物理一轮复习宇宙航行

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1、宇宙航行一、选择题1.已知引力常量为G,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g和地球的自转周期为T, 不考虑地球自转的影响，利用以上条件可求出的物理量是()A. 地球的质量B. 地球与其同步卫星之间的引力C. 第一宇宙速度D. 地球同步卫星的高度 答案 ACD解析 不考虑地球自转的影响，在地球表面万有引力等于重力，可求得地球质量,A项正确；同步卫星的质量不知道，因此无法求出地球与同步卫星之间的引力，B项错误；由已知条件 可求得第一宇宙速度，C项正确；由同步卫星的周期可计算同步卫星的轨道半径，进一步计 算得出同步卫星的高度，D项正确.2中国北斗卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯

2、格洛 纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统预 计 2020 年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力.如图所示 是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，己知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的角速度小于c的角速度B. 卫星a的加速度小于b的加速度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24 h 答案 A 解析 轨道半径越大角速度越小A项正确卫星a的加速度等于b的加速度B项错误卫星a的运行速度小于第一宇宙速度，C项错误卫星b的周期等于24 h,D项错误.3. (2017深圳质检)随着世界航空事业的发展，深太空探测已

3、逐渐成为各国关注的热点.假1设深太空中有一颗外星球，其质量是地球质量的2倍，半径是地球半径的2,则下列判断正 确的是()A. 该外星球的同步卫星周期一定小于地球同步卫星的周期B. 某物体在该外星球表面所受的重力是在地球表面所受重力的8倍C. 该外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的2倍D. 绕该外星球的人造卫星和以相同轨道半径绕地球的人造卫星运行具有相同的速度答案 BC解析 由于该外星球的自转周期未知，不能判断该外星球的同步卫星周期与地球同步卫星的 周期的关系，A项错误；由g = GM，可知该外星球表面的重力加速度为地球表面重力加速 度的8倍，B项正确；由vhJGM可知，该外星球上第一宇宙

4、速度是地球上第一宇宙速度 的 2 倍， C 项正确；绕该外星球的人造卫星和以相同轨道半径绕地球的人造卫星的运行速度 不相同，D项错误.4. （2017襄阳模拟）最近我国连续发射了多颗“北斗一号”导航定位卫星，预示着我国通讯 技术的不断提高.该卫星处于地球的同步轨道，假设其离地高度为h,地球半径为R,地面 附近重力加速度为g,则有（）A. 该卫星运行周期为24 hRB. 该卫星所在处的重力加速度为（一R ）2gRhh 2C. 该卫星周期与近地卫星周期之比为（1+R）3D. 该卫星运动动能为，mgR22（Rh）答案 ABD4n2解析 地球同步卫星和地球自转同步，周期为24 h，A项正确；由Gr厂=

5、mg二mTP二 可知，8 =警，则该卫星所在处的重力加速度和地面处的重力加速度之比是一R2，rr2（Rh）2（R + h）3可知B项正确；T = 2n GM ,该卫星周期与近地卫星周期之比为R3，C项错误；卫星的动能Ek = 1mv2 = 1GMm = mgR2，D项正确.k 22 R+ h 2（ R+ h）5. （2016四川）国务院批复，自2016年起将4月24日设立为中国航天日” .1970年4月24 日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地 点高度约为440 km,远地点高度约为2 060 km； 1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道

6、上空35 786 km的地球同步轨道上.设东方红一号在远地点的加速度为a1, 东方红二号的加速度为a2,固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3,则叫、a2、 a3的大小关系为（）B. a a a321D. a a a123B.月球第一宇宙速度RhA. a2a1a3C. a3a1a2答案 D解析 由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，可得出：由于r2r3，则可以得出：a2a3 ; 又由万有引力定律：Grm = ma由题目中数据可以得出： r1r2则可以得出a2a1，故整理，得出D项正确.6.“玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想.

7、机器人“玉兔号”在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落h高度的时间t， 已知月球半径为R,自转周期为T,引力常量为6则（）t2A. 月球表面重力加速度为C.月球质量为昴D月球同步卫星离月球表面高度f囑一R答案 D解析 由自由落体运动规律有：h = |gt2，所以有：gr，故A项错误.月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度根据重力提供向心力mg = mV2所以耳=；最=鸞，故B项错误在月球表面的物体受到的重力等于万有引力mg = GMRm，所以M二常二器，故C项错 误月球同步卫星绕月球做勻速圆周运动，根据万有引力提供向心力Gt血匚 = mJV，解（Rh）2RhR,故D项正确.求出

8、，已知式中G为万有引力常量,则关于物理量a,b,c的描述正确的是（）72015年 9月 30日 7时13分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将第 4颗新一代北斗导航卫星送入倾角55的倾斜地球同步轨道，新一代北斗导航卫星的发射 标志着我国在卫星研制、发射方面取得里程碑式的成功.关于该卫星到地心的距离r可由rA. a是地球平均密度，b是地球自转周期，c是地球半径B. a是地球表面重力加速度，b是地球自转周期，c是卫星的加速度C. a是地球平均密度，b是卫星的加速度，c是地球自转的周期D. a是地球表面重力加速度，b是地球自转周期，c是地球半径答案 A解析 万有引力提供向心力：Grm

9、= mr箒可得：r: f GpfnR3 =3 GP32R3，则可知a是地球平均密度，b是地球自转周期，c是地球半径，则A项正确， 故选A.8月球与地球质量之比约为1 ： 80,有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，它们都围绕月地连线上某点 O 做匀速圆周运动.据此观点，可知月球与地球绕O 点运动的线速度大小之比约为（）A. 1： 6 400B. 1： 80C. 80： 1D. 6 400： 1答案 C解析 月球和地球绕O做勻速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，则地球 和月球的向心力相等.且月球和地球和O始终共线，说明月球和地球有相同的角速度和周期.因此有m2r =

10、 MWR，所以V = R = M，线速度和质量成反比，故选C.v* r m9. （2017杭州模拟）某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者，他用天文望远镜观同步卫星离地高度为察被太阳光照射的此卫星，春分那天（太阳光直射赤道）在日落12小时内有t1时间该观察者 看不见此卫星已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,地球自转周期为T,卫 星的运动方向与地球转动方向相同，不考虑大气对光的折射.下列说法中正确的是（ ）A.B. 同步卫星加速度小于赤道上物体向心加速度C.T . R =，arcsinn 3 gR2T24n2D. 同步卫星加速度大于近地卫星的加速度答案 C解析 根据T2 = GM

11、 , GM = gR2，得同步卫星轨道半径为 r =鑿，离地高度为h鑿-R，A项错误；由于同步卫T4n2星与赤道上物体转动角速度相同，根据a = 2r，同步卫星离地心距离较大，同步卫星加速度大于赤道上物体向心加速度，B项错误；根据光的直线传播规律，日落12小时内有tj寸 间该观察者看不见此卫星，如图所示，同步卫星相对地心转过角度为0 = 2a，sina = R，结2nTRGM合0 =毗=刁，解得t=Tarcsin，C项正确；根据玄二匚厂，同步卫星的轨道半丄1 n3 /gR2T2r4n2径比近地卫星轨道半径大，故同步卫星的加速度小于近地卫星的加速度，D项错误.10.我国航天事业取得了突飞猛进地发

12、展，航天技术位于世界前列，在航天控制中心对其 正上方某卫星测控时，测得从发送“操作指令”到接收到卫星“已操作”的信息需要的时 间为2t（设卫星接收到“操作指令”后立即操作，并立即发送“已操作”的信息到控制中 心），测得该卫星运行周期为T,地球半径为R,电磁波的传播速度为c,由此可以求出地 球的质量为（）n2(8R + ct)32GT24n2(R + ct)3GT2n2(2R + ct)3C2GT2答案 B解析由x = vt可得：卫星与地球的距离为x = 1c(2t) = ct卫星的半径为：r = R + x = R + ct；由万有引力公式可得：GmrM = mrT2 ；4n2(R + ct)

13、3解得：M=GT2故选B.n2 ( 4R + ct) 3GT211.按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步是“绕月”工程，第二步是“落月”工程.假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0, 飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道I运动，到达轨道的A点时点 火变轨进入椭圆轨道II,到达轨道的近月点B时再次点火进入月球近月 轨道III绕月球做圆周运动.下列判断正确的是()n/A.飞船在轨道I上的运行速率v=B. 飞船在A点处点火变轨时，动能增大C. 飞船从A到B运行的过程中机械能增大D. 飞船在轨道I绕月球运动一周所需的时间T=答案 A解析飞船在轨道1运行时，万有引力做向心力，曲尸仏得 v=又因

14、为mg0 = GR2m，得 GM = g0R2 ;联立得才弋噱二爷，故A项正确飞船在A点点火变轨到较低轨道，应向前喷气，喷气过程速度变小，动能变小，故B项错误.在II轨道上从A到B运行的过程中只有万有引力做功机械能守恒飞船在III轨道上运行时GMmR24n2=m T2 R ,得 T =“ ；4n2R3GM，把GM = g0R2代入，得T =D项错误.12. 如图建筑是厄瓜多尔境内的“赤道纪念碑”设某人造地球卫星 在赤道上空飞行，卫星的轨道平面与地球赤道重合，飞行高度低于 地球同步卫星已知卫星轨道半径为r飞行方向与地球的自转方 向相同，设地球的自转角速度为a0,地球半径为R,地球表面重力 加速度

15、为g,某时刻卫星通过这一赤道纪念碑的正上方，该卫星过多长时间再次经过这个位置()2n2n答案 D解析 用a表示卫星的角速度，用m、M分别表示卫星及地球的质量，则有譽=mrM ,D 项正确在地面上，有=mg，联立解得 2晋，卫星高度低于同步卫星高度，则a叫,用t表示所需时间，则at - a0t = 2n,所以t =13. 宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质 量均为m的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为L,忽略其他星体对它们的引力 作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，万有引力常量为G,下列说法 正确的是( )m月、Z A/ia.每颗星做圆周运动的角速度为3：詈B. 每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关C. 若距离L和每颗星的质量m都变为原来的2倍，