2022-2023学年第二学期高一物理人教版(2019)7.4 宇宙航行 过关检测

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名称 2022-2023学年第二学期高一物理人教版(2019)7.4 宇宙航行 过关检测
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资源类型 试卷
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科目 物理
更新时间 2023-03-08 21:41:12

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2022-2023学年第二学期高一物理人教版(2019)7.4 宇宙航行 过关检测
一、单选题
1.(2021高一下·阜宁期中)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是(  )
A.地球的第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小运行速度
B.地球的第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚的最小发射速度
C.同步卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
D.中国发射的嫦娥四号探测器,其发射速度大于地球的第三宇宙速度
【答案】B
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A.第一宇宙速度,是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度,为7.9km/s,也是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度,A不符合题意;
B.第二宇宙速度是物体挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度,为11.2km/s,B符合题意;
C.同步卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度一定小于地球的第一宇宙速度,C不符合题意;
D.嫦娥四号探测器发射出去后绕地球做椭圆运动,没有离开地球束缚,故嫦娥四号的发射速度大于7.9km/s,小于11.2km/s,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】第一宇宙速度是最大的环绕速度,最小的发射速度,同步卫星的线速度小于第一宇宙速度;嫦娥四号没有脱离地球所以发射速度要大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。
2.(2020高一下·彭州期末)如图所示,a为固定在地球赤道上随地球自转的物体,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,下列关于它们的说法正确的是(  )
A.它们受到的万有引力等于其各自做圆周运动所需的向心力
B.它们的角速度关系为
C.它们的加速度关系为
D.卫星c运行的线速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速;万有引力定律的应用;卫星问题
【解析】【解答】A.a为固定在地球赤道上随地球自转的物体,受到万有引力和支持力作用,万有引力减去支持力提供圆周运动的向心力,A不符合题意;
B.a为固定在地球赤道上随地球自转的物体,c为地球同步卫星,周期都是24h,故角速度相同, ,对b和c分析,由
同步卫星半径较大,故 ,故 ,B符合题意;
C.对b和c分析,由
同步卫星半径较大,故 ,a与c具有共同的角速度,由
可知 ,所以 ,C不符合题意;
D.第一宇宙速度是最大环绕速度,故卫星c运行的线速度一定小于第一宇宙速度,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】卫星的轨道半径越大,到中心天体的距离越远,受到的万有引力越小,运动的线速度越小,角速度越小,加速度越小,周期越长。
3.(2020高一下·南县期末)已知地球的半径为6.4×106 m,地球自转的角速度为7.29×10-5 rad/s,地面的重力加速度为9.8 m/s2,在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9×103 m/s,第三宇宙速度为16.7×103 m/s,月球到地球中心的距离为3.84×108 m,假设地球赤道上有一棵苹果树长到了接近月球那么高,则当苹果脱离苹果树后,将(  )
A.落向地面 B.成为地球的同步“苹果卫星”
C.成为地球的“苹果月亮” D.飞向茫茫宇宙
【答案】D
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】如果地球上有一棵苹果树长到了接近月球那么高,苹果脱离苹果树后的速度为
此速度比第三宇宙速度1.67×104 m/s还要大,苹果所受的万有引力肯定不够其做圆周运动所需的向心力,所以苹果将飞向茫茫宇宙,
故答案为:D。
【分析】卫星发射速度达到第一宇宙速度,围绕着地球运动,发射速度达到第二宇宙速度,会脱离地球的引力,围绕着太阳运动,发射速度达到第三宇宙速度,会脱离太阳的引力,飞出太阳系。
4.(2020高一下·渭滨期末)宇航员在月球上做自由落体实验,将某物体由距月球表面高h处释放,经时间t后落到月球表面(设月球半径为R)。 据上述信息推断,月球的第一宇宙速度为 (  )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】根据
可得月球表面的重力加速度
由于
可得月球第一宇宙速度
故答案为:B。
【分析】当卫星的轨道半径为中心天体的半径时,此时的速度为第一宇宙速度,结合万有引力定律和向心力公式求解此时的速度。
5.(2020高一下·营口期末)发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,则(  )
A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B.卫星在轨道1上经过Q点时的速率小于它在轨道2上经过Q点时的速率
C.卫星在轨道3上的角速度等于在轨道1上的角速度
D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道3上经过P点时的加速度
【答案】B
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A.卫星绕地球做匀速圆周运动时,由万有引力提供向心力得

可知卫星的轨道半径越大,速率越小,所以卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率.A不符合题意;
B.从轨道1到轨道2,卫星在Q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1上经过Q点时的速率小于它在轨道2上经过Q点时的速率.B符合题意;
C.由万有引力提供向心力得 ,
则轨道半径大的角速度小,所以卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度,C不符合题意;D.卫星运行时只受万有引力 ,
则知在同一地点,卫星的加速度相等,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】卫星做圆周运动,万有引力提供向心力,当卫星有远地点向近地点运动时,速度增加,万有引力做正功,当卫星有近地点向远地点运动时,速度减小,万有引力做负功。
6.(2020高一下·金华期中)地球上有两位相距非常远的观察者,都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动,则这两位观察者的位置以及两颗人造地球卫星到地球中心的距离可能是(  )
A.一人在南极,一人在北极,两卫星到地球中心的距离一定相等
B.一人在南极,一人在北极,两卫星到地球中心的距离可以不等,但应成整数倍
C.两人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离一定相等
D.两人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离可以不等,但应成整数倍
【答案】C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】在夜晚都发现自己正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动,说明此卫星为地球同步卫星,运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道,距离地球的高度约为36000km,所以两个人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离一定相等.
故答案为:C.
【分析】同步卫星相对于地球静止,周期是24小时,处在地球赤道平面上,同样的在重力的作用下做圆周运动。
二、多选题
7.(2020高一下·重庆期末)宇宙中,甲、乙两颗靠得比较近的恒星,在彼此之间的万有引力作用下,甲、乙两颗恒星距离保持不变,均绕其连线上的某点做匀速圆周运动,如图所示。已知甲的质量大于乙的质量,则(  )
A.恒星甲的半径小于乙的半径
B.恒星甲的角速度小于乙的角速度
C.恒星甲的线速度小于乙的线速度
D.恒星甲的周期小于乙的周期
【答案】A,C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】BD.甲、乙两颗恒星距离保持不变,角速度相同 ,周期相同,BD不符合题意;
AC.设甲、乙两颗恒星距离为L,甲、乙两颗恒星质量分别为m1、m2,m1>m2。半径分别为r1、r2
则r1而由
v1AC符合题意。
故答案为:AC。
【分析】两个恒星绕着两者的质心做圆周运动,万有引力提供向心力,角速度相同,利用向心力公式分析运动半径、加速度、线速度的关系。
8.(2020高一下·吉林期中)假设“神舟”十号实施变轨后做匀速圆周运动,共运行了n周,起始时刻为t1,结束时刻为t2,运行速度为v,半径为r.则计算其运行周期可用(  )
A. B. C. D.
【答案】A,C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】AB.根据题意可知,“神舟五号”做匀速圆周运动运行n圈的时间为t2-t1,根据周期的定义得
A符合题意,B不符合题意;
CD.根据周期与线速度的关系可得
C符合题意,D不符合题意.
故答案为:AC.
【分析】求解卫星的周期,利用运动的时间除以运动的圈数即可。
9.(2022高一下·保定期末)我国“北斗三号”系统的收官之星是地球同步卫星。该卫星发射后先进入椭圆轨道,该椭圆轨道的近地点A在近地圆轨道上,远地点B在同步轨道上,则该卫星(  )
A.在近地点A的速度大于
B.在远地点B需要减速才能进入同步轨道
C.在同步轨道上的角速度小于赤道上物体的角速度
D.在椭圆轨道上从A点运动到B点的过程中,速度减小
【答案】A,D
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A.该卫星在近地点A做离心运动,速度大于做圆周运动的的速度,A符合题意;
B.在远地点B需要加速才能进入同步轨道,B不符合题意;
C.在同步轨道上的角速度等于赤道上物体的角速度,C不符合题意;
D.在椭圆轨道上从A点运动到B点的过程中,由近地点到远地点运动,动能转化为势能,速度减小,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】近地点做离心运动,大于第一宇宙速度;在远地点需要加速才能进入同步轨道;赤道上的角速度与同步轨道的角速度相等;由A到B的过程中高度升高,重力势能增加,动能减少,速度减小。
10.(2021高一下·玉溪期末)假设“天问一号”火星探测器轨迹如图所示。“天问一号”从地球发射后直接进入地火转移轨道,接近火星时制动被火星捕获,图中P点为环绕火星运行的近火点,火星在调相轨道运行至近火点进行制动,进入停泊轨道运行。调相轨道、停泊轨道都是环绕火星运行的椭圆轨道,假设“天问一号”在变轨前后质量保持不变。下列说法正确的是(  )
A.“天问一号”火星探测器的发射速度大于
B.设“天问一号”火星探测器在调相轨道上经过P点时的加速度为 ,在停泊轨道上经过P点时的加速度为 ,则
C.“天问一号”火星探测器在调相轨道上任意一点运行时的动能大于在停泊轨道上的任意一点运行时的动能
D.“天问一号”火星探测器在调相轨道上任意一点运行时的机械能大于在停泊轨道上的任意一点运行时的机械能
【答案】A,D
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A.“天问一号”火星探测器要脱离地球的引力,则其发射速度大于第二宇宙速度 ,A符合题意;
B.设“天问一号”火星探测器在调相轨道上经过P点时的加速度为 ,在停泊轨道上经过P点时的加速度为 ,则根据
可知
B不符合题意;
C.“天问一号”火星探测器在调相轨道上任意一点的运行速度不一定大于在停泊轨道上任意一点的运行速度,则“天问一号”火星探测器在调相轨道上任意一点运行时的动能不一定大于在停泊轨道上的任意一点运行时的动能,C不符合题意;
D.“天问一号”火星探测器在调相轨道上P点减速才能进入停泊轨道,而在调相轨道上和在停泊轨道上的机械能守恒,则“天问一号”火星探测器在调相轨道上任意一点运行时的机械能大于在停泊轨道上的任意一点运行时的机械能,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】火星探测器要脱离地球引力所以发射速度大于第二宇宙速度;利用牛顿第二定律结合距离的大小可以比较加速度的大小;无法比较探测器在不同轨道上不同点的速度大小则无法比较动能的大小;利用探测器在调相轨道到停泊轨道需要进行减速可以比较在两个轨道其机械能的大小。
三、解答题
11.(2018高一下·湖南期中)某星球的半径为R,在该星球的表面航天员从初速度v0竖直向上抛出一个小物,经时间t小物体落回到原处,不计一切阻力,忽略星球的自转,求航天员乘航天飞行器围绕该星球做圆周运动的最大速度.
【答案】解:物体做竖直上抛运动,则
解得
航天员乘航天飞行器围绕该星球做圆周运动,近地飞行最快;根据 ,
故航天员乘航天飞行器围绕该星球做圆周运动的最大速度为:
【知识点】万有引力定律及其应用;第一、第二与第三宇宙速度;卫星问题
【解析】【分析】航天飞行器围绕该星球做圆周运动的最大速度,即该卫星贴着表面飞行的时候,利用v=v0+at求出星球表面的重力加速度,再利用向心力公式求解线速度即可。
12.(2019高一下·柳州期中)如图,质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速周运动,星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧。引力常数为G。
在地月系统中,若忽略其它星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期T2。已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg 和 7.35 ×1022kg 。求T2与T1两者平方之比。(结果保留3位小数)
【答案】解:将地月看成双星,得 将月球看作绕地心做圆周运动,根据牛顿第二定律和万有引力定律得: 化简得: 所以两种周期的平方比值为:
【知识点】万有引力定律及其应用;双星(多星)问题
【解析】【分析】对于地月系统,两个天体应该围绕着两者的质心做圆周运动,结合牛顿第二定律和万有引力定律求解周期。
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2022-2023学年第二学期高一物理人教版(2019)7.4 宇宙航行 过关检测
一、单选题
1.(2021高一下·阜宁期中)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是(  )
A.地球的第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小运行速度
B.地球的第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚的最小发射速度
C.同步卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
D.中国发射的嫦娥四号探测器,其发射速度大于地球的第三宇宙速度
2.(2020高一下·彭州期末)如图所示,a为固定在地球赤道上随地球自转的物体,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,下列关于它们的说法正确的是(  )
A.它们受到的万有引力等于其各自做圆周运动所需的向心力
B.它们的角速度关系为
C.它们的加速度关系为
D.卫星c运行的线速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
3.(2020高一下·南县期末)已知地球的半径为6.4×106 m,地球自转的角速度为7.29×10-5 rad/s,地面的重力加速度为9.8 m/s2,在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9×103 m/s,第三宇宙速度为16.7×103 m/s,月球到地球中心的距离为3.84×108 m,假设地球赤道上有一棵苹果树长到了接近月球那么高,则当苹果脱离苹果树后,将(  )
A.落向地面 B.成为地球的同步“苹果卫星”
C.成为地球的“苹果月亮” D.飞向茫茫宇宙
4.(2020高一下·渭滨期末)宇航员在月球上做自由落体实验,将某物体由距月球表面高h处释放,经时间t后落到月球表面(设月球半径为R)。 据上述信息推断,月球的第一宇宙速度为 (  )
A. B. C. D.
5.(2020高一下·营口期末)发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,则(  )
A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B.卫星在轨道1上经过Q点时的速率小于它在轨道2上经过Q点时的速率
C.卫星在轨道3上的角速度等于在轨道1上的角速度
D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道3上经过P点时的加速度
6.(2020高一下·金华期中)地球上有两位相距非常远的观察者,都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动,则这两位观察者的位置以及两颗人造地球卫星到地球中心的距离可能是(  )
A.一人在南极,一人在北极,两卫星到地球中心的距离一定相等
B.一人在南极,一人在北极,两卫星到地球中心的距离可以不等,但应成整数倍
C.两人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离一定相等
D.两人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离可以不等,但应成整数倍
二、多选题
7.(2020高一下·重庆期末)宇宙中,甲、乙两颗靠得比较近的恒星,在彼此之间的万有引力作用下,甲、乙两颗恒星距离保持不变,均绕其连线上的某点做匀速圆周运动,如图所示。已知甲的质量大于乙的质量,则(  )
A.恒星甲的半径小于乙的半径
B.恒星甲的角速度小于乙的角速度
C.恒星甲的线速度小于乙的线速度
D.恒星甲的周期小于乙的周期
8.(2020高一下·吉林期中)假设“神舟”十号实施变轨后做匀速圆周运动,共运行了n周,起始时刻为t1,结束时刻为t2,运行速度为v,半径为r.则计算其运行周期可用(  )
A. B. C. D.
9.(2022高一下·保定期末)我国“北斗三号”系统的收官之星是地球同步卫星。该卫星发射后先进入椭圆轨道,该椭圆轨道的近地点A在近地圆轨道上,远地点B在同步轨道上,则该卫星(  )
A.在近地点A的速度大于
B.在远地点B需要减速才能进入同步轨道
C.在同步轨道上的角速度小于赤道上物体的角速度
D.在椭圆轨道上从A点运动到B点的过程中,速度减小
10.(2021高一下·玉溪期末)假设“天问一号”火星探测器轨迹如图所示。“天问一号”从地球发射后直接进入地火转移轨道,接近火星时制动被火星捕获,图中P点为环绕火星运行的近火点,火星在调相轨道运行至近火点进行制动,进入停泊轨道运行。调相轨道、停泊轨道都是环绕火星运行的椭圆轨道,假设“天问一号”在变轨前后质量保持不变。下列说法正确的是(  )
A.“天问一号”火星探测器的发射速度大于
B.设“天问一号”火星探测器在调相轨道上经过P点时的加速度为 ,在停泊轨道上经过P点时的加速度为 ,则
C.“天问一号”火星探测器在调相轨道上任意一点运行时的动能大于在停泊轨道上的任意一点运行时的动能
D.“天问一号”火星探测器在调相轨道上任意一点运行时的机械能大于在停泊轨道上的任意一点运行时的机械能
三、解答题
11.(2018高一下·湖南期中)某星球的半径为R,在该星球的表面航天员从初速度v0竖直向上抛出一个小物,经时间t小物体落回到原处,不计一切阻力,忽略星球的自转,求航天员乘航天飞行器围绕该星球做圆周运动的最大速度.
12.(2019高一下·柳州期中)如图,质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速周运动,星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧。引力常数为G。
在地月系统中,若忽略其它星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期T2。已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg 和 7.35 ×1022kg 。求T2与T1两者平方之比。(结果保留3位小数)
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A.第一宇宙速度,是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度,为7.9km/s,也是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度,A不符合题意;
B.第二宇宙速度是物体挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度,为11.2km/s,B符合题意;
C.同步卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度一定小于地球的第一宇宙速度,C不符合题意;
D.嫦娥四号探测器发射出去后绕地球做椭圆运动,没有离开地球束缚,故嫦娥四号的发射速度大于7.9km/s,小于11.2km/s,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】第一宇宙速度是最大的环绕速度,最小的发射速度,同步卫星的线速度小于第一宇宙速度;嫦娥四号没有脱离地球所以发射速度要大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。
2.【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速;万有引力定律的应用;卫星问题
【解析】【解答】A.a为固定在地球赤道上随地球自转的物体,受到万有引力和支持力作用,万有引力减去支持力提供圆周运动的向心力,A不符合题意;
B.a为固定在地球赤道上随地球自转的物体,c为地球同步卫星,周期都是24h,故角速度相同, ,对b和c分析,由
同步卫星半径较大,故 ,故 ,B符合题意;
C.对b和c分析,由
同步卫星半径较大,故 ,a与c具有共同的角速度,由
可知 ,所以 ,C不符合题意;
D.第一宇宙速度是最大环绕速度,故卫星c运行的线速度一定小于第一宇宙速度,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】卫星的轨道半径越大,到中心天体的距离越远,受到的万有引力越小,运动的线速度越小,角速度越小,加速度越小,周期越长。
3.【答案】D
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】如果地球上有一棵苹果树长到了接近月球那么高,苹果脱离苹果树后的速度为
此速度比第三宇宙速度1.67×104 m/s还要大,苹果所受的万有引力肯定不够其做圆周运动所需的向心力,所以苹果将飞向茫茫宇宙,
故答案为:D。
【分析】卫星发射速度达到第一宇宙速度,围绕着地球运动,发射速度达到第二宇宙速度,会脱离地球的引力,围绕着太阳运动,发射速度达到第三宇宙速度,会脱离太阳的引力,飞出太阳系。
4.【答案】B
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】根据
可得月球表面的重力加速度
由于
可得月球第一宇宙速度
故答案为:B。
【分析】当卫星的轨道半径为中心天体的半径时,此时的速度为第一宇宙速度,结合万有引力定律和向心力公式求解此时的速度。
5.【答案】B
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A.卫星绕地球做匀速圆周运动时,由万有引力提供向心力得

可知卫星的轨道半径越大,速率越小,所以卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率.A不符合题意;
B.从轨道1到轨道2,卫星在Q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1上经过Q点时的速率小于它在轨道2上经过Q点时的速率.B符合题意;
C.由万有引力提供向心力得 ,
则轨道半径大的角速度小,所以卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度,C不符合题意;D.卫星运行时只受万有引力 ,
则知在同一地点,卫星的加速度相等,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】卫星做圆周运动,万有引力提供向心力,当卫星有远地点向近地点运动时,速度增加,万有引力做正功,当卫星有近地点向远地点运动时,速度减小,万有引力做负功。
6.【答案】C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】在夜晚都发现自己正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动,说明此卫星为地球同步卫星,运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道,距离地球的高度约为36000km,所以两个人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离一定相等.
故答案为:C.
【分析】同步卫星相对于地球静止,周期是24小时,处在地球赤道平面上,同样的在重力的作用下做圆周运动。
7.【答案】A,C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】BD.甲、乙两颗恒星距离保持不变,角速度相同 ,周期相同,BD不符合题意;
AC.设甲、乙两颗恒星距离为L,甲、乙两颗恒星质量分别为m1、m2,m1>m2。半径分别为r1、r2
则r1而由
v1AC符合题意。
故答案为:AC。
【分析】两个恒星绕着两者的质心做圆周运动,万有引力提供向心力,角速度相同,利用向心力公式分析运动半径、加速度、线速度的关系。
8.【答案】A,C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】AB.根据题意可知,“神舟五号”做匀速圆周运动运行n圈的时间为t2-t1,根据周期的定义得
A符合题意,B不符合题意;
CD.根据周期与线速度的关系可得
C符合题意,D不符合题意.
故答案为:AC.
【分析】求解卫星的周期,利用运动的时间除以运动的圈数即可。
9.【答案】A,D
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A.该卫星在近地点A做离心运动,速度大于做圆周运动的的速度,A符合题意;
B.在远地点B需要加速才能进入同步轨道,B不符合题意;
C.在同步轨道上的角速度等于赤道上物体的角速度,C不符合题意;
D.在椭圆轨道上从A点运动到B点的过程中,由近地点到远地点运动,动能转化为势能,速度减小,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】近地点做离心运动,大于第一宇宙速度;在远地点需要加速才能进入同步轨道;赤道上的角速度与同步轨道的角速度相等;由A到B的过程中高度升高,重力势能增加,动能减少,速度减小。
10.【答案】A,D
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A.“天问一号”火星探测器要脱离地球的引力,则其发射速度大于第二宇宙速度 ,A符合题意;
B.设“天问一号”火星探测器在调相轨道上经过P点时的加速度为 ,在停泊轨道上经过P点时的加速度为 ,则根据
可知
B不符合题意;
C.“天问一号”火星探测器在调相轨道上任意一点的运行速度不一定大于在停泊轨道上任意一点的运行速度,则“天问一号”火星探测器在调相轨道上任意一点运行时的动能不一定大于在停泊轨道上的任意一点运行时的动能,C不符合题意;
D.“天问一号”火星探测器在调相轨道上P点减速才能进入停泊轨道,而在调相轨道上和在停泊轨道上的机械能守恒,则“天问一号”火星探测器在调相轨道上任意一点运行时的机械能大于在停泊轨道上的任意一点运行时的机械能,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】火星探测器要脱离地球引力所以发射速度大于第二宇宙速度;利用牛顿第二定律结合距离的大小可以比较加速度的大小;无法比较探测器在不同轨道上不同点的速度大小则无法比较动能的大小;利用探测器在调相轨道到停泊轨道需要进行减速可以比较在两个轨道其机械能的大小。
11.【答案】解:物体做竖直上抛运动,则
解得
航天员乘航天飞行器围绕该星球做圆周运动,近地飞行最快;根据 ,
故航天员乘航天飞行器围绕该星球做圆周运动的最大速度为:
【知识点】万有引力定律及其应用;第一、第二与第三宇宙速度;卫星问题
【解析】【分析】航天飞行器围绕该星球做圆周运动的最大速度,即该卫星贴着表面飞行的时候,利用v=v0+at求出星球表面的重力加速度,再利用向心力公式求解线速度即可。
12.【答案】解:将地月看成双星,得 将月球看作绕地心做圆周运动,根据牛顿第二定律和万有引力定律得: 化简得: 所以两种周期的平方比值为:
【知识点】万有引力定律及其应用;双星(多星)问题
【解析】【分析】对于地月系统,两个天体应该围绕着两者的质心做圆周运动,结合牛顿第二定律和万有引力定律求解周期。
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