2016-2017学年高一物理粤教版必修2课时作业：第三章 第三节飞向太空（含解析）

一、单选选择题
1.
2013年6月11日，我国成功发射了“神舟十号”载人飞船，关于“神舟十号”的地面发射速度，以下说法正确的是(　　)
A．等于7.9
km/s
B．介于7.9
km/s和11.2
km/s之间
C．小于7.9
km/s
D．介于11.2
km/s和16.7
km/s之间
解析：选B.“神舟十号”的地面发射速度大于7.9
km/s，但由于它并没有脱离地球的引力范围，所以小于11.2
km/s，故B正确．
2．2013年6月13日13时18分，神舟十号与天宫一号成功实现自动交会对接，如果对接前神舟十号和天宫一号在同一轨道上运动，神舟十号与前面天宫一号对接，神舟十号为了追上天宫一号，可采用的方法是(　　)
A．神舟十号加速追上天宫一号，完成对接
B．神舟十号从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上天宫一号完成对接
C．神舟十号加速至一个较高轨道再减速追上天宫一号完成对接
D．无论神舟十号如何采取措施，均不能与天宫一号对接
解析：选B.神舟十号要追上天宫一号，神舟十号应先减速，使它的半径减小，速度增大，故在低轨道上神舟十号可接近或超过天宫一号，当神舟十号运动到合适的位置时再加速，使其轨道半径增大，速度减小，当刚好运动到天宫一号所在轨道时停止加速，则神舟十号的速度刚好等于天宫一号的速度，可以完成对接．B正确．3．某同学设想驾驶一辆“陆地－太空”两用汽车，沿地球赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以增加到足够大．当汽车速度增加到某一值时，它将成为脱离地面绕地球做圆周运动的“航天汽车”．不计空气阻力，已知地球的半径R＝6
400
km.下列说法正确的是(　　)
A．汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大
B．当汽车速度增加到7.9
km/s，将离开地面绕地球做圆周运动C．此“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1
h
D．在此“航天汽车”上可以用弹簧测力计测量物体的重力
解析：选B.由mg－N＝m得N＝mg－m，可知A错；7.9
km/s是最小的发射速度，也是最大的环绕速度，B对；由mg＝m2R知T＝84分钟，C错；“航天汽车”上处于完全失重状态，任何与重力有关的实验都无法进行，D错．
4．如图所示是“嫦娥三号”奔月示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，之后经过制动使“嫦娥三号”的运行轨道逐渐变小，最终成功实现软着陆．下列说法正确的是(　　)
A．发射“嫦娥三号”的速度必须达到第三宇宙速度
B．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关
C．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比
D．在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力
解析：选C.“嫦娥三号”在脱离地球的束缚而成为月球的卫星前绕地球做椭圆运动，其发射速度只需达到第一宇宙速度即可，若发射速度达到第三宇宙速度，“嫦娥三号”将脱离太阳系的束缚，故选项A错误；在绕月球运动时，月球对卫星的万有引力完全提供向心力，则G＝m，T＝2π，即卫星周期与卫星质量无关，故选项B错误；卫星所受月球的引力F＝G，故选项C正确；在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力小于受月球的引力，故选项D错误．
5．近年来，人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究，为我们将来登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础．如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得该运动的周期为T，则火星的平均密度ρ表达式为(k为某个常量)(　　)
A．ρ＝
B．ρ＝kT
C．ρ＝kT2
D．ρ＝
解析：选D.由G＝mR得M＝，密度ρ＝＝＝＝.
☆6.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，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为(　　)
A.
B.
C.
D.
解析：选B.设月球表面的重力加速度为g′，由物体“自由落体”可得h＝g′t2，飞船在月球表面附近做匀速圆周运动可得G＝m，在月球表面附近mg′＝，联立得v＝，故B正确．
二、双项选择题
7．人造卫星进入轨道做匀速圆周运动时，卫星内的物体将(　　)
A．处于完全失重状态，所受万有引力为零
B．处于完全失重状态，但仍受到万有引力的作用
C．所受的万有引力就是维持它随卫星一起做匀速圆周运动所需的向心力
D．处于平衡状态，合外力为零
解析：选BC.做匀速圆周运动的卫星，万有引力完全提供向心力，卫星及卫星内的物体处于完全失重状态，故A、D错，B、C对．
8．“嫦娥二号”探月卫星环月飞行的高度距离月球表面100
km，所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200
km的“嫦娥一号”更加翔实．若两颗卫星环月运行均可视为做匀速圆周运动，运行轨道如图所示．则(　　)
A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”更小
B．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”更大
C．“嫦娥二号”环月运行时的向心加速度比“嫦娥一号”的大
D．“嫦娥二号”环月运行时的向心加速度与“嫦娥一号”相等
解析：选AC.月球对卫星的万有引力提供向心力，由G＝ma＝mr，r2a1，故A、C正确．
9．宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上，用R表示地球的半径，g0表示地球表面处的重力加速度，g′表示宇宙飞船所在处的重力加速度，N表示人对台秤的压力，下列说法中正确的是(　　)
A．g′＝0　　　　　　　　
B．g′＝g0
C．N＝0
D．N＝mg0
解析：选BC.由关系式mg＝，得＝，故A错误，B正确；由于飞船中的人处于完全失重状态，人受到的万有引力全部用来提供其做圆周运动所需的向心力，所以对台秤没有压力，C正确，D错误．
10．科学家在研究地月组成的系统时，从地球向月球发射激光，测得激光往返时间为t.若已知万有引力常数G、月球绕地球运转(可看成匀速圆周运动)的周期T、光速c(地球到月球的距离远大于它们的半径)，则由以上物理量可以求出(　　)
A．月球到地球的距离
B．地球的质量
C．月球受地球的引力
D．月球的质量
解析：选AB.根据激光往返时间t和激光的速度可求出月球到地球的距离，A正确；又因知道月球绕地球运转的周期T，根据G＝m()2r可求出地球的质量M＝，B正确；我们只能计算中心天体的质量，D不对；因不知月球的质量，故无法计算月球受地球的引力，C也不对．
三、非选择题
11．某宇航员在飞船发射前测得自身连同宇航服等随身装备共重840
N，在火箭发射阶段，发现当飞船随火箭以a＝的加速度匀加速竖直上升到某位置时(其中g为地球表面处的重力加速度)，体重测试仪的示数为1
220
N．已知地球半径R＝6
400
km，地球表面处的重力加速度取g＝10
m/s2.求：
(1)该位置处的重力加速度g′是地球表面处重力加速度g的多少倍？
(2)该位置距地球表面的高度h为多大？
解析：(1)由题意知，宇航员连同随身装备的质量
m＝
kg＝84
kg.
在h高度处对宇航员受力分析有
N－mg′＝ma
得g′＝
m/s2，所以＝＝.
(2)由万有引力定律知，在地球表面处有G＝mg
在h高度处有G＝mg′
联立以上两式得h≈158
km.
答案：(1)　(2)158
km
12.
“勇气号”空间探测器在着陆前先进入预定轨道环绕火星做圆周运动，在此圆周轨道上绕行n圈，飞行时间为t，已知火星半径为R，火星表面处的重力加速度为g0.
(1)导出探测器在上述圆轨道上运行时离火星表面高度h的公式．
(2)探测器在着陆前先进行变轨，在预定地点A处启动探测器上的喷气推进器，为了使探测器从圆轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ(如图所示)，推进器是向前喷气还是向后喷气？
解析：(1)设火星质量为M，引力常数为G，探测器质量为m，探测器在圆轨道上运行时周期为T，轨道半径为r，根据万有引力定律和牛顿第二定律有
G＝mrω2＝mr2
在火星表面处有G＝mg0，又由T＝，r＝R＋h
由以上各式得探测器做圆轨道运动时离火星表面高度为h＝－R.
(2)为了使探测器从圆轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，喷气推进器应向前喷气，以使探测器减速．
答案：(1)h＝－R　(2)向前喷气