6.5 宇宙航行 同步练习(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 6.5 宇宙航行 同步练习(word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 196.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-21 07:28:58 | ||
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文档简介
必修二 6.5 宇宙航行 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 年 月 日 时 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“高分十三号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定机道。“高分十三号“卫星是高轨光学遥感卫星，主要用于国土普查、农作物估产、环境治理、气家预警预报和综合防定减灾等领城。“高分十三号”卫星绕地球的运动可看做匀速圆周运动，其轨道与地球赤道在同一平面内，从地面上看，“高分十三号”卫星在一定高度处静止不动。己知地球的半径为 ，“高分十三号“卫星轨道半径为 。“高分十三号”卫星绕地球运转的周期约为
A. 小时 B. 小时 C. 小时 D. 小时
2. 关于第一宇宙速度，下列说法正确的是
A. 它是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度
B. 它是人造卫星绕地球运动的最大运行速度
C. 它是发射人造地球卫星的最大发射速度
D. 它是人造卫星脱离地球束缚的最小发射速度
3. 如图所示， 、 是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是 和 （ 为地球半径）。下列说法中正确的是
A. 、 的线速度大小之比是
B. 、 的周期之比是
C. 、 的角速度大小之比是
D. 、 的向心加速度大小之比是
4. 我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是
A. 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B. 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
5. 下列关于地球同步卫星的说法中正确的是
A. 为避免通讯卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上
B. 通讯卫星定点在地球赤道上空某处，所有通讯卫星的周期都是
C. 不同国家发射通讯卫星的地点不同，这些卫星的轨道不一定在同一平面上
D. 不同通讯卫星运行的线速度大小是相同的，向心力的大小也是相同的
6. 宇宙飞船为了要与“和平号”轨道空间站对接，应该
A. 在离地球较低的轨道上加速 B. 在离地球较高的轨道上加速
C. 在与空间站同一高度轨道上加速 D. 不论什么轨道，只要加速就行
7. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道 ，然后经点火，使其沿椭圆轨道 运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道 。轨道 、 相切于 点，轨道 、 相切于 点，则
A. 卫星在轨道 上的速率大于在轨道 上的速率
B. 卫星在轨道 上的角速度等于在轨道 上的角速度
C. 卫星在轨道 上经过 点时的速率小于它在轨道 上经过 点时的速率
D. 卫星在轨道 上经过 点时的加速度大于它在轨道 上经过 点时的加速度
8. 火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目。假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行周期为 ，神舟飞船在地球表面附近圆形轨道运行周期为 ，火星质量与地球质量之比为 ，火星半径与地球半径之比为 ，则 、 之比为
A. B. C. D.
9. 有 、 、 、 四颗地球卫星， 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动， 是处于地面附近轨道的近地卫星， 是地球同步卫星， 是高空探测卫星，已知地球自转周期为 ，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则
A. 的向心加速度等于重力加速度
B. 在相同时间内 转过的弧长最长
C. 在 内转过的圆心角是
D. 的运动周期可能是
10. 若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的 倍，半径为地球的 倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 地球同步卫星到地心的距离 可用质量 、地球自转周期 与引力常量 表示为
12. 已知月球质量约为地球质量的 ，月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的 ，地球半径约为 ，则月球半径约为 。嫦娥五号是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器，其发射初期贴着地球表面飞行的环绕速度约为 ，后经过约 小时奔月飞行、实施二次近月制动后进入离月球表面 高度的环月圆轨道飞行，其速度约为 。
13. 牛顿的设想
如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果速度 ，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为 。
14. 两颗人造卫星 、 绕地球做圆周运动的周期之比为 ，则它们的轨道半径之比为 ，速度之比为 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 年 月 日 点 分 秒我国发射了嫦娥二号探月卫星，如图所示，其中 为嫦娥二号卫星，它绕月球 运行的轨道可近似看作圆。嫦娥二号卫星运行的轨道半径为 ，月球的质量为 。已知万有引力常量为 。求：
（1）嫦娥二号卫星做匀速圆周运动的向心加速度大小；
（2）嫦娥二号卫星绕月运行的周期；
（3）嫦娥二号卫星绕月运行的线速度大小。
16. 牛顿发现的万有引力定律是 世纪自然科学最伟大的成果之一。万有引力定律在应用中取得了辉煌的成就。应用万有引力定律能“称量”地球质量，也实现了人类的飞天梦想。已知地球的半径为 ，地面的重力加速度为 ，引力常量为 。
（1）求：a．地球的质量 ；b．地球的第一宇宙速度 。
（2） 年 月，我国成功发射第 颗北斗导航卫星，被称为“最强北斗”。这颗卫星是地球同步卫星，其运行周期与地球的自转周期 相同。求该卫星的轨道半径 。
17. 已知地球质量大约为月球质量的 倍，地球半径大约为月球半径的 倍。求：
（1）月球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比约为多少；
（2）月球第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比约为多少
答案
第一部分
1. C
【解析】从地面上看，“高分十三号”卫星在一定高度处静止不动，可知该卫星与地球转动同步，则该卫星绕地球运转的周期等于地球自转的周期，即 小时。
2. A
3. C
【解析】两卫星均做匀速圆周运动，，向心力选不同的表达形式分别分析，如下表：
4. C
【解析】若使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，飞船加速会进入较高的轨道，空间实验室减速会进入较低的轨道，都不能实现对接，选项AB错误；
要想实现对接，可使飞船在比空间实验室半径较小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的空间实验室轨道，逐渐靠近空间站后，两者速度接近时实现对接，选项C正确，选项D错误。
5. B
【解析】同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道，故A错误；
卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，故B正确；
同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道，故C错误；
不同通讯卫星运行的线速度大小是相同的，但是质量不一样，所以向心力的大小不相同，故D错误。
6. A
【解析】飞船做匀速圆周运动时，引力提供向心力，根据万有引力等于向心力，可以知道速度与轨道半径的关系为 ，
在较低轨道上，当飞船加速时，在原轨道运行所需要的向心力变大，但万有引力大小不变，故引力不足以提供向心力，飞船会做离心运动，可飞到较高的轨道与空间站对接；故A正确。
在较高轨道上或在空间站同一高度的轨道上，当飞船加速时，飞船做离心运动，轨道半径增大，飞到更高的轨道，将不能与空间站对接。故BC错误。
由上知D错误。
7. C
【解析】卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力得：，得 ，可知卫星的轨道半径越大，速率越小，所以卫星在轨道 上的速率小于在轨道 上的速率。故A错误。
由万有引力提供向心力得：，得 ，则轨道半径大的角速度小，所以卫星在轨道 上的角速度小于在轨道 上的角速度，故B错误。
从轨道 到轨道 ，卫星在 点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星加速，使其所需向心力大于万有引力，所以卫星在轨道 上经过 点时的速率小于它在轨道 上经过 点时的速率。故C正确。
卫星运行时只受万有引力，由 得：加速度 ，则知在同一地点，卫星的加速度相等，故D错误。
8. D
【解析】设中心天体的质量为 ，半径为 ，当航天器在星球表面飞行时，由 和 ，解得 ，即 ；
又因为 ，所以
9. B
【解析】同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知 与 的角速度相同，根据 知， 的向心加速度大。由 ，得 ，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于 的向心加速度，而 的向心加速度约为 ，故知 的向心加速度小于重力加速度 ，故A错误；
由 ，得 ，卫星的轨道半径越大，线速度越小，所以 的线速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故B正确；
是地球同步卫星，周期是 ，则 在 内转过的圆心角是 ，故C错误；
由开普勒第三定律 知，卫星的半径越大，周期越大，所以 的运动周期大于 的周期 ，故D错误。
10. C
【解析】卫星绕行星做匀速圆周运动的向心力由行星对卫星的万有引力提供，根据万有引力定律和牛顿第二定律解决问题。设地球质量为 ，半径为 ，根据 得地球卫星的环绕速度为 ，同理该“宜居”行星卫星的环绕速度为 ，故 为地球卫星环绕速度的 倍，选项C正确。
第二部分
11.
【解析】根据万有引力提供向心力，列出等式：
，
。
12. ；
13. 足够大；人造地球卫星
14. ；
【解析】根据万有引力提供向心力，得 ，可得 ，式中 是地球的质量， 是卫星的轨道半径。
由题意，卫星 、 绕地球做圆周运动的周期之比为 ，由 ，得轨道半径之比为 由 ，得速度之比为 。
第三部分
15. （1）
【解析】根据万有引力提供向心力
，
解得向心加速度大小
。
（2）
【解析】根据万有引力提供向心力
，
解得周期大小为
。
（3）
【解析】根据万有引力提供向心力
，
解得周期大小为
。
16. （1） ；
【解析】a．对于地面上质量为 的物体，有
，
解得 。
b．质量为 的物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
，
解得 。
（2）
【解析】质量为 的北斗地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
，
解得 。
17. （1）
【解析】在月球表面，物体重力等于月球对物体的万有引力 ，地球表面物体重力等于地球对物体的万有引力 ，根据题意，，，
解得月球表面的重力加速度与地球表面重力加速度的比值 。
（2）
【解析】绕星球表面做匀速圆周运动的卫星的运行速度即第一宇宙速度，根据万有引力提供向心力有 ，解得 ，解得月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比 。
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一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 年 月 日 时 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“高分十三号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定机道。“高分十三号“卫星是高轨光学遥感卫星，主要用于国土普查、农作物估产、环境治理、气家预警预报和综合防定减灾等领城。“高分十三号”卫星绕地球的运动可看做匀速圆周运动，其轨道与地球赤道在同一平面内，从地面上看，“高分十三号”卫星在一定高度处静止不动。己知地球的半径为 ，“高分十三号“卫星轨道半径为 。“高分十三号”卫星绕地球运转的周期约为
A. 小时 B. 小时 C. 小时 D. 小时
2. 关于第一宇宙速度，下列说法正确的是
A. 它是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度
B. 它是人造卫星绕地球运动的最大运行速度
C. 它是发射人造地球卫星的最大发射速度
D. 它是人造卫星脱离地球束缚的最小发射速度
3. 如图所示， 、 是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是 和 （ 为地球半径）。下列说法中正确的是
A. 、 的线速度大小之比是
B. 、 的周期之比是
C. 、 的角速度大小之比是
D. 、 的向心加速度大小之比是
4. 我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是
A. 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B. 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
5. 下列关于地球同步卫星的说法中正确的是
A. 为避免通讯卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上
B. 通讯卫星定点在地球赤道上空某处，所有通讯卫星的周期都是
C. 不同国家发射通讯卫星的地点不同，这些卫星的轨道不一定在同一平面上
D. 不同通讯卫星运行的线速度大小是相同的，向心力的大小也是相同的
6. 宇宙飞船为了要与“和平号”轨道空间站对接，应该
A. 在离地球较低的轨道上加速 B. 在离地球较高的轨道上加速
C. 在与空间站同一高度轨道上加速 D. 不论什么轨道，只要加速就行
7. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道 ，然后经点火，使其沿椭圆轨道 运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道 。轨道 、 相切于 点，轨道 、 相切于 点，则
A. 卫星在轨道 上的速率大于在轨道 上的速率
B. 卫星在轨道 上的角速度等于在轨道 上的角速度
C. 卫星在轨道 上经过 点时的速率小于它在轨道 上经过 点时的速率
D. 卫星在轨道 上经过 点时的加速度大于它在轨道 上经过 点时的加速度
8. 火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目。假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行周期为 ，神舟飞船在地球表面附近圆形轨道运行周期为 ，火星质量与地球质量之比为 ，火星半径与地球半径之比为 ，则 、 之比为
A. B. C. D.
9. 有 、 、 、 四颗地球卫星， 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动， 是处于地面附近轨道的近地卫星， 是地球同步卫星， 是高空探测卫星，已知地球自转周期为 ，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则
A. 的向心加速度等于重力加速度
B. 在相同时间内 转过的弧长最长
C. 在 内转过的圆心角是
D. 的运动周期可能是
10. 若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的 倍，半径为地球的 倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 地球同步卫星到地心的距离 可用质量 、地球自转周期 与引力常量 表示为
12. 已知月球质量约为地球质量的 ，月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的 ，地球半径约为 ，则月球半径约为 。嫦娥五号是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器，其发射初期贴着地球表面飞行的环绕速度约为 ，后经过约 小时奔月飞行、实施二次近月制动后进入离月球表面 高度的环月圆轨道飞行，其速度约为 。
13. 牛顿的设想
如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果速度 ，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为 。
14. 两颗人造卫星 、 绕地球做圆周运动的周期之比为 ，则它们的轨道半径之比为 ，速度之比为 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 年 月 日 点 分 秒我国发射了嫦娥二号探月卫星，如图所示，其中 为嫦娥二号卫星，它绕月球 运行的轨道可近似看作圆。嫦娥二号卫星运行的轨道半径为 ，月球的质量为 。已知万有引力常量为 。求：
（1）嫦娥二号卫星做匀速圆周运动的向心加速度大小；
（2）嫦娥二号卫星绕月运行的周期；
（3）嫦娥二号卫星绕月运行的线速度大小。
16. 牛顿发现的万有引力定律是 世纪自然科学最伟大的成果之一。万有引力定律在应用中取得了辉煌的成就。应用万有引力定律能“称量”地球质量，也实现了人类的飞天梦想。已知地球的半径为 ，地面的重力加速度为 ，引力常量为 。
（1）求：a．地球的质量 ；b．地球的第一宇宙速度 。
（2） 年 月，我国成功发射第 颗北斗导航卫星，被称为“最强北斗”。这颗卫星是地球同步卫星，其运行周期与地球的自转周期 相同。求该卫星的轨道半径 。
17. 已知地球质量大约为月球质量的 倍，地球半径大约为月球半径的 倍。求：
（1）月球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比约为多少；
（2）月球第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比约为多少
答案
第一部分
1. C
【解析】从地面上看，“高分十三号”卫星在一定高度处静止不动，可知该卫星与地球转动同步，则该卫星绕地球运转的周期等于地球自转的周期，即 小时。
2. A
3. C
【解析】两卫星均做匀速圆周运动，，向心力选不同的表达形式分别分析，如下表：
4. C
【解析】若使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，飞船加速会进入较高的轨道，空间实验室减速会进入较低的轨道，都不能实现对接，选项AB错误；
要想实现对接，可使飞船在比空间实验室半径较小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的空间实验室轨道，逐渐靠近空间站后，两者速度接近时实现对接，选项C正确，选项D错误。
5. B
【解析】同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道，故A错误；
卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，故B正确；
同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道，故C错误；
不同通讯卫星运行的线速度大小是相同的，但是质量不一样，所以向心力的大小不相同，故D错误。
6. A
【解析】飞船做匀速圆周运动时，引力提供向心力，根据万有引力等于向心力，可以知道速度与轨道半径的关系为 ，
在较低轨道上，当飞船加速时，在原轨道运行所需要的向心力变大，但万有引力大小不变，故引力不足以提供向心力，飞船会做离心运动，可飞到较高的轨道与空间站对接；故A正确。
在较高轨道上或在空间站同一高度的轨道上，当飞船加速时，飞船做离心运动，轨道半径增大，飞到更高的轨道，将不能与空间站对接。故BC错误。
由上知D错误。
7. C
【解析】卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力得：，得 ，可知卫星的轨道半径越大，速率越小，所以卫星在轨道 上的速率小于在轨道 上的速率。故A错误。
由万有引力提供向心力得：，得 ，则轨道半径大的角速度小，所以卫星在轨道 上的角速度小于在轨道 上的角速度，故B错误。
从轨道 到轨道 ，卫星在 点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星加速，使其所需向心力大于万有引力，所以卫星在轨道 上经过 点时的速率小于它在轨道 上经过 点时的速率。故C正确。
卫星运行时只受万有引力，由 得：加速度 ，则知在同一地点，卫星的加速度相等，故D错误。
8. D
【解析】设中心天体的质量为 ，半径为 ，当航天器在星球表面飞行时，由 和 ，解得 ，即 ；
又因为 ，所以
9. B
【解析】同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知 与 的角速度相同，根据 知， 的向心加速度大。由 ，得 ，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于 的向心加速度，而 的向心加速度约为 ，故知 的向心加速度小于重力加速度 ，故A错误；
由 ，得 ，卫星的轨道半径越大，线速度越小，所以 的线速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故B正确；
是地球同步卫星，周期是 ，则 在 内转过的圆心角是 ，故C错误；
由开普勒第三定律 知，卫星的半径越大，周期越大，所以 的运动周期大于 的周期 ，故D错误。
10. C
【解析】卫星绕行星做匀速圆周运动的向心力由行星对卫星的万有引力提供，根据万有引力定律和牛顿第二定律解决问题。设地球质量为 ，半径为 ，根据 得地球卫星的环绕速度为 ，同理该“宜居”行星卫星的环绕速度为 ，故 为地球卫星环绕速度的 倍，选项C正确。
第二部分
11.
【解析】根据万有引力提供向心力，列出等式：
，
。
12. ；
13. 足够大；人造地球卫星
14. ；
【解析】根据万有引力提供向心力，得 ，可得 ，式中 是地球的质量， 是卫星的轨道半径。
由题意，卫星 、 绕地球做圆周运动的周期之比为 ，由 ，得轨道半径之比为 由 ，得速度之比为 。
第三部分
15. （1）
【解析】根据万有引力提供向心力
，
解得向心加速度大小
。
（2）
【解析】根据万有引力提供向心力
，
解得周期大小为
。
（3）
【解析】根据万有引力提供向心力
，
解得周期大小为
。
16. （1） ；
【解析】a．对于地面上质量为 的物体，有
，
解得 。
b．质量为 的物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
，
解得 。
（2）
【解析】质量为 的北斗地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
，
解得 。
17. （1）
【解析】在月球表面，物体重力等于月球对物体的万有引力 ，地球表面物体重力等于地球对物体的万有引力 ，根据题意，，，
解得月球表面的重力加速度与地球表面重力加速度的比值 。
（2）
【解析】绕星球表面做匀速圆周运动的卫星的运行速度即第一宇宙速度，根据万有引力提供向心力有 ，解得 ，解得月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比 。
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