

C.4km/sD.2km/s

解画第一宇宙速度是行星表面卫星的环绕速度,对于卫星,其轨道半径近似等于星球半径,所受万有引

力提供其做匀速圆周运动的向心力,根据万有引力定律和牛顿第二定律得G^=解得

,卜星

因为该行星的质量机呈是地球质量m电的6倍,半径R遥地球半径R的1.5倍,则="旦=

Gm地

-j⅛=2,itv,=2v=2×8km∕s=16km/s,A正确。

rn地R

6.中国北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统,如图所示是北斗卫星导航系统

中部分卫星的轨道示意图,已知。、b、C三颗卫星均做圆周运动,。是地球同步卫星,则（）

A.卫星a的角速度小于c的角速度

B.卫星α的加速度大于6的加速度

C.卫星α的运行速度大于第一宇宙速度

D.卫星b的周期大于24h

⅞⅜∣A

I解析I由万有引力提供向心力有=/（，，•=，〃茎^r=m*="w,得

4的轨道半径大于C的轨道半径,因此卫星”的角速度小于

的角速度,选项A正确M的轨道半径与b的轨道半径相等,因此卫星〃的加速度等于b的加速度,选项

B错误M的轨道半径大于地球半径,因此卫星a的运行速度小于第一宇宙速度,选项C错误M的轨道

半径与。的轨道半径相等,因此卫星6的周期等于α的周期,为24h,选项D错误。

7.星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度,星球的第二宇宙速度也

与其第一宇宙速度也的关系是V2=√2V10己知某星球的半径为广,表面的重力加速度为地球表面重力

加速度g的也不计其他星球的影响,则该星球的第二宇宙速度为（）

B历

A.而

C.而D.如

∣⅞⅞

I解析趴际=〃耳~得V,[gr。再根据V2=Λ∕2VI得也=Jggr,故C选项正确O

8.据报道:某国发射了一颗质量为100kg、周期为Ih的人造环月卫星。一位同学记不住引力常量G

的数值,且手边没有可查找的资料,但他记得月球半径为地球半径的;,月球表面重力加速度为地球表

面重力加速度的〈,经过推理,他认定该报道是一则假新闻,试写出他的论证方案。（地球半径约为

O

2

6.4xl（）3km,地球表面重力加速度g16取pgm∕s）

耨见解析

庭丽对环月卫星,根据万有引力定律和牛顿第二定律有

则r=R月时,7有最小值,又月

R月4.,地G

故

‰i∩=2π—月=2.πɪ­=2π

Jg翻地

代入数据解得小n=1.73h

环月卫星最小周期为1.73h,故该报道是则假新闻。

B级

9.2021年4月27日23时22分迎来了2021年的“最大满月”,俗称“超级月亮2020年10月31日2

时45分出现一个“最小满月”。月亮一年内要绕地球转12圈多,每个月都会经过近地点,最近的时候

可能达到3.5*1()5km,一般情况下在3.6xl()5~3.7xl05km之间,当月亮距离我们近时,看到的月亮大一

些,当月亮距离我们远时,看到的月亮小一些。下列关于这一现象说法正确的是()

A.“最大满月”比“最小满月”运行的线速度小

B.“最大满月”比“最小满月”在相等的时间内与地球的连线扫过的面积大

C.“最大满月”绕地球运行的加速度小于同步卫星的加速度

D.要发射一颗卫星和月球在同一个轨道绕地球运行,发射速度应大于11.2km∕s

I解析I由一=〃号解得V=J—胃1,由于“最大满月''时与"最小满月''时相比,月亮离地球更近,所以“最

大满月”比"最小满月''运行的线速度大,故A错误;由开普勒第二定律可知,“最大满月”比“最小满月”

在相等的时间内与地球的连线扫过的面积相等,故B错误;由公式G^-=ma可知,由于“最大满月”时

月球到地球的距离比同步卫星到地球的距离更远,所以“最大满月''绕地球运行的加速度小于同步卫

星的加速度,故C正确;发射一颗卫星和月球在同一个轨道绕地球运行,即不能脱离地球的引力,故D

错误。

10.北斗问天,国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星,其轨道半径约为地球半

径的7倍。与近地轨道卫星相比,地球静止轨道卫星()

A.周期大B.线速度大

C.角速度大D.加速度大

⅝⅞1A

孕,因为地球静止轨道卫星的轨道半径大于近地轨道卫星的轨道半径,所以地球静止

ω-.

轨道卫星的周期大、线速度小、角速度小、向心加速度小,故选项A正确。

（多选）土星外层上有一个环（如图所示）,为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群,可以测量环中

各层的线速度V与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断（）

A.若V=R,则该层是土星的一部分

B.若v2αR,则该层是土星的卫星群

C.若呼4则该层是土星的一部分

D.若P2T,则该层是土星的卫星群

K

∣⅞⅞AD

隆明若为土星的一部分,则它们与土星绕同一圆心做圆周运动的角速度应与土星相同,根据V=R（O可

知V8R；若为土星的卫星群,则由公式畤〃4可得故A、D正确,B、C错误。

12.某星球的半径为凡在其表面上方高度为aR的位置,以初速度W水平抛出一个金属小球,水平射程

为〃、人均为数值极小的常数,则这个星球的第一宇宙速度为（）

A√2α√δ

A丁。BVVO

c∙Tvod∙⅛vo

∣⅞⅞A

I解析I设该星球表面的重力加速度为g,小球落地时间为f,抛出的金属小球做平抛运动,根据平抛运动

2

规律得qR=4力R=IV,联立以上两式解得g=空冥,第一宇宙速度即为该星球表面卫星线速度,根据

NbR

星球表面卫星重力充当向心力得mg="号•,所以第一宇宙速度V=JgR=J2：；；R=耳^丫0,故选项A

正确。

13.利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信。目前地球同

步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗同步卫星来实现

上述目的,则地球自转周期的最小值约为？

⅜⅜Rh

丽万有引力提供向心力,对同步卫星有

当r=6.6R出时,7=24h

若地球的自转周期变小,卫星轨道半径最小为2R也

三颗同步卫星如图所示分布。

4π2（6∙6R地）34∏2（2R地产

则有•

T2产

解得r=4ho

14.某探月卫星在空中的运动可简化为如图所示的过程,卫星由地面发射后,经过发射轨道进入停泊轨

道,在停泊轨道经过调速后进入地月转