2020年春高一物理新人教版必修第二册课后练习：7.4 宇宙航行word版含答案
文档属性
| 名称 | 2020年春高一物理新人教版必修第二册课后练习：7.4 宇宙航行word版含答案 |
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| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 206.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-02-18 00:00:00 | ||
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文档简介
第4节 宇宙航行
1．人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A．半径越大，速度越小，周期越小
B．半径越大，速度越小，周期越大
C．所有卫星的速度均是相同的，与半径无关
D．所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关
2．同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，下列说法正确的是( )
A．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值
D．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值
3．(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
4．已知某天体的第一宇宙速度为8 km/s，该星球半径为R，则在距离该星球表面高度为3R的轨道上做匀速圆周运动的宇宙飞船的运行速度为( )
A．2 km/s B．4 km/s
C．4 km/s D．8 km/s
5．(多选)在2016年，神舟十一号飞船成功发射，并与天宫二号对接，目的是为了更好地掌握空间交会对接技术，开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。神舟十一号由长征二号F运载火箭发射，假设天宫二号在距离地球表面400 km的轨道上做匀速圆周运动，已知地球同步卫星的离地高度为3.6×107 m，则下列说法正确的是( )
A．天宫二号的运行速率不可能达到7.9 km/s
B．天宫二号的运行角速度与地球自转的角速度大小相等
C．天宫二号的向心加速度小于9.8 m/s2
D．天宫二号的运行周期等于24 h
6．(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.＝
7. (多选)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，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，如图所示。当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )
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3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大小大于它在轨道2上经过Q点时的加速度大小
D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度大小等于它在轨道3上经过P点时的加速度大小
8. (多选)同步卫星在赤道上空同步轨道上定位以后，由于受到太阳、月球及其他天体的引力作用影响，会产生漂移运动而偏离原来的位置，若偏离达到一定程度，就要发动卫星上的小发动机进行修正。如图所示，实线为离地面36000 km的同步轨道，B和C为两个已经偏离轨道但仍在赤道平面内运行的卫星，要使它们回到同步轨道上应( )
A．开动B的小发动机向前喷气，使B适当减速
B．开动B的小发动机向后喷气，使B适当加速
C．开动C的小发动机向前喷气，使C适当减速
D．开动C的小发动机向后喷气，使C适当加速
9．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，下列说法中正确的是( )
A．根据v＝可知，运行速度满足vA＞vB＞vC
B．运转角速度满足ωA＞ωB＞ωC
C．向心加速度满足aA＜aB＜aC
D．运动一周后，A最先回到图示位置
10．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
11. (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”变轨后运行周期大于变轨前的运行周期
12．如图所示是嫦娥一号奔月示意图，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，并开展对月球的探测。下列说法正确的是( )
A．发射嫦娥一号的速度必须达到第三宇宙速度
B．在绕月圆形轨道上，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．在绕月圆形轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力
13．一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，已知地球的第一宇宙速度为v1＝7.9 km/s，g＝9.8 m/s2。
(1)这颗卫星运行的线速度为多大？
(2)它绕地球运动的向心加速度为多大？
(3)质量为1 kg的仪器放在卫星内的平台上，仪器的重力为多大？它对平台的压力有多大？
14．已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为H，飞行周期为T，月球的半径为R，引力常量为G。求：
(1)“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小；
(2)月球的质量；
(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的近月飞船，则其绕月运行的线速度应为多大。
答案
1．人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A．半径越大，速度越小，周期越小
B．半径越大，速度越小，周期越大
C．所有卫星的速度均是相同的，与半径无关
D．所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关
答案 B
解析 由F＝＝mr＝，可知半径越大，速度越小，周期越大，A错误，B正确；卫星的线速度、角速度与半径均有关，C、D错误。
2．同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，下列说法正确的是( )
A．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值
D．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值
答案 A
解析 同步卫星只能位于赤道正上方，且高度、周期等是一定的，故选A。
3．(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
答案 AC
解析 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，故B错误；同步卫星的轨道在赤道的正上方，不可能经过北极正上方，故D错误。
4．已知某天体的第一宇宙速度为8 km/s，该星球半径为R，则在距离该星球表面高度为3R的轨道上做匀速圆周运动的宇宙飞船的运行速度为( )
A．2 km/s B．4 km/s
C．4 km/s D．8 km/s
答案 C
解析 第一宇宙速度v＝＝8 km/s，则距该天体表面高度为3R的宇宙飞船的运行速度v′＝＝＝＝4 km/s，故C正确。
5．(多选)在2016年，神舟十一号飞船成功发射，并与天宫二号对接，目的是为了更好地掌握空间交会对接技术，开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。神舟十一号由长征二号F运载火箭发射，假设天宫二号在距离地球表面400 km的轨道上做匀速圆周运动，已知地球同步卫星的离地高度为3.6×107 m，则下列说法正确的是( )
A．天宫二号的运行速率不可能达到7.9 km/s
B．天宫二号的运行角速度与地球自转的角速度大小相等
C．天宫二号的向心加速度小于9.8 m/s2
D．天宫二号的运行周期等于24 h
答案 AC
解析 根据G＝ma＝m＝mrω2＝mr得向心加速度a＝，线速度v＝ ，角速度ω＝ ，周期T＝ 。7.9 km/s是第一宇宙速度，是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度，根据v＝ ，可知天宫二号的运行速率不可能达到7.9 km/s，故A正确；同步卫星的角速度与地球自转的角速度大小相等，根据角速度ω＝ ，天宫二号的轨道半径小于地球同步卫星，所以天宫二号的运行角速度大于同步卫星的角速度，即大于地球自转的角速度大小，故B错误；天宫二号的向心加速度a＝＝<＝g，故C正确；地球同步卫星的周期为24 h，根据周期公式T＝，天宫二号的轨道半径小于地球同步卫星，所以周期一定小于24 h，故D错误。
6．(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.＝
答案 AD
解析 由于同步卫星与赤道上物体的角速度相等，由a＝rω2得＝，A正确，B错误；由G＝m，得v＝ ，故＝，D正确，C错误。
7. (多选)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，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，如图所示。当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )
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3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大小大于它在轨道2上经过Q点时的加速度大小
D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度大小等于它在轨道3上经过P点时的加速度大小
答案 BD
解析 由G＝m，得v＝ ，因为r3>r1，所以v3r1，所以ω3<ω1，B正确；卫星在轨道1上经过Q点时的加速度为地球引力产生的，在轨道2上经过Q点时，也只有地球引力产生加速度，a＝，到地心的距离相等，故两加速度大小应相等，C错误；同理，卫星在轨道2上经过P点时的加速度大小等于它在轨道3上经过P点时的加速度大小，D正确。
8. (多选)同步卫星在赤道上空同步轨道上定位以后，由于受到太阳、月球及其他天体的引力作用影响，会产生漂移运动而偏离原来的位置，若偏离达到一定程度，就要发动卫星上的小发动机进行修正。如图所示，实线为离地面36000 km的同步轨道，B和C为两个已经偏离轨道但仍在赤道平面内运行的卫星，要使它们回到同步轨道上应( )
A．开动B的小发动机向前喷气，使B适当减速
B．开动B的小发动机向后喷气，使B适当加速
C．开动C的小发动机向前喷气，使C适当减速
D．开动C的小发动机向后喷气，使C适当加速
答案 AD
解析 当卫星速度突然变大时，由于万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动而远离地球，最后以较小的速度在较大的轨道上做匀速圆周运动，反之当卫星速度突然变小时，由于万有引力大于向心力使卫星做向心运动而靠近地球，最后在半径较小的轨道上以较大速度做匀速圆周运动，因此题中两卫星轨道修正办法是使B减速，而使C加速，故A、D正确。
9．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，下列说法中正确的是( )
A．根据v＝可知，运行速度满足vA＞vB＞vC
B．运转角速度满足ωA＞ωB＞ωC
C．向心加速度满足aA＜aB＜aC
D．运动一周后，A最先回到图示位置
答案 C
解析 由G＝m得，v＝ ，r大，则v小，故vA＜vB＜vC，A错误；由G＝mω2r得，ω＝ ，r大，则ω小，故ωA＜ωB＜ωC，B错误；由G＝ma得，a＝，r大，则a小，故aA＜aB＜aC，C正确；由G＝mr得，T＝2π ，r大，则T大，故TA＞TB＞TC，因此运动一周后，C最先回到图示位置，D错误。
10．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
答案 D
解析 根据G＝m得v＝，其中r＝3R0，又G＝mg，解得v＝ ，A错误；第一宇宙速度是近地卫星的线速度，由v＝ 可知，该卫星的线速度小于第一宇宙速度，B错误；根据a＝＝，C错误；因该卫星的高度小于同步卫星的高度(大约是6R0)，则该卫星的周期小于24 h，D正确。
11. (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”变轨后运行周期大于变轨前的运行周期
答案 BD
解析 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越小，周期越大，而“天宫一号”的轨道半径比“神舟十号”的大，故“神舟十号”变轨后的速度小于变轨前的速度，变轨后的运行周期大于变轨前的运行周期，故C错误，D正确；“神舟十号”在低轨道适度加速可与“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A错误，B正确。
12．如图所示是嫦娥一号奔月示意图，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，并开展对月球的探测。下列说法正确的是( )
A．发射嫦娥一号的速度必须达到第三宇宙速度
B．在绕月圆形轨道上，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．在绕月圆形轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力
答案 C
解析 发射嫦娥一号的速度必须小于第三宇宙速度，A错误；根据G＝m2r可知周期与卫星质量无关，与中心天体质量有关，B错误；由F＝知C正确；卫星在绕月轨道上，卫星受地球的引力小于受月球的引力，D错误。
13．一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，已知地球的第一宇宙速度为v1＝7.9 km/s，g＝9.8 m/s2。
(1)这颗卫星运行的线速度为多大？
(2)它绕地球运动的向心加速度为多大？
(3)质量为1 kg的仪器放在卫星内的平台上，仪器的重力为多大？它对平台的压力有多大？
答案 (1)5.6 km/s (2)2.45 m/s2 (3)2.45 N 0
解析 (1)卫星近地运行时，有G＝m
卫星离地面的高度为R时，有G＝m
由以上两式得v2＝＝ km/s≈5.6 km/s。
(2)卫星离地面的高度为R时，有G＝ma
靠近地面时，有＝mg
解得a＝g＝2.45 m/s2。
(3)在卫星内，仪器的重力等于地球对它的吸引力，则
G′＝mg′＝ma＝1×2.45 N＝2.45 N，
由于卫星内仪器的重力完全用于提供做圆周运动的向心力，仪器处于完全失重状态，所以仪器对平台的压力为零。
14．已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为H，飞行周期为T，月球的半径为R，引力常量为G。求：
(1)“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小；
(2)月球的质量；
(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的近月飞船，则其绕月运行的线速度应为多大。
答案 (1) (2)
(3)·
解析 (1)“嫦娥一号”运行的线速度v＝。
(2)设月球质量为M，“嫦娥一号”的质量为m，根据万有引力定律和牛顿第二定律，对“嫦娥一号”绕月飞行有
G＝m(R＋H)
解得M＝。
(3)设绕月球表面做匀速圆周运动的飞船的质量为m0，线速度为v0，根据牛顿第二定律，对飞船绕月飞行有
G＝m0
又M＝，
联立可解得v0＝· 。
1．人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A．半径越大，速度越小，周期越小
B．半径越大，速度越小，周期越大
C．所有卫星的速度均是相同的，与半径无关
D．所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关
2．同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，下列说法正确的是( )
A．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值
D．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值
3．(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
4．已知某天体的第一宇宙速度为8 km/s，该星球半径为R，则在距离该星球表面高度为3R的轨道上做匀速圆周运动的宇宙飞船的运行速度为( )
A．2 km/s B．4 km/s
C．4 km/s D．8 km/s
5．(多选)在2016年，神舟十一号飞船成功发射，并与天宫二号对接，目的是为了更好地掌握空间交会对接技术，开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。神舟十一号由长征二号F运载火箭发射，假设天宫二号在距离地球表面400 km的轨道上做匀速圆周运动，已知地球同步卫星的离地高度为3.6×107 m，则下列说法正确的是( )
A．天宫二号的运行速率不可能达到7.9 km/s
B．天宫二号的运行角速度与地球自转的角速度大小相等
C．天宫二号的向心加速度小于9.8 m/s2
D．天宫二号的运行周期等于24 h
6．(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.＝
7. (多选)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，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，如图所示。当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )
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3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大小大于它在轨道2上经过Q点时的加速度大小
D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度大小等于它在轨道3上经过P点时的加速度大小
8. (多选)同步卫星在赤道上空同步轨道上定位以后，由于受到太阳、月球及其他天体的引力作用影响，会产生漂移运动而偏离原来的位置，若偏离达到一定程度，就要发动卫星上的小发动机进行修正。如图所示，实线为离地面36000 km的同步轨道，B和C为两个已经偏离轨道但仍在赤道平面内运行的卫星，要使它们回到同步轨道上应( )
A．开动B的小发动机向前喷气，使B适当减速
B．开动B的小发动机向后喷气，使B适当加速
C．开动C的小发动机向前喷气，使C适当减速
D．开动C的小发动机向后喷气，使C适当加速
9．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，下列说法中正确的是( )
A．根据v＝可知，运行速度满足vA＞vB＞vC
B．运转角速度满足ωA＞ωB＞ωC
C．向心加速度满足aA＜aB＜aC
D．运动一周后，A最先回到图示位置
10．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
11. (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”变轨后运行周期大于变轨前的运行周期
12．如图所示是嫦娥一号奔月示意图，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，并开展对月球的探测。下列说法正确的是( )
A．发射嫦娥一号的速度必须达到第三宇宙速度
B．在绕月圆形轨道上，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．在绕月圆形轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力
13．一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，已知地球的第一宇宙速度为v1＝7.9 km/s，g＝9.8 m/s2。
(1)这颗卫星运行的线速度为多大？
(2)它绕地球运动的向心加速度为多大？
(3)质量为1 kg的仪器放在卫星内的平台上，仪器的重力为多大？它对平台的压力有多大？
14．已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为H，飞行周期为T，月球的半径为R，引力常量为G。求：
(1)“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小；
(2)月球的质量；
(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的近月飞船，则其绕月运行的线速度应为多大。
答案
1．人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A．半径越大，速度越小，周期越小
B．半径越大，速度越小，周期越大
C．所有卫星的速度均是相同的，与半径无关
D．所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关
答案 B
解析 由F＝＝mr＝，可知半径越大，速度越小，周期越大，A错误，B正确；卫星的线速度、角速度与半径均有关，C、D错误。
2．同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，下列说法正确的是( )
A．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值
D．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值
答案 A
解析 同步卫星只能位于赤道正上方，且高度、周期等是一定的，故选A。
3．(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
答案 AC
解析 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
4．已知某天体的第一宇宙速度为8 km/s，该星球半径为R，则在距离该星球表面高度为3R的轨道上做匀速圆周运动的宇宙飞船的运行速度为( )
A．2 km/s B．4 km/s
C．4 km/s D．8 km/s
答案 C
解析 第一宇宙速度v＝＝8 km/s，则距该天体表面高度为3R的宇宙飞船的运行速度v′＝＝＝＝4 km/s，故C正确。
5．(多选)在2016年，神舟十一号飞船成功发射，并与天宫二号对接，目的是为了更好地掌握空间交会对接技术，开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。神舟十一号由长征二号F运载火箭发射，假设天宫二号在距离地球表面400 km的轨道上做匀速圆周运动，已知地球同步卫星的离地高度为3.6×107 m，则下列说法正确的是( )
A．天宫二号的运行速率不可能达到7.9 km/s
B．天宫二号的运行角速度与地球自转的角速度大小相等
C．天宫二号的向心加速度小于9.8 m/s2
D．天宫二号的运行周期等于24 h
答案 AC
解析 根据G＝ma＝m＝mrω2＝mr得向心加速度a＝，线速度v＝ ，角速度ω＝ ，周期T＝ 。7.9 km/s是第一宇宙速度，是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度，根据v＝ ，可知天宫二号的运行速率不可能达到7.9 km/s，故A正确；同步卫星的角速度与地球自转的角速度大小相等，根据角速度ω＝ ，天宫二号的轨道半径小于地球同步卫星，所以天宫二号的运行角速度大于同步卫星的角速度，即大于地球自转的角速度大小，故B错误；天宫二号的向心加速度a＝＝<＝g，故C正确；地球同步卫星的周期为24 h，根据周期公式T＝，天宫二号的轨道半径小于地球同步卫星，所以周期一定小于24 h，故D错误。
6．(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.＝
答案 AD
解析 由于同步卫星与赤道上物体的角速度相等，由a＝rω2得＝，A正确，B错误；由G＝m，得v＝ ，故＝，D正确，C错误。
7. (多选)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，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，如图所示。当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )
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3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大小大于它在轨道2上经过Q点时的加速度大小
D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度大小等于它在轨道3上经过P点时的加速度大小
答案 BD
解析 由G＝m，得v＝ ，因为r3>r1，所以v3
8. (多选)同步卫星在赤道上空同步轨道上定位以后，由于受到太阳、月球及其他天体的引力作用影响，会产生漂移运动而偏离原来的位置，若偏离达到一定程度，就要发动卫星上的小发动机进行修正。如图所示，实线为离地面36000 km的同步轨道，B和C为两个已经偏离轨道但仍在赤道平面内运行的卫星，要使它们回到同步轨道上应( )
A．开动B的小发动机向前喷气，使B适当减速
B．开动B的小发动机向后喷气，使B适当加速
C．开动C的小发动机向前喷气，使C适当减速
D．开动C的小发动机向后喷气，使C适当加速
答案 AD
解析 当卫星速度突然变大时，由于万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动而远离地球，最后以较小的速度在较大的轨道上做匀速圆周运动，反之当卫星速度突然变小时，由于万有引力大于向心力使卫星做向心运动而靠近地球，最后在半径较小的轨道上以较大速度做匀速圆周运动，因此题中两卫星轨道修正办法是使B减速，而使C加速，故A、D正确。
9．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，下列说法中正确的是( )
A．根据v＝可知，运行速度满足vA＞vB＞vC
B．运转角速度满足ωA＞ωB＞ωC
C．向心加速度满足aA＜aB＜aC
D．运动一周后，A最先回到图示位置
答案 C
解析 由G＝m得，v＝ ，r大，则v小，故vA＜vB＜vC，A错误；由G＝mω2r得，ω＝ ，r大，则ω小，故ωA＜ωB＜ωC，B错误；由G＝ma得，a＝，r大，则a小，故aA＜aB＜aC，C正确；由G＝mr得，T＝2π ，r大，则T大，故TA＞TB＞TC，因此运动一周后，C最先回到图示位置，D错误。
10．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
答案 D
解析 根据G＝m得v＝，其中r＝3R0，又G＝mg，解得v＝ ，A错误；第一宇宙速度是近地卫星的线速度，由v＝ 可知，该卫星的线速度小于第一宇宙速度，B错误；根据a＝＝，C错误；因该卫星的高度小于同步卫星的高度(大约是6R0)，则该卫星的周期小于24 h，D正确。
11. (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”变轨后运行周期大于变轨前的运行周期
答案 BD
解析 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越小，周期越大，而“天宫一号”的轨道半径比“神舟十号”的大，故“神舟十号”变轨后的速度小于变轨前的速度，变轨后的运行周期大于变轨前的运行周期，故C错误，D正确；“神舟十号”在低轨道适度加速可与“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A错误，B正确。
12．如图所示是嫦娥一号奔月示意图，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，并开展对月球的探测。下列说法正确的是( )
A．发射嫦娥一号的速度必须达到第三宇宙速度
B．在绕月圆形轨道上，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．在绕月圆形轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力
答案 C
解析 发射嫦娥一号的速度必须小于第三宇宙速度，A错误；根据G＝m2r可知周期与卫星质量无关，与中心天体质量有关，B错误；由F＝知C正确；卫星在绕月轨道上，卫星受地球的引力小于受月球的引力，D错误。
13．一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，已知地球的第一宇宙速度为v1＝7.9 km/s，g＝9.8 m/s2。
(1)这颗卫星运行的线速度为多大？
(2)它绕地球运动的向心加速度为多大？
(3)质量为1 kg的仪器放在卫星内的平台上，仪器的重力为多大？它对平台的压力有多大？
答案 (1)5.6 km/s (2)2.45 m/s2 (3)2.45 N 0
解析 (1)卫星近地运行时，有G＝m
卫星离地面的高度为R时，有G＝m
由以上两式得v2＝＝ km/s≈5.6 km/s。
(2)卫星离地面的高度为R时，有G＝ma
靠近地面时，有＝mg
解得a＝g＝2.45 m/s2。
(3)在卫星内，仪器的重力等于地球对它的吸引力，则
G′＝mg′＝ma＝1×2.45 N＝2.45 N，
由于卫星内仪器的重力完全用于提供做圆周运动的向心力，仪器处于完全失重状态，所以仪器对平台的压力为零。
14．已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为H，飞行周期为T，月球的半径为R，引力常量为G。求：
(1)“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小；
(2)月球的质量；
(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的近月飞船，则其绕月运行的线速度应为多大。
答案 (1) (2)
(3)·
解析 (1)“嫦娥一号”运行的线速度v＝。
(2)设月球质量为M，“嫦娥一号”的质量为m，根据万有引力定律和牛顿第二定律，对“嫦娥一号”绕月飞行有
G＝m(R＋H)
解得M＝。
(3)设绕月球表面做匀速圆周运动的飞船的质量为m0，线速度为v0，根据牛顿第二定律，对飞船绕月飞行有
G＝m0
又M＝，
联立可解得v0＝· 。