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1、训练13 人造卫星 宇宙速度基础过关 看一看，很简单！1到目前为止，地球大气层以外空间中已经有许许多多的人造地球卫星绕地球运转，若将这些卫星的运动都近似地看作匀速圆周运动，则关于所有的卫星，以下说法正确的是（ ）A轨道所在平面相同 B运行周期都相同Zxxk.ComC圆轨道中心都是地球 D都是借地球的万有引力提供向心力Zxxk.ComZxxk.Com答案：CDZxxk.Com2下列关于人造卫星速度的论述，正确的是（ ）A视地球为球体，则当人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时，若卫星距地面的高度始终为地球半径R，卫星的运行速度就是第一宇宙速度（79 km/s）B卫星绕地球运行时，速度不可能大于79
2、km/sC卫星绕地球做匀速圆周运动的速度范围是79km/sv112 km/sD若以131km/s的速度发射一颗人造卫星，那它将不再绕地球运行，但不会脱离太阳系答案：D3地球同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星（ ）A它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值B它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的C它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值D它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的Zxxk.Com答案：D4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，则（ ）A根据公式v=r可知，卫星运动的线速度将增大到原来的
3、2倍B根据公式F=mv2/r可知，卫星所需的向心力将减小到原来的1/2 C根据公式F=GMm/r2可知，地球提供的向心力将减小到原来的1/4D根据上述B和C中给出的公式可知，卫星运动的线速度将减小到原来的2/2答案：CD解析：当卫星的轨道半径增大时，角速度减小（=），线速度也减小（v=）,故A、B错误.由F=G知,r增加到原来的2倍时，万有引力即地球对卫星提供的向心力减小为原来的，其线速度v=减小为原来的，故C、D正确.5美国“新地平线”号探测器，已于美国东部时间年1月17日13时（北京时间18日1时）借助“宇宙神5”火箭，从佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空，开始长达9年的飞向冥王
4、星的太空之旅拥有3级发动机的“宇宙神5”重型火箭将以每小时576万千米的惊人速度把“新地平线”号送离地球，这个冥王星探测器因此将成为人类有史以来发射的速度最高的飞行器这一速度（ ）A大于第一宇宙速度 B大于第二宇宙速度C大于第三宇宙速度 D小于并接近于第三宇宙速度答案：ABD解析：由题目中已知条件：5.76104 km/h=16km/s以及第一宇宙速度7.9km/s、第二宇宙速度11.2km/s、第三宇宙速度16.7km/s可以判断A、B、D正确.6“神舟”六号航天飞机的飞行轨道是近地轨道，一般在地球上空300700km飞行，绕地球飞行一周的时间为90min左右这样，航天飞机里的宇航员在24h
5、内可以见到日落日出的次数应为_答案：16解析：因航天飞机绕地球一周所需时间为90min，在24h内航天飞机绕地球运行的周数为n=2460/90=16故宇航员在24h内能看到日落日出的次数为16次.7已知地球质量是月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，在地球上发射近地卫星的环绕速度为79km/s那么在月球上发射一艘靠近月球表面运行的宇宙飞船，它的环绕速度为多大？答案：1.76km/s 解析：在地球上发射的近地卫星，环绕地球做匀速圆周运动的轨道半径近似等于地球半径，而在月球上也是同样的道理.设地球上的环绕速度为v,在月球上的环绕速度为v月，由于万有引力提供了卫星的向心力，则对地球的环绕卫星
6、：对月球的环绕卫星：由两式得：故v月= v= 7.9km/s=1.76 km/s.巩固提高 想一想，没问题！8假设同步卫星的轨道半径是地球赤道半径的n倍，则（ ） A同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体向心加速度的B同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体向心加速度的Z#xx#k.Com C同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体向心加速度的n倍 D同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体向心加速度的n2倍答案：C解析：地球赤道上的物体的向心加速度a1=()2R1,其中T1为地球自转周期，R1为地球半径；同步卫星的向心加速度a2=( )2R2,其中T2为同步卫星运行周期，R2为同步卫星轨道半径.已知R2=
7、nR1,T1=T2,则 =n. 9某人造卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动某次测量卫星的轨道半径为r1,后来变为r2,r2r1,以Ek1、Ek2表示卫星在这两个轨道上的动能，T1、T2表示卫星在这两个轨道上绕地球运动的周期，则（ ）AEk1Ek2,T2T1BEk1Ek2,T2T1CEk1Ek2,T2T1 DEk1Ek2,T2T1答案：C解析：万有引力提供向心力：GMm/r2=mv2/r,得Ek=mv2= ,动能增大（在任一瞬间，卫星都可近似地看作在某圆形轨道上运动，说明卫星受到的空气阻力比地球对它的万有引力小得多，引力做功大于克服阻
8、力做功，因而动能增大）.结合T=2r/v,可判断T变小.解决本题主要是应用万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，分析速度、周期与半径之间的关系.10某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中，已知该星球的半径为R，则该星球上的第一宇宙速度为_答案：解析：根据匀变速运动的规律可得，该星球表面的重力加速度为g=该星球的第一宇宙速度，即为卫星在其表面附近绕它做匀速圆周运动的线速度，该星球对卫星的引力提供卫星做圆周运动的向心力.则：mg=该星球表面的第一宇宙速度为：v1=.11开普勒从1609年1619年发表了著名的开普勒行星运动三定律第一定律：所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道
9、上围绕太阳运动，太阳在这个椭圆的一个焦点上；第二定律：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等；第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值相等实践证明，开普勒三定律也适用于人造地球卫星的运动如果人造地球卫星沿半径为r的圆轨道绕地球运动，当开启制动发动机后，卫星转移到与地球相切的椭圆形轨道，如图所示问在这之后，卫星多长时间着陆？空气阻力不计，地球半径为R，地球表面重力加速度为g 答案：t=解析：设卫星在地球表面运行时周期为T卫星由圆轨道转移到椭圆轨道，其半长轴为，设周期为T，据开普勒第三定律有卫星落地时间t=设卫星在地球表面做圆周运动，则mg=mR2=,T2= 所以T
10、2= 所以t= .拓展应用跳一跳，够得着！12人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时，以下叙述正确的是（ ） A卫星的速度一定大于或等于第一宇宙速度B在卫星中用弹簧测力计称一个物体的重力时读数为零 C在卫星中，一个天平的两个盘上分别放上质量不等的两个物体，天平平衡 D在卫星中，一切物体的质量都为零答案：BC解析：人造地球卫星环绕地球做圆周运动时，万有引力全部提供人造卫星做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式得：G,由此可得：v=.由上述公式可知，环绕半径越大，环绕速度越小，第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕速度，所以卫星的速度一定是小于或等于第一宇宙速度，A错误.在人造卫星上的
11、物体处于完全失重状态，物体对支持面的弹力等于零，所以在人造卫星内的天平是不能测出物体的质量的，不论在两个盘上放多大质量的物体，天平都保持平衡，C正确.在人造卫星内用弹簧秤测物体的重力也是不行的，但用弹簧秤可以测拉力的大小，B正确.物体的质量是物体所含物质的多少，与在什么地方无关，所以人造卫星内，物体的质量不发生任何变化，D错误.13一地球卫星高度等于地球半径，用弹簧秤将一物体悬挂在卫星内，物体在地球表面时，重力为98N，则它在卫星中受地球的引力为_N，物体的质量为_kg，弹簧秤的读数为_N答案：24.5 10 0解析：在地球表面上时，物体的重力为F1=，当物体离地高度等于地球半径时，物体的重力
12、大小为F2=G F1=98N=24.5N；物体的质量m=10kg,物体随卫星绕地球飞行时，处于完全失重状态，故弹簧秤示数为0.14侦察卫星在通过地球两极上空的圆形轨道上运行，它的运行轨道距离地面的高度为h，要使卫星在一天时间内将地面上赤道各处的情况全部拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星的摄像机至少能拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？设地球的半径为R，地面处的重力加速度为g,地球自转周期为T答案：解析：设侦察卫星环绕地球的周期为T，则G mg=由得T=2在地球表面，卫星每转一周经过赤道上空拍摄一次，一天内地球自转一周，卫星每天可在赤道上空拍摄的次数为：n=每次经过赤道上空要拍摄的赤道弧长为s=. 5用心 爱心 专心
