3.4人造卫星宇宙基础巩固练习（word版含答案）

3.4人造卫星宇宙基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图。倾斜轨道同步卫星的轨道与赤道平面不重合，每天经过地球上的同一地点，在地面上可观察到它在运动。而同步卫星的轨道与赤道平面重合，且地面上的观察者认为它是静止的，地球看作质量分布均匀的球体。由此可知，倾斜轨道同步卫星与同步轨道卫星的（　　）
A．周期不同 B．速率相同
C．向心力相同 D．加速度相同
2．如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星．关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是(　 　)
A．周期关系为Ta=Tc＞Tb
B．角速度的大小关系为ωa=ωc＞ωb
C．线速度的大小关系为va＞vb＞vc
D．向心加速度的大小关系为aa＞ab＞ac
3．空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站（　　）
A．绕地运行速度约为
B．绕地运行速度约为
C．在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒
D．在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒
4．极地卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极(轨道可视为圆轨道)。如图所示，某时刻某极地卫星在地球北纬的A点正上方按图示方向运行，经过0.5h后第一次出现在南纬的B点的正上方。则下列说法正确的是
A．该卫星的周期为2h
B．该卫星离地的高度比同步卫星高.
C．该卫星每隔12h经过A点的正上方一次
D．该卫星运行的线速度比同步卫星的线速度小
5．下列关于三种宇宙速度的说法正确的是（　　）
A．第一宇宙速度v1＝7.9km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2
B．美国发射的“凤凰”号火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度
C．第三宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运行的人造天体的最小发射速度
D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星环绕地球做圆周运动的最大运行速度
6．2021年8月24日19时15分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丙运载火箭，成功将融合试验卫星星送入预定轨道．“融合试验卫星星”是我国“星网”的首批试验卫星，这两颗卫星都将工作于距离地面高度的极地轨道．则这两颗卫星（　　）
A．运行周期一定相同 B．受到地球引力一定相同
C．线速度一定相同 D．有可能与地面保持相对静止
7．2017年6月，我国发射了宇宙探测卫星“慧眼”。卫星携带的硬X射线调制望远镜（HardX-rayodulationTelescope，简称HXMT）在离地550公里的轨道上观察遥远天体发出的X射线，为宇宙起源研究提供了新的证据。则“慧眼”的（　　）
A．角速度小于地球自转角速度 B．线速度大于第一宇宙速度
C．周期大于同步卫星的周期 D．向心加速度小于地面的重力加速度
8．东阳湖溪镇的郭止在南宋绍兴十八年独资创办兴建了“石洞书院”。先后礼聘叶适、朱熹、魏了翁等名师在石洞书院掌教。并留下许多诗词和题刻。图为朱熹的摩崖题刻“石洞之门”。这块岩石受到地球对它的万有引力大小为F引，它随地球自转所需的向心力大小为F向，其重力大小为G，则（　　）
A．F引＞G＞F向 B．F引＞F向＞G
C．F向＞F引＞G D．G＞F引＞F向
9．宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统，设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，已知转动周期为T，轨道半径分别为RA、RB且RAA．星球A所受的向心力大于星球B所受的向心力
B．星球A的向心加速度大于星球B的向心加速度
C．星球A和星球B的质量之和为
D．由已知条件无法算出星球A和星球B的质量，只能计算质量的比值
10．宇宙中两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转,称之为双星系统．在浩瀚的银河系中,多数恒星都是双星系统．设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动,如图所示．若AO>OB,则( )
A．星球A的角速度一定大于B的角速度
B．星球A的质量一定小于B的质量
C．双星的总质量一定,双星之间的距离越小,其转动周期越大
D．双星之间的距离一定,双星的总质量越大,其转动周期越大
11．对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法错误的是（　　）
A．卫星做匀速圆周运动的向心力是由地球对卫星的万有引力提供的
B．轨道半径越大，卫星线速度越大
C．轨道半径越大，卫星线速度越小
D．同一轨道上运行的卫星，线速度大小相等
12．据报道，科学家们在距离地球20万光年外发现了首颗系外“宜居”行星。假设该行星质量约为地球质量的6.4倍，半径约为地球半径的2倍。那么，一个在地球表面能举起56 kg物体的人，在这个行星表面能举起的物体的质量约为(地球表面重力加速度g取10 m/s2) （　　）
A．35kg B．40 kg C．45 kg D．30 kg
13．已知地球半径为R，月球半径为r，地球与月球之间的距离两球中心之间的距离为月球绕地球公转的周期为，地球自转的周期为，地球绕太阳公转周期为，假设公转运动都视为圆周运动，万有引力常量为G，由以上条件可知　　
A．地球的质量为 B．月球的质量为
C．地球的密度为 D．月球运动的加速度为
14．如图所示为嫦娥一号、二号卫星先后绕月做匀速圆周运动的示意图，“嫦娥一号”在轨道I上运行，距月球表面高度为200km；“嫦娥二号”在轨道II上运行，距月球表面高度为100km．根据以上信息可知下列判断不正确的是
A．“嫦娥二号”的运行速率大于“嫦娥一号”的运行速率
B．“嫦娥二号”的运行周期大于“嫦娥一号”的运行周期
C．“嫦娥二号”的向心加速度大于“嫦娥一号”的向心加速度
D．“嫦娥二号”和“嫦娥一号”在轨道上运行时，所携带的仪器都处于完全失重状态
15．2016年12月22日，我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星（以下简称“碳卫星”）。如图所示，设“碳卫星”在半径为R的圆周轨道上运行，经过时间t，通过的弧长为s，已知引力常数为G，下列说法正确的是（　　）
A．“碳卫星”内的物体处于平衡状态
B．“碳卫星”的运行速度大于7.9km/s
C．“碳卫星”的发射速度大于11.2km/s
D．可算出地球质量为
二、填空题（共4题）
16．第一宇宙速度是最_____________绕行速度，也是最_____________发射速度（填“大”或“小”）。
17．在太阳系中，有八大行星绕着太阳运行，按着距太阳的距离排列，由近及远依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，如果把这些行星的运动近似为匀速圆周运动，那么它们绕太阳运行一周所用的时间最长的是_______，运行角速度最大的是_________。
18．某星球的半径是地球的p倍，质量是地球的n倍，该星表面的自由落体加速度_______，该星球的第一宇宙速度 _________（已知地球表面的自由落体加速度为g，地球的第一宇宙速度为V1）．
19．在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对此运动采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如乙图所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.20s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度值比为2：9，则：
（1）由以上及图示信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为_______（结果保留到小数点后两位）。
（2）由以上及图示信息可以算出小球平抛的初速度是_______m/s（结果保留到小数点后两位）。
（3）若已知该星球的半径与地球半径之比为，则该星球的质量与地球质量之比________，第一宇宙速度之比_________（取）。
三、综合题（共4题）
20．科学家于2017年首次直接探测到来自双中子星合并的引力波。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，在它们合并前的一段时间内，它们球心之间的距离为L，两中子星在相互引力的作用下，围绕二者连线上的某点O做匀速圆周运动，它们每秒钟绕O点转动n圈，已知引力常量为G。求：
（1）两颗中子星做匀速圆周运动的速率之和；
（2）两颗中子星的质量之和M。
21．火箭发射卫星的开始阶段是竖直升空，设向上的加速度为a = 5m/s2，卫星中用弹簧秤悬挂一个质量m=9kg的物体．当卫星升空到某高处时，弹簧秤的示数为85 N，试求此时卫星距地面的高度？（地球半径取R = 6400km，地球表面的重力加速度g 取10m/s2）
22．据报道，科学家们在距离地球20万光年外发现了首颗系外“宜居”行星。假设该行星质量约为地球质量的8倍。若某人在地球表面能举起的物体，在“宜居”行星上只能举起的物体。试求：
（1）这个“宜居”行星的半径约为地球半径的多少倍？
（2）这个行星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的多少倍？
23．“神舟”七号飞船的成功发射为我国在2010年实现探月计划——“嫦娥工程”获得了宝贵的经验，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为，飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运行，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再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，万有引力常量为G，求：
（1）飞船在轨道Ⅲ上的运行速率；
（2）飞船在轨道Ⅰ绕月球运行一周所需的时间．
（3）飞船在A点处点火后瞬间与点火前相比，速度是变大还是变小？
参考答案
1．B
2．A
3．D
4．A
5．D
6．A
7．D
8．A
9．C
10．B
11．B
12．A
13．D
14．B
15．D
16．大 小
17．海王星 水星
18．；
19．2.25 0.45 9：250 3：10
20．（1）；（2）
21．h=3200km
22．（1）2；（2）2
23．（1）；（2）；（3）变小