人教版必修第二册7.4宇宙航行 练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版必修第二册7.4宇宙航行 练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 648.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-05 07:03:39 | ||
图片预览
文档简介
人教版必修第二册 7.4 宇宙航行
一、单选题
1．如图，质量相等的两颗地球卫星A、B，沿不同的轨道绕地球做匀速圆周运动，已知轨道半径，则它们运动的周期与和动能与大小关系分别为（ ）
A． ； B． ；
C． ； D． ；
2．天鹅是由主星和伴星组成的双星系统，忽略其他星球的影响，该双星系统中两星球绕连线上的某点做匀速圆周运动。现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知主星的质量为伴星的k倍，引力常量为G，则（ ）
A．主星运动的向心力大小是伴星的k倍
B．主星运动的半径是伴星的k倍
C．伴星运动的线速度大小是主星的k倍
D．伴星的质量为
3．以下关于宇宙速度的说法中正确的是（ ）
A．第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最小速度
B．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度
C．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，近地点速度一定在7.9km/s一11.2km/s之间
D．在地球表面发射一颗绕月卫星，发射速度必须大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度
4．如图所示，、为绕地球做匀速圆周运动的两颗卫星，它们离地面的高度分别为、，已知地球半径为，则、两颗卫星绕地球运动的周期之比是（ ）
A． B． C． D．
5．科学家发现太阳绕银河系中心O处的“黑洞”做圆周运动（可视为做匀速圆周运动），转一圈大概需要2.2亿年，这个时间被称为银河年，而地球绕太阳转动一圈（可视为做匀速圆周运动）仅需要1年。另一恒星S也绕O处做匀速圆周运动，周期约为16年，已知O处离太阳的距离约为2.6万光年，太阳到地球的距离为光年，引力常量为G，根据题给信息可以推断出（ ）
A．恒星S的线速度小于太阳的 B．“黑洞”与地球间的质量关系
C．恒星S与太阳间的质量关系 D．恒星S和太阳的向心加速度之比
6．已知火星半径大约是地球的一半，火星质量约为地球的 ，火星绕太阳公转的周期约为地球的2倍，忽略火星和地球自转，则（ ）
A．火星表面的重力加速度约为地球表面的
B．火星绕太阳的轨道半径约为地球的4倍
C．火星表面的第一宇宙速度约为地球的
D．火星受到太阳的万有引力约为地球的
7．关于地球的同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．地球同步卫星可以是极地卫星
B．我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空
C．它的周期、高度、速度大小都是一定的
D．它的线速度大于近地卫星线速度
8．为探究地球表面万有引力与重力的关系，一科学爱好者用同一弹簧测力计分别在地面的不同纬度位置测量一质量为m的物体所受的重力。假设在两极时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F1，在赤道上时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F2。地球自转角速度为ω，设地球为标准的球体，半径为R，质量为M，引力常量为G．则以下表达式正确的是（ ）
A． B．
C． D．
9．2021年6月3日，风云四号卫星在中国西昌卫星发射中心发射成功。若风云四号卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（ ）
A．卫星的运行速度为2πRT B．地球表面的重力加速度为
C．地球的质量为 D．地球的第一宇宙速度为
10．有下列几种情境，其中对情境的分析和判断正确的是（ ）
①点火后即将升空的火箭 ②高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车
③磁悬浮列车在轨道上高速行驶 ④太空中的空间站绕地球做匀速圆周运动
A．因火箭还没运动，所以加速度一定为零
B．轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大
C．高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也一定很大
D．因空间站处于完全失重状态，所以空间站内的物体加速度为零
11．2021年6月17日18时48分，我国三名航天员进入“天和”核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。已知“天和”核心舱N绕地球运行的轨道距地面的高度约为400 km，关于地球赤道上物体P、同步卫星Q和“天和”核心舱N的运动，下列说法正确的是（ ）
A．角速度关系为 B．向心加速度关系为
C．速率关系为 D．动能的关系为
12．2016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
13．中国航天员王亚平在天宫一号空间实验室进行太空授课演示质量的测量实验。实验通过舱壁打开的一个支架形状的质量测量仪完成。测量过程如图所示，航天员甲把自己固定在支架一端，航天员乙将支架拉到指定位置释放，支架拉着航天员甲由静止返回舱壁。已知支架能产生恒定的拉力F，光栅测速装置能测出支架复位时的速度v和所用的时间t，最终测出航天员甲的质量，根据提供的信息，以下说法正确的是（ ）
A．宇航员在火箭发射过程中处于失重状态
B．航天员甲的质量为
C．天宫一号在太空中处于超重状态
D．太空舱中，不可以利用弹簧测力计测拉力的大小
14．下列关于地球同步通信卫星的说法中，正确的是（ ）
A．为避免通信卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上
B．通信卫星只能运行在赤道上空某一恒定高度上
C．不同国家发射通信卫星的地点不同，这些卫星轨道不一定在同一平面内
D．通信卫星定点在地球上空某处，各个通信卫星角速度相同，但线速度大小可以不同
15．如图所示，为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，为近地轨道卫星，为同步轨道卫星，为高空探测卫星。若、、、绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则（ ）
A．、、、中，的加速度最大 B．、、、中，的线速度最大
C．、、、中，的周期最大 D．、、、中，的角速度最大
二、填空题
16．地球同步卫星的特点
地球同步卫星位于__________上方高度约__________km处，因__________，也称静止卫星。地球同步卫星与地球以__________的角速度转动，周期与地球自转周期__________。
17．2021年6月17日神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功实现自主快速交会对接，18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。飞船与核心舱对接前后，相对地球的线速度大小___________，对接后，连接体的动能与飞船相比___________。（选填“增大”“减小”或“不变”）
18．如图是一次卫星发射过程，先将卫星发射进入绕地球的较低圆形轨道Ⅰ，然后在a点使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ，再在椭圆轨道的远地点b使卫星进入同步轨道Ⅲ，已知Oa距离为r、Ob距离为2r，则卫星在轨道Ⅰ的速率_______卫星在轨道Ⅲ的速率（填“大于”、“等于”或“小于”），卫星在轨道Ⅰ的周期与卫星在轨道Ⅲ的周期之比为_________。
三、解答题
19．已知地球的质量，半径，自转周期T=24h，
（1）估算同步卫星离地面的高度。
（2）简述为什么同步卫星轨道平面要与赤道平面重合。
20．在未来的“星际穿越”中，宇航员发现了一颗未知星球。
（1）若宇航员驾驶飞船绕星球表面做匀速圆周运动，运动一周所需时间为T，把星球看作质量均匀的球体，已知万有引力常量为G，求星球的密度；
（2）宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球由距星球表面高h（h远小于星球半径）处由静止释放，小钢球经过时间t落到星球表面，若该星球的半径为R，引力常量为G，求该星球的第一宇宙速度。
21．“玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车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高度的时间为t，已知月球半径为R，引力常量为G。求：
（1）月球的质量；
（2）月球的第一宇宙速度。
22．某网站报道：“最近某国发射了一颗人造环月卫星，卫星的质量为1000kg，环绕周期为1h……”一名同学对新闻的真实性感到怀疑．他认为：以该国的航天技术水平，近期不可能成功发射环月卫星，而且该网站公布的数据似乎存在问题。他准备用所学知识对该数据进行验证。
他记不清引力常量的数值且手边也没有可查找的资料，但他记得月球半径约为地球半径的，地球半径约为6400km，月球表面重力加速度约为地球表面的，地球表面的重力加速度g=9.8。他利用上述这些数据经过推导分析，进一步认定该新闻不真实。
根据上述数据，运用物理学知识，写出该同学可能会质疑的内容与推导判断过程。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
根据万有引力提供圆周运动向心力有
可得
A、B卫星质量相等，A的卫星半径较大线速度较小，故B的动能较大，A的动能较小，即
知卫星B的半径小，故其周期小，即
故A正确，BCD错误。
故选A。
2．C
【详解】
A．双星彼此间的引力提供各自运动的向心力，向心力大小相等，故A错误；
B．设伴星质量为m，双星的角速度相等，由公式
可得
伴星运动轨迹的半径是主星的k倍，故B错误；
C．由公式
可得
伴星运动的线速度大小是主星的k倍，故C正确；
D．因为
联立上述公式得
故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．根据万有引力提供向心力
解得
可知，第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最大环绕速度，故A错误；
B．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，到达远地点时必须要加速才能进入同高度的圆轨道，故远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度，故B正确；
C．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，如果近地点在地球表面附近时，则卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s而小于11.2 km/s，如果其近地点不在地球表面附近，则在近地点的速度要小于7.9km/s，故C错误；
D．地球表面发射一个卫星并使它绕月球运动，则飞行器仍然在地球的引力范围以内，则在地面的发射速度不能大于第二宇宙速度（11.2km/s），否则摆脱地球的束缚，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】
根据
其中
，
可得
故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．太阳和恒星S围绕O处做匀速圆周运动，由开普勒第三定律可得
则太阳的轨道半径较大，根据万有引力定律有
可得
故太阳的线速度小于恒星S的，故A错误；
BC．恒星S与太阳围绕O处做匀速圆周运动、地球绕太阳做圆周运动，由题给信息，可求“黑洞”和太阳的质量，不可求恒星S和地球质量，BC错误；
D．由圆周运动规律可得，恒星S和太阳的向心加速度之比为
D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．根据可知
火星表面重力加速度约为地球表面的，故A错误；
B．根据开普勒第三定律
可知，火星公转轨道半径约为地球的倍，故B错误；
C．根据
可知
故C正确；
D．根据可知
故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
AB. 地球同步卫星的轨道必须在赤道上空，故AB错误；
C．同步卫星有四个一定，定轨道、定高度、定速度、定周期，故C正确；
D．根据
解得
则高度越高的卫星，速度越小，所以同步卫星的线速度小于近地卫星线速度，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
地球自转不可忽略时，物体受到的万有引力可分解为重力和向心力，所以物体在不同纬度处所受重力不同，在两极时轨迹半径为零，向心力为零，此时万有引力等于重力，即
在赤道上时轨迹半径为地球半径，有
即
C正确，ABD错误。
9．B
【详解】
A．卫星的运行速度为
A错误；
B．根据
而
整理可得
B正确；
C．根据
可得地球的质量
C错误；
D．根据
可得地球的第一宇宙速度
D错误。
故选B
10．B
【详解】
A．点火后火箭即将升空的瞬间，速度为零，但加速度不为零，方向竖直向上，A错误；
B．轿车紧急刹车时，刹车时间短，速度改变量大，由
可知加速度很大，即速度变化很快，B正确；
C．磁悬浮列车速度很大，但速度没有变化时，加速度为零，C错误；
D．空间站以及里面的物体所受万有引力作为向心力，有向心加速度，D错误。
故选B。
11．A
【详解】
A. 对于P和Q，角速度相同，即，对于Q和N，根据
可得
因，所以，故，A正确；
B.对于P和Q，角速度相同，，根据
可得
对于Q和N，根据
可得
因，所以，所以，B错误。
C.地球赤道上物体P和同步卫星Q，角速度相同，且，根据
所以，对于同步卫星Q和“天和”核心舱N，根据
可得
因，故，所以，C错误；
D.因不知道质量的关系，所以动能无法比较，D错误。
故选A。
12．D
【详解】
A．“碳卫星”绕地球运行，做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，故不是平衡状态，处于失重状态，A错误；
B．v＝7.9km/s为第一宇宙速度，是最大的运行速度，“碳卫星”轨道半径比地球半径大，因此其运行速度应小于7.9km/s，B错误；
C．v＝7.9m/s为第一宇宙速度，是最小的地面发射速度，“碳卫星”轨道半径比地球半径大，因此其发射速度应大于7.9km/s，但要小于11.2km/s，C错误；
D．“碳卫星”的线速度
v＝
根据万有引力提供向心力
＝m
解得地球质量
M＝＝
D正确。
故选D。
13．B
【详解】
A．宇航员在火箭发射过程中，随火箭加速上升，具有向上的加速度，处于超重状态，A错误；
B．支架复位过程，航天员甲的加速度为
由牛顿第二定律可得
联立解得
B正确；
C．天宫一号在太空中处于失重状态，C错误；
D．太空舱中，可以利用弹簧测力计测拉力的大小，不受失重的影响，D错误。
故选B。
14．B
【详解】
ABC．同步卫星运行轨道为位于地球赤道上空某一恒定高度上，不同国家发射的同步卫星均在该轨道上以大小相等的线速度运动，它们不会相撞， AC错误，B正确；
D．通信卫星定点在地球上空某处，各个通信卫星的角速度相同，线速度大小也相等，D错误。
故选B。
15．B
【详解】
A．a、c的角速度相同，则根据
可知，a的加速度小于c的加速度，则a的加速度不是最大的，A错误；
B．a、c的角速度一样，根据
可知，a的线速度小于c，根据
可知b的速度大于c、d的速度，可知b的线速度最大，B正确；
CD．根据开普勒第三定律可知，b、c、d中d的周期最大，而a、c周期相等，可知a、b、c、d中，d的周期最大，d的角速度最小，CD错误；
故选B。
16． 赤道 36_000_ 相对地面静止 相同 相同
略
17． 不变 增大
【详解】
[1]飞船与核心舱对接前后瞬间，两物体的速度相同，则飞船与核心舱对接前后，相对地球的线速度大小不变。
[2] 对接后，连接体的动能与飞船相比，质量增大，速度大小不变，则动能增大。
18． 大于
【详解】
[1]根据
可得
轨道Ⅰ的半径小于轨道Ⅲ的半径，因此卫星在轨道Ⅰ的速率大于卫星在轨道Ⅲ的速率。
[2]根据
可得
由题知，因此卫星在轨道Ⅰ的周期与卫星在轨道Ⅲ的周期之比为
19．（1）35900km；（2）见解析
【详解】
（1）设同步卫星离地面的高度为h，地球对同步卫星的引力就是同步卫星运动所需的向心力，则有
解得
（2）卫星绕地球做圆周运动所需向心力等于地球对卫星的万有引力，因此卫星轨道的圆心位于地心，即地心位于卫星轨道平面上。“同步”的意思是卫星与地球保持相对静止，即同步卫星运动与地球自转的角速度和方向相同。而同时满足这两个条件的，只有地球赤道平面。因此，同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合。
20．（1）；（2）
【详解】
（1）由万有引力提供向心力有
得
由
得
（2）由钢球做自由落体运动有
设星球的重力加速度为g0，第一宇宙速度为v，则有
由重力提供圆周运动的向心力
即
21．（1）；（2）
【详解】
（1）由自由落体运动规律有
所以有
在月球表面的物体受到的重力等于万有引力，则有
所以
（2）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
所以
22．这是一则假新闻
【详解】
设为近月卫星，月球M对卫星m的万有引力是卫星运动的向心力，则有
在月球表面
由①②可得
代入数据
即绕月运行的卫星的最小周期为102.6min，远大于报导中的60min（1小时），故可判断其为假新闻。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图，质量相等的两颗地球卫星A、B，沿不同的轨道绕地球做匀速圆周运动，已知轨道半径，则它们运动的周期与和动能与大小关系分别为（ ）
A． ； B． ；
C． ； D． ；
2．天鹅是由主星和伴星组成的双星系统，忽略其他星球的影响，该双星系统中两星球绕连线上的某点做匀速圆周运动。现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知主星的质量为伴星的k倍，引力常量为G，则（ ）
A．主星运动的向心力大小是伴星的k倍
B．主星运动的半径是伴星的k倍
C．伴星运动的线速度大小是主星的k倍
D．伴星的质量为
3．以下关于宇宙速度的说法中正确的是（ ）
A．第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最小速度
B．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度
C．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，近地点速度一定在7.9km/s一11.2km/s之间
D．在地球表面发射一颗绕月卫星，发射速度必须大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度
4．如图所示，、为绕地球做匀速圆周运动的两颗卫星，它们离地面的高度分别为、，已知地球半径为，则、两颗卫星绕地球运动的周期之比是（ ）
A． B． C． D．
5．科学家发现太阳绕银河系中心O处的“黑洞”做圆周运动（可视为做匀速圆周运动），转一圈大概需要2.2亿年，这个时间被称为银河年，而地球绕太阳转动一圈（可视为做匀速圆周运动）仅需要1年。另一恒星S也绕O处做匀速圆周运动，周期约为16年，已知O处离太阳的距离约为2.6万光年，太阳到地球的距离为光年，引力常量为G，根据题给信息可以推断出（ ）
A．恒星S的线速度小于太阳的 B．“黑洞”与地球间的质量关系
C．恒星S与太阳间的质量关系 D．恒星S和太阳的向心加速度之比
6．已知火星半径大约是地球的一半，火星质量约为地球的 ，火星绕太阳公转的周期约为地球的2倍，忽略火星和地球自转，则（ ）
A．火星表面的重力加速度约为地球表面的
B．火星绕太阳的轨道半径约为地球的4倍
C．火星表面的第一宇宙速度约为地球的
D．火星受到太阳的万有引力约为地球的
7．关于地球的同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．地球同步卫星可以是极地卫星
B．我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空
C．它的周期、高度、速度大小都是一定的
D．它的线速度大于近地卫星线速度
8．为探究地球表面万有引力与重力的关系，一科学爱好者用同一弹簧测力计分别在地面的不同纬度位置测量一质量为m的物体所受的重力。假设在两极时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F1，在赤道上时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F2。地球自转角速度为ω，设地球为标准的球体，半径为R，质量为M，引力常量为G．则以下表达式正确的是（ ）
A． B．
C． D．
9．2021年6月3日，风云四号卫星在中国西昌卫星发射中心发射成功。若风云四号卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（ ）
A．卫星的运行速度为2πRT B．地球表面的重力加速度为
C．地球的质量为 D．地球的第一宇宙速度为
10．有下列几种情境，其中对情境的分析和判断正确的是（ ）
①点火后即将升空的火箭 ②高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车
③磁悬浮列车在轨道上高速行驶 ④太空中的空间站绕地球做匀速圆周运动
A．因火箭还没运动，所以加速度一定为零
B．轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大
C．高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也一定很大
D．因空间站处于完全失重状态，所以空间站内的物体加速度为零
11．2021年6月17日18时48分，我国三名航天员进入“天和”核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。已知“天和”核心舱N绕地球运行的轨道距地面的高度约为400 km，关于地球赤道上物体P、同步卫星Q和“天和”核心舱N的运动，下列说法正确的是（ ）
A．角速度关系为 B．向心加速度关系为
C．速率关系为 D．动能的关系为
12．2016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
13．中国航天员王亚平在天宫一号空间实验室进行太空授课演示质量的测量实验。实验通过舱壁打开的一个支架形状的质量测量仪完成。测量过程如图所示，航天员甲把自己固定在支架一端，航天员乙将支架拉到指定位置释放，支架拉着航天员甲由静止返回舱壁。已知支架能产生恒定的拉力F，光栅测速装置能测出支架复位时的速度v和所用的时间t，最终测出航天员甲的质量，根据提供的信息，以下说法正确的是（ ）
A．宇航员在火箭发射过程中处于失重状态
B．航天员甲的质量为
C．天宫一号在太空中处于超重状态
D．太空舱中，不可以利用弹簧测力计测拉力的大小
14．下列关于地球同步通信卫星的说法中，正确的是（ ）
A．为避免通信卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上
B．通信卫星只能运行在赤道上空某一恒定高度上
C．不同国家发射通信卫星的地点不同，这些卫星轨道不一定在同一平面内
D．通信卫星定点在地球上空某处，各个通信卫星角速度相同，但线速度大小可以不同
15．如图所示，为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，为近地轨道卫星，为同步轨道卫星，为高空探测卫星。若、、、绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则（ ）
A．、、、中，的加速度最大 B．、、、中，的线速度最大
C．、、、中，的周期最大 D．、、、中，的角速度最大
二、填空题
16．地球同步卫星的特点
地球同步卫星位于__________上方高度约__________km处，因__________，也称静止卫星。地球同步卫星与地球以__________的角速度转动，周期与地球自转周期__________。
17．2021年6月17日神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功实现自主快速交会对接，18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。飞船与核心舱对接前后，相对地球的线速度大小___________，对接后，连接体的动能与飞船相比___________。（选填“增大”“减小”或“不变”）
18．如图是一次卫星发射过程，先将卫星发射进入绕地球的较低圆形轨道Ⅰ，然后在a点使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ，再在椭圆轨道的远地点b使卫星进入同步轨道Ⅲ，已知Oa距离为r、Ob距离为2r，则卫星在轨道Ⅰ的速率_______卫星在轨道Ⅲ的速率（填“大于”、“等于”或“小于”），卫星在轨道Ⅰ的周期与卫星在轨道Ⅲ的周期之比为_________。
三、解答题
19．已知地球的质量，半径，自转周期T=24h，
（1）估算同步卫星离地面的高度。
（2）简述为什么同步卫星轨道平面要与赤道平面重合。
20．在未来的“星际穿越”中，宇航员发现了一颗未知星球。
（1）若宇航员驾驶飞船绕星球表面做匀速圆周运动，运动一周所需时间为T，把星球看作质量均匀的球体，已知万有引力常量为G，求星球的密度；
（2）宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球由距星球表面高h（h远小于星球半径）处由静止释放，小钢球经过时间t落到星球表面，若该星球的半径为R，引力常量为G，求该星球的第一宇宙速度。
21．“玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车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高度的时间为t，已知月球半径为R，引力常量为G。求：
（1）月球的质量；
（2）月球的第一宇宙速度。
22．某网站报道：“最近某国发射了一颗人造环月卫星，卫星的质量为1000kg，环绕周期为1h……”一名同学对新闻的真实性感到怀疑．他认为：以该国的航天技术水平，近期不可能成功发射环月卫星，而且该网站公布的数据似乎存在问题。他准备用所学知识对该数据进行验证。
他记不清引力常量的数值且手边也没有可查找的资料，但他记得月球半径约为地球半径的，地球半径约为6400km，月球表面重力加速度约为地球表面的，地球表面的重力加速度g=9.8。他利用上述这些数据经过推导分析，进一步认定该新闻不真实。
根据上述数据，运用物理学知识，写出该同学可能会质疑的内容与推导判断过程。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
根据万有引力提供圆周运动向心力有
可得
A、B卫星质量相等，A的卫星半径较大线速度较小，故B的动能较大，A的动能较小，即
知卫星B的半径小，故其周期小，即
故A正确，BCD错误。
故选A。
2．C
【详解】
A．双星彼此间的引力提供各自运动的向心力，向心力大小相等，故A错误；
B．设伴星质量为m，双星的角速度相等，由公式
可得
伴星运动轨迹的半径是主星的k倍，故B错误；
C．由公式
可得
伴星运动的线速度大小是主星的k倍，故C正确；
D．因为
联立上述公式得
故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．根据万有引力提供向心力
解得
可知，第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最大环绕速度，故A错误；
B．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，到达远地点时必须要加速才能进入同高度的圆轨道，故远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度，故B正确；
C．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，如果近地点在地球表面附近时，则卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s而小于11.2 km/s，如果其近地点不在地球表面附近，则在近地点的速度要小于7.9km/s，故C错误；
D．地球表面发射一个卫星并使它绕月球运动，则飞行器仍然在地球的引力范围以内，则在地面的发射速度不能大于第二宇宙速度（11.2km/s），否则摆脱地球的束缚，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】
根据
其中
，
可得
故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．太阳和恒星S围绕O处做匀速圆周运动，由开普勒第三定律可得
则太阳的轨道半径较大，根据万有引力定律有
可得
故太阳的线速度小于恒星S的，故A错误；
BC．恒星S与太阳围绕O处做匀速圆周运动、地球绕太阳做圆周运动，由题给信息，可求“黑洞”和太阳的质量，不可求恒星S和地球质量，BC错误；
D．由圆周运动规律可得，恒星S和太阳的向心加速度之比为
D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．根据可知
火星表面重力加速度约为地球表面的，故A错误；
B．根据开普勒第三定律
可知，火星公转轨道半径约为地球的倍，故B错误；
C．根据
可知
故C正确；
D．根据可知
故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
AB. 地球同步卫星的轨道必须在赤道上空，故AB错误；
C．同步卫星有四个一定，定轨道、定高度、定速度、定周期，故C正确；
D．根据
解得
则高度越高的卫星，速度越小，所以同步卫星的线速度小于近地卫星线速度，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
地球自转不可忽略时，物体受到的万有引力可分解为重力和向心力，所以物体在不同纬度处所受重力不同，在两极时轨迹半径为零，向心力为零，此时万有引力等于重力，即
在赤道上时轨迹半径为地球半径，有
即
C正确，ABD错误。
9．B
【详解】
A．卫星的运行速度为
A错误；
B．根据
而
整理可得
B正确；
C．根据
可得地球的质量
C错误；
D．根据
可得地球的第一宇宙速度
D错误。
故选B
10．B
【详解】
A．点火后火箭即将升空的瞬间，速度为零，但加速度不为零，方向竖直向上，A错误；
B．轿车紧急刹车时，刹车时间短，速度改变量大，由
可知加速度很大，即速度变化很快，B正确；
C．磁悬浮列车速度很大，但速度没有变化时，加速度为零，C错误；
D．空间站以及里面的物体所受万有引力作为向心力，有向心加速度，D错误。
故选B。
11．A
【详解】
A. 对于P和Q，角速度相同，即，对于Q和N，根据
可得
因，所以，故，A正确；
B.对于P和Q，角速度相同，，根据
可得
对于Q和N，根据
可得
因，所以，所以，B错误。
C.地球赤道上物体P和同步卫星Q，角速度相同，且，根据
所以，对于同步卫星Q和“天和”核心舱N，根据
可得
因，故，所以，C错误；
D.因不知道质量的关系，所以动能无法比较，D错误。
故选A。
12．D
【详解】
A．“碳卫星”绕地球运行，做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，故不是平衡状态，处于失重状态，A错误；
B．v＝7.9km/s为第一宇宙速度，是最大的运行速度，“碳卫星”轨道半径比地球半径大，因此其运行速度应小于7.9km/s，B错误；
C．v＝7.9m/s为第一宇宙速度，是最小的地面发射速度，“碳卫星”轨道半径比地球半径大，因此其发射速度应大于7.9km/s，但要小于11.2km/s，C错误；
D．“碳卫星”的线速度
v＝
根据万有引力提供向心力
＝m
解得地球质量
M＝＝
D正确。
故选D。
13．B
【详解】
A．宇航员在火箭发射过程中，随火箭加速上升，具有向上的加速度，处于超重状态，A错误；
B．支架复位过程，航天员甲的加速度为
由牛顿第二定律可得
联立解得
B正确；
C．天宫一号在太空中处于失重状态，C错误；
D．太空舱中，可以利用弹簧测力计测拉力的大小，不受失重的影响，D错误。
故选B。
14．B
【详解】
ABC．同步卫星运行轨道为位于地球赤道上空某一恒定高度上，不同国家发射的同步卫星均在该轨道上以大小相等的线速度运动，它们不会相撞， AC错误，B正确；
D．通信卫星定点在地球上空某处，各个通信卫星的角速度相同，线速度大小也相等，D错误。
故选B。
15．B
【详解】
A．a、c的角速度相同，则根据
可知，a的加速度小于c的加速度，则a的加速度不是最大的，A错误；
B．a、c的角速度一样，根据
可知，a的线速度小于c，根据
可知b的速度大于c、d的速度，可知b的线速度最大，B正确；
CD．根据开普勒第三定律可知，b、c、d中d的周期最大，而a、c周期相等，可知a、b、c、d中，d的周期最大，d的角速度最小，CD错误；
故选B。
16． 赤道 36_000_ 相对地面静止 相同 相同
略
17． 不变 增大
【详解】
[1]飞船与核心舱对接前后瞬间，两物体的速度相同，则飞船与核心舱对接前后，相对地球的线速度大小不变。
[2] 对接后，连接体的动能与飞船相比，质量增大，速度大小不变，则动能增大。
18． 大于
【详解】
[1]根据
可得
轨道Ⅰ的半径小于轨道Ⅲ的半径，因此卫星在轨道Ⅰ的速率大于卫星在轨道Ⅲ的速率。
[2]根据
可得
由题知，因此卫星在轨道Ⅰ的周期与卫星在轨道Ⅲ的周期之比为
19．（1）35900km；（2）见解析
【详解】
（1）设同步卫星离地面的高度为h，地球对同步卫星的引力就是同步卫星运动所需的向心力，则有
解得
（2）卫星绕地球做圆周运动所需向心力等于地球对卫星的万有引力，因此卫星轨道的圆心位于地心，即地心位于卫星轨道平面上。“同步”的意思是卫星与地球保持相对静止，即同步卫星运动与地球自转的角速度和方向相同。而同时满足这两个条件的，只有地球赤道平面。因此，同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合。
20．（1）；（2）
【详解】
（1）由万有引力提供向心力有
得
由
得
（2）由钢球做自由落体运动有
设星球的重力加速度为g0，第一宇宙速度为v，则有
由重力提供圆周运动的向心力
即
21．（1）；（2）
【详解】
（1）由自由落体运动规律有
所以有
在月球表面的物体受到的重力等于万有引力，则有
所以
（2）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
所以
22．这是一则假新闻
【详解】
设为近月卫星，月球M对卫星m的万有引力是卫星运动的向心力，则有
在月球表面
由①②可得
代入数据
即绕月运行的卫星的最小周期为102.6min，远大于报导中的60min（1小时），故可判断其为假新闻。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页