3.4人造卫星宇宙 同步练习（Word版含答案）

3.4人造卫星宇宙同步练习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．若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越远的卫星
A．线速度越小 B．角速度越大
C．向心力越小 D．自转周期越大
2．2016年2月11日美国科学家宣布人类首次直接探测到引力波，1974年美国物理学家泰勒和赫尔斯发现了一颗脉冲星，该天体是一个孤立双星系统中质量较大的一颗，他们观测到双星间的距离正非常缓慢的减小．该观测结果和广义相对论预言的数值符合得非常好，这间接证明了引力波的存在，泰勒和赫尔斯也因这项工作于1993年荣获诺贝尔物理学奖．那么由于双星间的距离减小，下列说法中正确的是
A．周期逐渐减小 B．速度逐渐减小
C．两星的向心加速度都逐渐减小 D．两星之间的万有引力逐渐减小
3．地球的第一宇宙速度的大小是（ ）
A．16.7 km/s B．11. 2km/s C．9.7 km/s D．7.9km/s
4．太阳系中某行星A运行的轨道半径为R，周期为T，但科学家在观测中发现，其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离，且每隔时间t发生一次最大的偏离．天文学家认为形成这种现象的原因可能是A外侧还存在着一颗未知行星B，它对A的万有引力引起A行星轨道的偏离，假设其运动轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同，由此可推测未知行星B绕太阳运行的圆轨道半径为（ ）
A． B． C． D．
5．天文学家在宝瓶座NGC 7727星系中发现一个迄今为止离地球最近的超大质量双黑洞系统（可看成双星系统），在这个双黑洞系统中，黑洞甲的质量是太阳质量的1.54亿倍，黑洞乙的质量是太阳质量的630万倍。2.5亿年后，这两个黑洞最终将合并成为一个质量更大的超大质量黑洞。不考虑其他星体的影响，以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙所受万有引力之比为154：63
B．甲、乙做圆周运动的半径之比154：63
C．若两黑洞的总质量不变，该双黑洞系统运行周期会随甲、乙间距减小而减小
D．若两黑洞间存在质量转移但总质量不变，两黑洞的动能均随甲、乙间距减小而增大
6．我国自主研发的“天问1号”火星探测器，预计于2021年5月左右着陆火星表面。未来可以在火星上发射其同步卫星。已知火星的质量约为地球的0.1倍，火星的自转周期与地球的大致相等，地球同步卫星的轨道半径约为，则火星同步卫星的轨道半径约为（　　）
A． B． C． D．
7．星球上的物体在星球表面附近绕星球做匀速圆周运动所必须具备的速度v1叫做第一宇宙速度，物体脱离星球引力所需要的最小速度v2叫做第二宇宙速度，v2与v1的关系是．已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的1/6．若不计其他星球的影响，则该星球的第一宇宙速度v1和第二宇宙速度v2分别是( )
A．，
B．，
C．，
D．，
8．火星和地球绕太阳运行的轨道可近似视为圆形，若已知火星和地球绕太阳运行的周期之比，则由此可求得( )
A．火星和地球受到太阳的万有引力之比
B．火星和地球绕太阳运行速度大小之比
C．火星和地球表面的重力加速度之比
D．火星和地球的第一宇宙速度之比
9．2017年4月，我国第一艘货运飞船天舟一号顺利升空，随后与天宫二号交会对接．假设天舟一号从B点发射经过椭圆轨道运动到天宫二号的圆轨道上完成交会，如图所示．已知天宫二号离地面的高度为h，天舟一号沿椭圆轨道运动的周期为T1，天宫二号沿圆轨道运动的周期为T2，A、B两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点，引力常量为G，则（ ）
A．天舟一号的发射速度大于11.2km/s
B．由于地球的半径未知，根据题中信息无法估算出地球的密度
C．天舟一号在A点的速度小于天宫二号的运行速度
D．天舟一号在A点的加速度小于天宫二号在A点的加速度
10．2018年10月10日，我国成功发射了第32颗北斗导航卫星，该卫星的轨道半径为36000km， 7月29日又以“一箭双星”的方式成功发射了第33、34颗北斗导航卫星，这两颗卫星的轨道半径均为21500km．下列说法正确的是
A．这三颗卫星的发射速度均小于7.9km/s
B．第32颗卫星与第33颗卫星加速度大小之比
C．第32颗卫星在轨道上运行时的速率比第33颗的大
D．第32颗卫星与第33颗卫星的运动周期之比为
11．中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统．目前，启用的是北斗第三代卫星——北斗三号，计划部署35颗，到2020年全部部署完成，届时可以像GPS一样覆盖全球．其35颗卫星包含5颗静止轨道同步卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星．关于该卫星系统下列说法正确的是(已知同步卫星轨道高于中轨道)(　　)
A．静止轨道同步卫星的周期大于中轨道卫星的周期
B．上述三种卫星的运行速度可能大于7.9km/s
C．中轨道卫星绕地球一圈时间大于24小时
D．中轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度
12．2012年7月26日，一个国际研究小组观测到了一组双星系统，它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动。此双星系统中体积较小星体（该星体质量较小）能“吸食”另一颗体积较大星体的表面物质，达到质量转移的目的，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变，则在最初演变的过程中（　　）
A．它们做圆周运动的向心力保持不变且相等
B．它们做圆周运动的角速度不断变大
C．体积较大星体做圆周运动轨迹的半径变大，线速度变小
D．体积较大星体做圆周运动的轨迹半径变大，线速度也变大
13．我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”导航系统第49颗卫星为地球倾斜同步轨道卫星，该卫星的轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。它绕地球做匀速圆周运动的运行周期等于地球的自转周期，关于地球倾斜同步轨道卫星（　　）
A．卫星的向心加速度大于地球表面重力加速度
B．卫星的发射速度一定大于11.2km/s
C．卫星一天两次经过赤道正上方同一位置
D．卫星的运行速度大于第一宇宙速度
14．米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹因为发现了第一颗太阳系外行星一飞马座51b而获得2019年诺贝尔物理学奖。如图所示，飞马座51b与恒星构成双星系统，绕共同的圆心做匀速圆周运动，它们的质量分别为、。下列关于飞马座51b与恒星的说法正确的是（　　）
A．轨道半径之比为
B．线速度大小之比为
C．加速度大小之比为
D．向心力大小之比为
15．一颗赤道上空运行的人造地球卫星，其轨道半径为2R（R为地球半径），卫星的运动方向与地球的自转方向相同，设地球的自转角速度为，若此时该卫星正好在赤道某建筑物的正上方，则到它下次再通过该建筑物上方所需时间为（ ）(地表重力加速度为g)
A． B．
C． D．
二、填空题（共4题）
16．2003年10月15日，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员___________（填杨利伟或刘洋）送入太空。这标志着中国成为世界上能够独立开展开展载人活动的国家。
17．已知地球的质量为M，半径为R，自转的角速度为ω，万有引力常量为G，地球同步卫星离地面的高度为_________。
18．宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体，是一切空间和时间的总合。近数世纪以来，科学家根据现代物理学和天文学，建立了关于宇宙的现代科学理论，称为物理宇宙学。以被我们观测到的时空部分称为“可观测宇宙”、“可见宇宙”或“我们的宇宙"。宇宙大约是由4%的普通物质（包括我们人类和地球），23%的暗物质和73%的暗能量构成。
2011年萨尔，波尔马特、布莱恩，施密特以及亚当。里斯共同获得诺贝尔物理学奖。三人获奖的原因是他们“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”。如图所示为宇宙加速膨胀的模型，其中引力使宇宙收缩，暗能量（相当于排斥力）使宇宙膨胀。
根据你学过的知识回答下面的问题：
（1）萨尔，波尔马特、布莱恩，施密特以及亚当，里斯在观测遥远超新星时，使用的长度单位是：________
（2）关于宇宙加速膨胀的模型，下列观点中正确的是( )
A．引力作用效果强 B．暗能量作用效果强
C．引力和暗能量作用效果相同 D．不能确定
19．在“神舟七号”飞船稳定飞行，航天员向我们挥手示意时，在电视荧幕上能清晰地看到他手中放下的笔浮在空中．如果航天员要在飞船中做一些物理实验，下面的实验可以正常进行的是________；
①用弹簧秤测拉力　②用水银气压计测气体压强　③用托盘天平测物体质量　④用弹簧秤测钩码重力 ⑤用水银温度计测温度　⑥用小球下落方法测重力加速度　⑦用秒表测物体运动时间
三、综合题（共4题）
20．已知地球的半径为，地球表面的重力加速度为，一质量为的卫星在距地面高度为的轨道上做匀速圆周运动。忽略地球的自转，将地球视为质量分布均匀的球体。求：
（1）卫星的向心加速度大小；
（2）卫星运行的线速度大小及周期。
21．2019年4月20日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第44颗北斗导航卫星．这是北斗三号系统的首颗倾斜地球同步轨道卫星．卫星进入工作轨道并进行一系列在轨测试后，将与此前发射的18颗中圆地球轨道卫星和1颗地球同步轨道卫星进行组网运行．已知中圆地球轨道卫星运行轨道距地面的高度为h，绕地球做匀速圆周运动的加速度为a，第44颗北斗导航卫星与地球同步轨道卫星轨道距地面的高度均为H，地球半径为R，求：
(1) 第44颗北斗导航卫星绕地球做匀速圆周运动的速度大小；
(2) 地球自转周期．
22．若我国宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面高为h处自由释放小球，经过时间t，小球落至月球表面，已知月球半径为R，万有引力常量为G，求：
（1）月球的质量M；
（2）月球的第一宇宙速度v。
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？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．A
3．D
4．A
5．C
6．A
7．B
8．B
9．C
10．B
11．A
12．D
13．C
14．C
15．D
16．杨利伟
17．
18． 光年 B
19．①⑤⑦；
20．（1）；（2）；
21．（1）（2）
22．（1）；（2）
23．（1）；（2）；（3）变小
答案第1页，共2页