2018-2019学年高中物理必修二检测：第六章宇宙航行Word版含答案

课时跟踪检测 宇宙航行
1．关于地球同步卫星的说法正确的是(　　)
A．所有地球同步卫星一定在赤道上空
B．不同的地球同步卫星，离地高度不同
C．不同的地球同步卫星的向心加速度大小不相等
D．所有地球同步卫星受到的向心力大小一定相等
解析：选A　地球同步卫星一定位于赤道上方，周期一定，离地面高度一定，向心加速度大小一定，所以A项正确，B、C项错误；F＝，不同的卫星质量不同，其向心力也不同，D项错误。
2．航天飞机绕地球做匀速圆周运动时，机上宇航员处于失重状态，是指宇航员(　　)
A．不受任何力作用
B．受力平衡
C．不受重力作用
D．受到地球的重力恰好提供了宇航员做圆周运动的向心力
解析：选D　航天飞机中的宇航员处于失重状态，仍受地球的吸引力，故A错误；宇航员受到地球吸引力的作用做圆周运动，处于非平衡状态，故B错误；航天飞机中的宇航员处于失重状态，宇航员仍受到重力作用，故C错误；受到地球的重力恰好提供了宇航员做圆周运动的向心力，故D正确，故选D。
3．关于环绕地球运转的人造地球卫星，下列说法中正确的是(　　)
A．轨道半径越大，速度越小，周期越长
B．轨道半径越大，速度越大，周期越短
C．轨道半径越大，速度越大，周期越长
D．轨道半径越小，速度越小，周期越长
解析：选A　地球对人造卫星的引力提供卫星所需要的向心力，由G＝m＝mr，知v＝ ∝，当r增大时，v减小。T＝ ∝，当r增大时，T增大，故A正确。
4．一种通信卫星需要“静止”在赤道上空的某一点，因此它的运行周期必须与地球自转周期相同。请你估算：通信卫星离地心的距离大约是月球球心离地心的距离的多少倍(月球的公转周期大约为27天)(　　)
A.　　　B.　　　　C.　　　　D.
解析：选D　通信卫星和月球绕地球做圆周运动，根据开普勒第三定律，可得：＝＝＝，所以，＝，故A、B、C错误，D正确。
5．[多选]甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是(　　)
A．甲的周期大于乙的周期
B．乙的速度大于第一宇宙速度
C．甲的加速度小于乙的加速度
D．甲在运行时能经过北极的正上方
解析：选AC　卫星围绕地球做圆周运动时，由万有引力提供向心力，即＝ma＝mr，得a＝，T＝2π，由题可知r甲>r乙，所以a甲T乙，故A、C正确；第一宇宙速度等于近地卫星的绕行速度，也是最大的绕行速度，所以B错误；同步卫星的轨道平面在赤道的正上方，不可能经过北极正上方，D错误。
6．登上火星是人类的梦想。“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。根据下表，火星和地球相比(　　)
行星
半径/m
质量/kg
轨道半径/m
地球
6.4×106
6.0×1024
1.5×1011
火星
3.4×106
6.4×1023
2.3×1011
A.火星的公转周期较小
B．火星做圆周运动的加速度较小
C．火星表面的重力加速度较大
D．火星的第一宇宙速度较大
解析：选B　火星和地球都绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力，由＝mr＝ma知，因r火＞r地，而＝，故T火＞T地，选项A错误；向心加速度a＝，则a火＜a地，故选项B正确；地球表面的重力加速度g地＝，火星表面的重力加速度g火＝，代入数据比较知g火＜g地，故选项C错误；地球和火星上的第一宇宙速度：v地＝ ，v火＝ ，v地＞v火，故选项D错误。
7．[多选]同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球的半径为R，则下列比值正确的是(　　)
A.＝　　　　　 B.＝2
C.＝ D.＝
解析：选AD　由于同步卫星与赤道上物体的角速度相等，由a＝rω2得＝，选项A正确，B错误；由G＝m，得v＝ ，故＝，选项D正确，C错误。
8．如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法正确的是(　　)
A．根据v＝可知，运行速度滿足vA>vB>vC
B．运转角速度满足ωA>ωB>ωC
C．向心加速度满足aAD．运动一周后，A最先回到图示位置
解析：选C　卫星运动过程中，万有引力充当向心力，故有G＝m，解得v＝，即轨道半径越大，线速度越小，所以vA9．已知地球半径为R0，地球表面附近的重力加速度为g，一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星距地面的高度为2R0，则(　　)
A．该卫星的线速度大小为 
B．该卫星的线速度大于第一宇宙速度
C．该卫星的向心加速度为
D．该卫星的周期一定小于24 h
解析：选D　根据G＝m得v＝，其中r＝3R0；又G＝mg，解得v＝ ，选项A错误；任何卫星的速度都小于第一宇宙速度，选项B错误；根据a＝＝，选项C错误；因卫星的高度小于同步卫星的高度(大约是6R0)，则卫星的周期小于24 h，选项D正确。
10.[多选]北京时间2013年6月13日13时18分，“神舟十号”飞船与“天宫一号”实施自动交会对接。交会对接前“神舟十号”飞船先在较低的圆轨道1上运动，在适当位置经变轨与在圆轨道2上运动的“天宫一号”对接。如图所示，M、Q两点在轨道1上，P点在轨道2上，三点连线过地球球心，把飞船的加速过程简化为只做一次短时加速。则“神舟十号”(　　)
A．“神舟十号”须在Q点加速，才能在P点与“天宫一号”相遇
B．“神舟十号”在M点经一次加速，即可变轨到轨道2
C．“神舟十号”在M点变轨后的速度大于变轨前的速度
D．“神舟十号”变轨后运行周期总大于变轨前的运行周期
解析：选BD　卫星做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力，即G＝m＝mω2r＝mr，解得v＝，ω＝ ，T＝2π，可知轨道半径越大，v、ω都越小，只有周期变大，而“天宫一号”轨道半径比“神舟十号”大，则v、ω是“天宫一号”小于“神舟十号”，“天宫一号”周期大，故选项C错误，D正确。“神舟十号”在低轨道，适度加速可实现与“天宫一号”实现对接，但在Q点加速不会在P点与“天宫一号”相遇，在M点经一次加速，即可变轨到轨道2，故选项A错误，B正确。
11．我国月球探测计划“嫦娥工程”已经启动多年，同学们也对月球有了更多的关注。有同学设计了如下问题，请你解答：
若用g表示月球表面的重力加速度，用R表示月球的半径，用h表示“嫦娥一号”卫星在环月圆轨道上离月球表面的距离。
(1)试写出“嫦娥一号”卫星进入环月圆轨道后，运行的周期的表达式，要求写出推导过程。
(2)在月球上要发射一颗环月卫星，则最小的发射速度多大？
解析：(1)根据万有引力提供向心力得
G＝(R＋r)
由G＝mg，
可得T＝。
(2)在月球表面附近mg＝m，
得v＝。
答案：(1)T＝　(2)
12．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星，中子星的半径很小，一般为7～20 km，但它的密度大得惊人。若某中子星的密度为1.2×1017 kg/m3，半径为10 km，那么该中子星的第一宇宙速度约为多少？(G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)(结果保留两位有效数字)
解析：中子星的第一宇宙速度即为它表面卫星的环绕速度，此时卫星的轨道半径可近似认为是中子星的半径，且中子星对卫星的万有引力充当卫星的向心力，由G＝m，
得v＝ ，又M＝ρV＝ρπR3，
解得v＝R 
＝1×104× m/s
＝5.8×107 m/s＝5.8×104 km/s。
答案：5.8×107 m/s或5.8×104 km/s