2024-2025学年广西高中物理必修第二册配人教版同步训练：宇宙航行

4宇宙航行

课后.训练提升

合格考过关检验

一、选择题（第1~6题为单选题，第7~8题为多选题）

1.某位同学设想了人造地球卫星轨道（卫星发动机关闭），其中不可能的是（）

ABCD

答案:D

解析:人造地球卫星靠万有引力提供向心力，做匀速圆周运动，万有引力的方向指

向地心，所以圆周运动的圆心是地心。故选项A、B、C正确,不符合题意,D错误,

符合题意。

2.关于宇宙速度，下列说法正确的是（）

A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度

B.第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度

C.第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度

D.第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度

答案:A

解析:第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度,也是地球卫星绕地球飞行的

最大速度，选项A正确,B错误;第二宇宙速度是在地面上发射物体，使之成为绕太

阳运动或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，选项C错误;第三

宇宙速度是在地面上发射物体,使之飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发

射速度，选项D错误。

3.关于静止卫星的描述正确的是（）

A.静止卫星的轨道平面与赤道平面成0度角

B.静止卫星的轨道高度可以是任意高度

C.静止卫星的周期与月球的公转周期相同

D.静止卫星转向与地球的转向相反

答案:A

解析:静止卫星的轨道平面与赤道平面成0度角，选项A正确;静止卫星的周期与

地球自转周期相等，小于月球的公转周期，根据T=27i巨可知周期一定，则运动半

NGrn0

径一定，即静止卫星的轨道高度是一定的，距离地球的高度约为36000km,选项

B、C错误;静止卫星相对于地球静止，其转向与地球的转向相同，选项D错误。

4.研究表明,地球自转在逐渐变慢,3亿年前地球自转的周期约为22ho假设这种

趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的

相比（）

A.距地面的高度变大B.向心加速度变大

C.线速度变大D.角速度变大

答案:A

解析:对地球同步卫星环绕地球的运动，由向心力公式及万有引力定律有

器器:m（R+h）印，由此可知，随着地球自转周期T的逐渐增大，地球同步卫星轨

道离地面的高度h将逐渐变大;由°7no,=""一0r=皿H+"）①2可知

（R+h.y（R+九）/R+h（R+九）/\/

卫星的向心加速度、线速度和角速度都将逐渐减小,故选项B、C、D错误,A正

确。

5.北斗卫星导航系统中部分卫星的轨道示意图如图所示，已知a、b、c三颗卫星

均做圆周运动,a是地球同步卫星，则（）

A.卫星a的角速度的大小小于c的角速度的大小

B.卫星a的向心加速度的大小大于b的向心加速度的大小

C.卫星a的运行速度大于第一宇宙速度

D.卫星b的周期大于24h

答案:A

解析:由左^=加①2r可得①=J^,轨道半径越大，角速度越小，故卫星a的角速

度的大小小于c的角速度的大小，选项A正确;由G-ma可得a-—舞，由于

丁z丁z

a、b的轨道半径相同，所以两者的向心加速度大小相同，选项B错误;第一宇宙速

度是近地卫星绕地球做圆周运动的速度，由屋挈=加吧可得v=、空处，轨道半径越

丁/r'yi丁

大，线速度越小，所以卫星a的运行速度小于第一宇宙速度，选项C错误;由

律根#/可得T=2兀旦,a、b轨道半径相同，周期相同，所以卫星b的周期

RTGM地

等于24h,选项D错误。

6.我国首颗量子科学实验卫星“墨子号”实现1200km地表量子态传输新纪录。

“墨子号”由火箭发射至高度为500km的预定圆形轨道，此前在西昌卫星发射中

心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7,G7属于地球静止轨道卫星，高度约为

36000km,关于两颗卫星，以下说法正确的是（）

A.这两颗卫星的运行速度可能大于7.9km/s

B.通过地面控制可以将G7定点于西昌正上方

C.“墨子号”的周期比G7的周期小

D.“墨子号”的向心加速度比G7的小

答案:C

解析:根据詈*，得v=J用,越大,v越小,G7和“墨子号”的运行速度均小于

地球的第一宇宙速度，选项A错误。G7即静止卫星，只能定点于赤道正上方，选项

B错误。根据G^=m与得,T=叵亘,则“墨子号”的周期比G7小，选项C正

确。根据。=罢，厂越大,。越小，则“墨子号”的向心加速度比G7的大，选项D错

、口

沃。

7.一群小行星在同一轨道上绕太阳旋转，这些小行星具有（）

A.相同的速度B.相同的加速度

C.相同的运转周期D.相同的角速度

答案:CD

解析:研究卫星绕太阳做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力，列出等式

Gmmv2

—；o-

-m—r=mo

为太阳质量，厂为轨道半径。一群小行星在同一轨道上绕太阳旋转,所以它们的轨

道半径相等。根据以上表达式得速度大小相等但速度方向不同，加速度大小相同

但加速度方向不同,运转周期相同，角速度相同，选项A、B错误,C、D正确。

8.假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍仍做圆周运

动，顺）

A.根据公式厂。厂,可知卫星运动的线速度增大到原来的2倍

B.根据公式二，可知卫星所需的向心力将减小到原来的2

C.根据公式4写三可知地球提供的向心力将减小到原来的;

D.根据上述B和C中给出的公式，可知卫星运动的线速度减小到原来的?

答案:CD

解析:V=5中,只有当角速度恒定时，线速度才会变成原来的2倍，但事实上半径变

化后角速度也随之发生变化，应该根据v=叵，①二阵来判断，选项A、B错

7r7r§

误,C、D正确。

二'计算题

9.某行星的质量为地球质量的16倍，半径为地球半径的4倍，已知地球的第一宇

宙速度为7.9km/s,该行星的第一宇宙速度是多少？

答案:15.8km/s

解析:根据不罟=加:

得第一宇宙速度厂再

因为行星的质量为地球质量的16倍，半径为地球半径的4倍，则行星第一宇宙速

度是地球第一宇宙速度的2倍。所以行星的第一宇宙速度v=7.9x2km/s=15.8

km/So

等级考素养提升

一、选择题（第1~5题为单选题，第6~7题为多选题）

1.已知某星球的平均密度是地球平均密度的n倍，半径是地球半径的左倍,地球的

第一宇宙速度为v,则该星球的第一宇宙速度为（）

A.小vB.ky/nv

C.nkVkvD.Vnkv

答案:B

解析:由右二=加?得厂后^将加地代入，可得v8rM，所以该星球的第

一宇宙速度是地球第一宇宙速度的左、氏倍，选项B正确。

2.在地球的卫星中有两类卫星的轨道比较特殊,一是极地卫星，二是静止卫星。已

知某极地卫星的运行周期为12h,则下列关于极地卫星和静止卫星的描述正确的

是（）

A.该极地卫星的运行速度一定小于静止卫星的运行速度

B.该极地卫星的向心加速度的大小一定大于静止卫星的向心加速度的大小

C.该极地卫星的发射速度一定大于静止卫星的发射速度

D.该极地卫星和静止卫星均与地面相对静止

答案:B

解析:由G=rr^—=ma得I———,a=一言静止卫星的周期为24h,则静止卫星

的周期大于极地卫星的周期，由周期与轨道半径的关系知，静止卫星的轨道半径较

大，则静止卫星的线速度较小，向心加速度较小,故选项A错误,B正确;静止卫星的

高度高，所以静止卫星的发射速度大，选项C错误;极地卫星相对于地面不静止，选

项D错误。

3.北斗卫星导航系统由多颗卫星组成，其中有几颗是静止卫星，下列关于这几颗静

止卫星的说法正确的是（）

A.它们都是相对地面静止

B.它们都定点在我国领土上空

C.它们的周期不同，但都是地球自转周期的整数倍

D.它们的高度不同，但都是地球半径的整数倍

答案:A

解析:静止卫星，即与地面保持相对静止，与地球自转周期相同,其定位于赤道上空,

距离地面的高度为定值，选项A正确,B、C、D错误。

4.量子卫星成功运行后，我国在世界上首次实现了卫星和地面之间的量子通信，构

建了天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平

面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的加倍，静止卫星的轨道半

径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知（）

B.静止卫星与P点的速率之比为-

C.量子卫星与静止卫星的速率之比为二

m

D.量子卫星与P点的速率之比为代

7m

答案:D

3

解析:根据如臀二根士。得7=2兀I——,由于rt=mR,r同=nR,—=7同3_l(nR)

223

rT7Gm°T量丁量3y](mR)

匡，选项A错误。P为地球赤道上的一点,P点的角速度等于地球静止卫星的角

速度，根据v=cor可知胞=—=—=四,选项B错误。根据如臀=加《得v=叵,

vprpR1r,r7r

所以上=—=口^=叵选项C错误。由B、C项分析可知,v同=〃丫?,』二

v同Jr*y/m〃同

R联立可得空=",选项D正确。

7mvpym

5.羲和号是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫星围绕地球的

运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻，沿

相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行〃圈。已知地球半径为R,自

转周期为T,地球表面重力加速度为g,则羲和号卫星轨道距地面高度为（）

11

A2TfL/?2T2y

11

「fgR2T2\3fgR2T2\i

答案:C

解析:地球表面的重力加速度为g,根据牛顿第二定律得也笑=mg,解得Gmo=gR2,

根据题意可知，卫星的运行周期为7=4根据牛顿第二定律,万有引力提供卫星运

n

1

动的向心力，则有微篝="票（R+〃）,联立解得力=（震J区选项c正确。

6.在圆轨道上的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R,地面

上的重力加速度取8,则（）

A.卫星的线速度大小为巡证

B.卫星的线速度大小为楞

C.卫星运动的周期为4兀后

D.卫星运动的加速度为与

答案:BCD

解析:人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得

6^第=呜^=加羽•ZRn/wa;在地球表面,根据万有引力等于重力，得詈=/ng,可得

Gmo=gR2；联立两式解得丫=栏，周期T=4兀后，加速度为a=%选项A错误,B、

C、D正确。

7.如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道I,然后在。

点通过改变卫星速度，使卫星进入地球同步轨道II,则以下说法不正确的是（）

P地球]Q

........................................

A.该卫星的发射速度必定大于11.2km/s

B.卫星在同步轨道H上的运行速度大于7.9km/s

C.在轨道I上,卫星在P点的速度大于在Q点的速度

D.在Q点，卫星在轨道I上的加速度大于在轨道II上的加速度

答案:ABD

解析:11.2km/s是第二宇宙速度，若卫星