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1、课时作业课时作业(十一十一) 宇宙航行宇宙航行一、单项选择题1若人造地球卫星在高度不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )A人造地球卫星做匀速圆周运动的线速度均小于或等于第一宇宙速度 7.9 km/sB人造地球卫星的运行半径越大，运行周期就越短C地球同步卫星的周期大于月球绕地球转动的周期D地球同步卫星可相对地面静止在北京的上空答案：A2如图，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，则( )A. B.v1 v2r2 r1v1 v2r1 r2C.2 D.2v1 v2(r2 r1)v1 v2(r1 r2)解析：对
2、人造卫星，根据万有引力提供向心力m，可得v.所以对于a、b两GMm r2v2 rGM r颗人造卫星有，故选项 A 正确v1 v2r2 r1答案：A3中国计划在 2020 年发射火星探测器，并在 10 年后实现火星的采样返回已知火星的质量约为地球的 ，火星的半径约为地球的 .下列关于火星探测器的说法正确的是( )1 91 2A发射速度只要大于第一宇宙速度即可B发射速度只有达到第三宇宙速度才可以C发射速度应大于第二宇宙速度，可以小于第三宇宙速度D火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的 2 倍解析：火星探测器前往火星，脱离地球引力束缚，还在太阳系内，发射速度应大于第二宇宙速度，可以小于第
3、三宇宙速度，故 A、B 错误，C 正确由Gm得v，已知火Mm r2v2 rGMr星的质量约为地球的 ，火星的半径约为地球的 ，则火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙1 91 2人教版 2017-2018 学年高中物理必修二练习含答案- 2 -速度的，火星探测器环绕火星运行的最大速度为火星的第一宇宙速度，故 D 错误23答案：C4(2017金华高一检测)2015 年 12 月，我国暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空进入高为 5.0102 km 的预定轨道 “悟空”卫星和地球同步卫星的运动均可视为匀速圆周运动已知地球半径R6.4103 km.下列说法正确的是( )A “悟空”卫星的线速度比同步卫星的
4、线速度小B “悟空”卫星的角速度比同步卫星的角速度小C “悟空”卫星的运行周期比同步卫星的运行周期小D “悟空”卫星的向心加速度比同步卫星的向心加速度小解析：同步地球卫星距地表 36 000 km，由v可知， “悟空”的线速度要大，所以GM rA 错由可知， “悟空”的角速度要大，即周期要小，由a可知， “悟空”的向心GM r3GM r2加速度要大，因此 B、D 错，C 对答案：C5登上火星是人类的梦想 “嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于 2020 年登陆火星地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响根据下表，火星和地球相比( )行星半径/m质量/kg轨道半径/m地球6.41066.0
5、10241.51011火星3.41066.410232.31011A.火星的公转周期较小B火星做圆周运动的加速度较小C火星表面的重力加速度较大D火星的第一宇宙速度较大解析：根据Gmr，得，结合表中数据，可算出火星的公转周期较大，Mm r242 T2T2 r342 GMA 错；根据Gma，得aG，可判断火星的加速度较小，B 对；根据gG，可算出火Mm r2M r2M R2星表面的重力加速度较小，C 错；第一宇宙速度v，可算出火星的第一宇宙速度较小，GM RD 错人教版 2017-2018 学年高中物理必修二练习含答案- 3 -答案：B6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，二是同
6、步卫星已知某极地卫星的运行周期为 12 h，则下列关于对极地卫星和同步卫星的描述正确的是( )A该极地卫星的运行速度一定小于同步卫星的运行速度B该极地卫星的向心加速度一定大于同步卫星的向心加速度C该极地卫星的发射速度一定大于同步卫星的发射速度D该极地卫星和同步卫星均与地面相对静止解析：由Gmma得v，a，同步卫星的周期为 24 h，则同步卫星的周Mm r2v2 rGM rGM r2期大于极地卫星的周期，由周期与轨道半径的关系知，同步卫星的轨道半径较大，则同步卫星的线速度较小，加速度较小，故 A 错误、B 正确；同步卫星的高度高，所以同步卫星的发射速度大，C 错误；极地卫星不是地球同步卫星，所以
7、相对于地面不静止，D 错误答案：B7一探月卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面，已知月球的质量约为地球质量的，1 81月球半径约为地球半径的 ，地球上的第一宇宙速度约为 7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行1 4的速率约为( )A0.4 km/s B1.8 km/sC11 km/s D36 km/s解析：对于环绕地球或月球的人造卫星，其所受万有引力即为它们做圆周运动所需向心力，即Gm，所以v，第一宇宙速度指的是最小发射速度，同时也是近地卫星的Mm r2v2 rGM r环绕速度，对于近地卫星来说，其轨道半径近似等于地球半径，所以 ，所以v月v地 7.9 km/s1.8 km/s.故正确答案为 B
8、.v月 v地M月 M地r地 r月4 812 92 92 9答案：B二、多项选择题8(2017景德镇高一检测)如图所示，三颗人造卫星正在围绕地球做匀速圆周运动，则下列有关说法中正确的是( )人教版 2017-2018 学年高中物理必修二练习含答案- 4 -A卫星可能的轨道为a、b、cB卫星可能的轨道为a、cC同步卫星可能的轨道为a、cD同步卫星可能的轨道为a解析：卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必须与地心重合，所以卫星可能的轨道为a、c，选项 A 错误、B 正确；同步卫星位于赤道的上方，可能的轨道为a，选项 C 错误、D 正确答案：BD9关于人造地球卫星，下列说法正确的是( )A运行的轨道半径越大
9、，线速度也越大B其发射速度可以达到 16.7 km/sC卫星绕地球做匀速圆周运动的速度不能大于 7.9 km/sD卫星在降落过程中向下减速时处于超重状态解析：由v知，卫星的轨道半径越大，线速度越小，A 错人造地球卫星的发射速GM r度在 7.9 km/s 到 11.2 km/s 之间，B 错卫星绕地球做匀速圆周运动的速度小于或等于 7.9 km/s，C 对卫星向下减速时的加速度方向向上，处于超重状态，D 对答案：CD10设两人造地球卫星的质量比为 1:2，到地球球心的距离比为 1:3，则它们的( )A周期比为 3:1B线速度比为:13C向心加速度比为 1:9D向心力之比为 9:2解析：设地球质
10、量为M、人造地球卫星质量m，由F万F向得m得v，故GMm r2v2 rGM r，选项 B 正确；由a得2 ，选项 C 错误；由F向ma得v1 v2r2 r131GM r2a1 a2(r2 r1)9 1F向1 F向2 ，选项 D 正确；由T2得，选项 A 错误m1a1 m2a21 29 19 2r3 GMT1 T2r3 1 r3 21 31 3答案：BD三、非选择题人教版 2017-2018 学年高中物理必修二练习含答案- 5 -11已知海王星和地球的质量之比为M:m16:1，它们的半径比为R:r4:1，求：(1)海王星和地球的第一宇宙速度之比；(2)海王星表面和地球表面的重力加速度之比解析：(
11、1)设卫星的质量为m，对绕海王星和绕地球运动的卫星，分别有G，GMm R2mv2 1 Rmm r2mv2 2 r联立解得2.v1 v2Mr mR(2)对海王星表面的物体，有Gmg1Mm R2对地球表面的物体，有Gmg2mm r2联立解得g1:g21.Mr2 mR2答案：(1)2:1 (2)1:112如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h.已知地球半径为R，地球自转角速度为0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心(1)求卫星B的运行周期；(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上)，则至少经过多长时间，他们再一次相距最近？解析：(1)由万有引力定律和向心力公式得Gm(Rh)Mm Rh242 T2BGmgMm R2联立得TB2Rh3 gR2(2)由题意得(B0)t2由得BgR2 Rh3人教版 2017-2018 学年高中物理必修二练习含答案- 6 -由得t2gR2 Rh30答案：(1)2 (2)Rh3 gR22gR2 Rh30
