2025版新教材高考物理微专题小练习专题28人造卫星宇宙速度

PAGEPAGE1专题28人造卫星宇宙速度1．(多选)下列关于地球同步卫星的说法正确的是()A．地球同步卫星的轨道可能通过地球两极上空B．地球同步卫星的轨道只能在赤道上空C．全部在轨运行的地球同步卫星距地面的高度都相同D．全部在轨运行的地球同步卫星距地面的高度可以不相同2.[2024·广东省汕尾市质监]设想从山上水平抛出一块石头，如图所示．由于重力作用，石头会沿着弯曲的路径落到地上，并且石头的抛出速度越大，石头飞行的距离越远．由此推想，当石头抛出的速度足够大时，它将绕地球做圆周运动而不再落向地面，成为人造卫星．则这个足够大的速度是()A．v＝7.9km/sB．v<7.9km/sC．v＝11.2km/sD．v>11.2km/s3．[2024·浙江省联考]2024年4月29日11时23分，在海南文昌航天放射场用“长征”5B运载火箭将中国首个空间站核心舱“天和”号送入太空．中国空间站包括“天和”核心舱、“问天”试验舱和“梦天”试验舱3个舱段，整体呈“T”字构型，安排于2024年全部完成放射，“天和”核心舱是将来空间站的管理和限制中心．已知“天和”核心舱在轨运行时离地面的平均高度为h，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，下列说法正确的是()A．试验舱在做匀速圆周运动的过程中，速度始终不变B．“天和”核心舱所在轨道处的加速度大小为eq\f(gR2,R＋h)C．“天和”核心舱绕地球运行的周期T＝2π(1＋eq\f(h,R))eq\r(\f(R＋h,g))D．要实现“问天”“梦天”试验舱从较低轨道与“天和”核心舱对接，需使试验舱减速变轨4．[2024·江苏省淮安市调研]北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主研发的继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统．该系统包括5颗地球同步卫星和30颗一般轨道卫星．关于其中的地球同步卫星，下列说法中正确的是()A．它运行的周期为24小时B．它运行的线速度大于第一宇宙速度C．它可以定点在淮安区文通塔的正上方D．它到地面的距离比月球到地面的距离大5．[2024·广东小潮州市质检]“祝融号”火星车的高度有185cm，重量达到240kg，设计寿命为3个火星月，相当于约92个地球日．“祝融号”火星车将在火星上开展地表成分、物质类型分布、地质结构以及火星气象环境等探测工作．已知火星直径约为地球的一半，火星质量约为地球质量的非常之一，则“祝融号”在火星上受到的重力大小最接近()A．240NB．960NC．1200ND．2400N6．[2024·四川省成都市考试]某星球和地球均可视为质量匀称分布的球体，该星球的密度是地球密度的2倍，它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的()A．eq\f(1,2)倍B．2eq\r(2)倍C．4倍D．16倍7．[2024·辽宁省月考]北京时间2024年7月29日12时01分，我国在酒泉卫星放射中心用“长征二号”丁运载火箭，胜利将“天绘一号”04卫星放射升空．认为卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动，已知引力常量为G，地球的质量为M，卫星运行的周期为T，则依据以上信息可求得()A．卫星的质量B．地球表面的重力加速度大小C．卫星的向心加速度大小D．卫星离地的高度8.[2024·湖南省联考](多选)地球和月球在长期相互作用过程中，形成了“潮汐锁定”．月球总是一面正对地球，另一面背离地球，月球绕地球的运动可看成匀速圆周运动．以下说法正确的是()A．月球的公转周期与自转周期相同B．地球对月球的引力大于月球对地球的引力C．月球上远地端的向心加速度大于近地端的向心加速度D．若测得月球公转的周期和半径可估测月球质量9．[2024·浙江省考试]神舟十二号载人飞船于2024年6月17日9时22分放射，12分钟后货运飞船船箭分别，飞船进入预定轨道．此后，飞船绕地球飞行三圈，每绕飞半圈变轨一次，于当日15时54分采纳自主快速交会对接模式，精准对接于天和核心舱前向端口，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱组合体，这标记着中国人首次进入自己的空间站．为便利探讨，核心舱近似看作在地球引力作用下做匀速圆周运动，已知核心舱圆轨道离地面高度约为400km，地球半径约为6400km.则()A．三舱组合体的加速度比对接前的二舱组合体的加速度大B．载人飞船的放射速度不大于第一宇宙速度，而空间站的运行速度大于8km/sC.空间站上宇航员24h内看到日出次数肯定少于18次D．载人飞船对接前在高于“天和”核心舱的轨道上做圆周运动，则起先对接时发动机应向下方喷气10.[2024·辽宁省沈阳市模拟]如图所示，A为静止在赤道上的物体，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星．A、B、C三物体质量相同，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，向心力大小分别为FA、FB、FC，线速度大小分别为vA、vB、vC，周期分别为TA、TB、TC，则()A．aB>aC>aAB．FA＝FB>FCC．vA>vB>vCD．TB>TA＝TC11．[2024·北京大附中期末]如图所示，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大B．甲的运行周期比乙的大C．甲的角速度比乙的大D．甲的线速度比乙的大12．[2024·广东省期中]2024年9月20日，“天舟三号”货运飞船胜利放射，并与空间站“天和”核心舱顺当对接．中国空间站“天和”核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的eq\f(1,16).已知地球表面重力加速度大小为g(忽视地球自转)，地球的半径为R，则核心舱飞行的周期为()A．eq\f(17π,32)eq\r(\f(17R,g))B．eq\f(π,32)eq\r(\f(17R,g))C．eq\f(7π,16)eq\r(\f(17R,g))D．eq\f(17π,16)eq\r(\f(17R,g))专题28人造卫星宇宙速度1．BC地球卫星相对地面静止，其轨道只能在赤道上空，不行能通过地球两极上空，A错误，B正确；全部在轨运行的地球同步卫星运行的角速度都相同，依据Geq\f(Mm,r2)＝mω2r可知，全部在轨运行的地球同步卫星轨道半径都相同，即距地面的高度相同，C正确，D错误．2．A要想使物体绕地球运动而成为人造卫星，不再落回地面，则物体的速度必需要达到第一宇宙速度，即v＝7.9km/s，A正确．3．C试验舱在做匀速圆周运动的过程中，速度方向在变更，A错误；依据牛顿其次定律得Geq\f(Mm,R2)＝mg，Geq\f(Mm,（R＋h）2)＝ma，解得a＝eq\f(gR2,（R＋h）2)，B错误；试验舱做匀速圆周运动，有Geq\f(Mm,（R＋h）2)＝meq\f(4π2,T2)(R＋h)，结合上面的关系式解得T＝2π(1＋eq\f(h,R))eq\r(\f(R＋h,g))，C正确；要实现“问天”“梦天”试验舱从较低轨道与“天和”核心舱对接，需使试验舱加速变轨，D错误．4．A同步卫星和地球相对静止，与地球自转具有相同的转动周期，T＝24h，A正确；第一宇宙速度是卫星做圆周运动的最大环绕速度，同步卫星的速度肯定小于第一宇宙速度，B错误；同步卫星的轨道肯定在赤道上空，不能在淮安区文通塔上空，C错误；依据开普勒第三定律可知，同步卫星周期小，它到地面的距离比月球到地面的距离小，D错误．5．B物体在星球表面所受万有引力和重力近似相等，则有Geq\f(Mm,R2)＝mg，解得星球表面的重力加速度g＝Geq\f(M,R2)，所以火星与地球表面重力加速度之比为eq\f(g火,g地)＝eq\f(M火Req\o\al(\s\up1(2),\s\do1(地)),M地Req\o\al(\s\up1(2),\s\do1(火)))＝eq\f(22,10)＝eq\f(2,5)，“祝融号”火星车在火星上与地球上的质量相等，“祝融号”火星车在火星上受到的重力大小约为G＝mg火＝eq\f(2,5)mg地＝960N，B正确．6．B由Geq\f(Mm,R2)＝mg和M＝ρ×eq\f(4,3)πR3，解得星球表面的重力加速度g＝eq\f(4,3)GρπR，可知该星球的半径是地球半径的2倍．第一宇宙速度v＝eq\r(\f(GM,R))＝eq\r(\f(4,3)GρπR2)，可知，星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的2eq\r(2)倍，B正确．7．C由万有引力供应向心力得Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，解得轨道半径r＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2))，由于卫星的质量被消去，所以无法求出卫星的质量，A错误；由地球的半径未知，所以无法求出卫星离地的高度和地球表面的重力加速度，B、D错误；卫星的向心加速度a＝eq\f(4π2,T2)r，将r＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2))代入上式即可求得向心加速度大小，C正确．8．AC“潮汐锁定”月球总是一面正对地球，另一面背离地球，分析可知，月球的公转周期与自转周期相同，故A正确；依据牛顿第三定律，可知地球对月球的引力等于月球对地球的引力，故B错误；由于月球总是一面正对地球，所以月球上远地端与近地端角速度相同，依据公式a＝ω2r可知，半径大向心加速度大，即月球上远地端的向心加速度大于近地端的向心加速度，故C正确；若测得月球公转的周期和半径不行估测月球质量，故D错误．9．C依据Geq\f(Mm,r2)＝ma可得a＝Geq\f(M,r2)可知，三舱组合体与对接前的二舱组合体的轨道半径相同，则加速度大小相同，A错误；第一宇宙速度是最小的放射速度，也是最大的环绕速度，则载人飞船的放射速度大于第一宇宙速度，而空间站的运行速度小于第一宇宙速度7.9km/s，B错误；依据Geq\f(Mm,（R＋h）2)＝meq\f(4π2,T2)(R＋h)，其中GM＝gR2，解得T＝eq\f(2π（R＋h）,R)eq\r(\f(R＋h,g))，代入数据解得T≈92min，则空间站上宇航员24h内看到日出次数等于eq\f(24×60,92)次≈16次，则空间站上宇航员24h内看到日出次数肯定少于18次，C正确；若对接前在高于“天和”核心舱的轨道上做圆周运动，则起先对接时发动机应向前方喷气减速做向心运动，才能实现对接，D错误．10．A卫星B、C均由万有引力供应向心力，有F＝eq\f(GMm,r2)＝ma，且rB<rC，解得aB>aC，FB>FC；A、C的角速度相同，由F＝mω2r，a＝ω2r，rA<rC得aC>aA，FC>FA，综上所述有aB>aC>aA，FB>FC>FA，A正确，B错误；B、C均由万有引力供应向心力，有eq\f(GMm,r2)＝eq\f(mv2,r)，且rB<rC，解得vB>vC；A、C的角速度相同，由v＝ωr，且rA<rC，解得vC>vA，C错误；A、C角速度相同，则周期相同，即TA＝TC；B、C均为地球的卫星，依据开普勒第三定律可知TB<TC，故D错误．11．B卫星运动的向心力由万有引力供应，有Geq\f(Mm,r2)＝ma，解得a＝Geq\f(M,r2)，可知甲的向心加速度小于乙的向心加速度，A错误；依据Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，解得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的周期大于乙的周期，B正确；依据Geq\f(Mm,r2)