必修第二册第三章第四节人造卫星宇宙培优练习 Word版含答案

2020-2021学年第二学期高一物理教科版（2019）必修第二册3.4人造卫星宇宙培优练习
一、单选题
1．北斗卫星导航系统组网成功后会有5颗静止轨道卫星。已知地球赤道上的重力加速度大小为g。将地球视为半径为R0的球体。地球的自转周期为T0，则地球静止轨道卫星（同步卫星）的运行半径为（　　）
A．
B．
C．
D．
2．2020年6月23日，北斗三号卫星在西昌卫星发射中心成功发射，该卫星为地球静止轨道卫星，距离地面约3.6万千米。已知火星质量约为地球的，半径约为地球的，火星自转周期与地球自转周期大致相等，若要发射一颗火星静止轨道卫星，则火星静止轨道卫星距离火星表面高度约为（地球半径约为6400千米）（
）
A．4千千米
B．1.2万千米
C．1.8万千米
D．32.4万千米
3．北京时间2019年11月5日1时43分，我国成功发射了北斗系统的第49颗卫星。据介绍，北斗系统由中圆地球轨道卫星、地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星三种卫星组成，其中中圆地球轨道卫星距地高度大约24万千米，地球静止轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星距地高度都是大约为3.6万千米。这三种卫星的轨道均为圆形。下列相关说法正确的是（　　）
A．发射地球静止轨道卫星的速度应大于
B．倾斜地球同步轨道卫星可以相对静止于某个城市的正上空
C．根据题中信息和地球半径，可以估算出中圆地球轨道卫星的周期
D．中圆地球轨道卫星的向心加速度小于倾斜地球同步轨道卫星的向心加速度
4．2019年3月10日，全国政协十三届二次会议第三次全体会议上，相关人士透露：未来十年左右，月球南极将出现中国主导、多国参与的月球科研站，中国人的足迹将踏上月球。假设你经过刻苦学习与训练后成为宇航员并登上月球，你站在月球表面沿水平方向以大小为的速度抛出一个小球，小球经时间落到月球表面上的速度方向与月球表面间的夹角为，如图所示。已知月球的半径为，引力常量为。下列说法正确的是（　　）
A．月球表面的重力加速度为
B．月球的质量为
C．月球的第一宇宙速度为
D．绕月球做匀速圆周运动的人造卫星的最小周期为
5．如图所示，A为置于地球赤道上的物体，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点。已知A、B、C绕地心运动的周期相同。相对于地心：下列说法中正确的是（　　）
A．卫星C的运行速度小于物体A的速度
B．物体A的加速度小于卫星C的加速度
C．卫星B运动轨迹的半长轴比卫星C运动轨迹的半径要大些
D．卫星B在P点的加速度大小比卫星C在该点加速度大小要大
6．以下对有关情景描述符合物理学实际的是（　　　）
A．火车轨道在弯道处应设计成外轨高内轨低
B．汽车通过拱形桥最高点时对桥的压力大于汽车重力
C．洗衣机脱水时利用向心运动把附着在衣物上的水份甩掉
D．绕地球沿圆轨道飞行的航天器中悬浮的宇航员处于平衡状态
7．我国计划于2022年建成天宫空间站，若天宫空间站发射成功后绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径大约为地球同步卫星轨道半径的六分之一，则下列说法正确的是（　　）
A．空间站只能建立在地球赤道的正上空
B．空间站运行的线速度约为地球同步卫星运行的线速度的6倍
C．空间站的加速度约为地球同步卫星加速度的36倍
D．若向空间站上送物资，则宇宙飞船的发射速度应大于或等于11.2km/s
8．目前，我国已经发射了多艘神舟号载人飞船，使我国成为继俄罗斯、美国之后世界上第三个独立掌握宇宙飞船天地往返技术的国家。某载人宇宙飞船绕地球做圆周运动的周期为T，由于地球遮挡，宇航员发现有时间会经历“日全食”过程，如图所示。已知地球的半径为R，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看作平行光，则（　　）
A．宇宙飞船离地球表面的高度为2R
B．一天内飞船经历“日全食”的次数为
C．宇航员观察地球的最大张角为120°
D．地球的平均密度为
9．如图所示描绘的四条虚线轨迹，可能是人造地球卫星无动力飞行轨道的是（　　）
A．
B．
C．
D．
10．关于地球同步卫星，下列说法正确的是（　　）
A．运行速度大于7.9km/s
B．离地面高度一定，相对地面静止
C．绕地球运行的角速度等于月球绕地球运行的角速度
D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
11．“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做匀速圆周运动，现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1：m2=3：1，则（　　）
A．m1、m2做圆周运动的线速度大小比为3：1
B．m1、m2做圆周运动的角速度之比为1：3
C．m1、m2做圆周运动的半径之比为3：1
D．m1、m2做圆周运动的向心加速度大小之比为1：3
12．如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体，B、C是在赤道平面内的两颗人造卫星，B位于离地面高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星．下列关系正确的是
A．物体A随地球自转的线速度大于卫星B的线速度
B．卫星B的角速度小于卫星C的角速度
C．物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期
D．物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度
13．绳系卫星是由一根绳索栓在一个航天器上的卫星，可以在这个航天器的下方或上方一起绕地球运行如图所示，绳系卫星a系在航天飞机b上方，当它们一起在赤道上空共同绕地球作匀速圆周运动时绳长不可忽略下列说法正确的是
A．绳系卫星的线速度比航天飞机的线速度大
B．绳系卫星的角速度比航天飞机的角速度小
C．绳系卫星的周期比航天飞机的周期大
D．绳系卫星的向心加速度比航天飞机的向心加速度小
14．据报道，天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”，名为“55Cancri
e”该行星绕母星（中心天体）运行的周期约为地球绕太阳运行周期的，母星的体积约为太阳的60倍．假设母星与太阳密度相同，“55
Cancri
e”与地球做匀速圆周运动，则“55
Cancri
e”与地球的（　　）
A．轨道半径之比约为
B．轨道半径之比约为
C．向心加速度之比约为2
D．向心加速度之比约为
二、解答题
15．磁悬浮列车以大小为v的速度沿赤道高速向东行驶，某时刻人造地球卫星A正好经过磁悬浮列车正上方（如图），运动方向与磁悬浮列车的运动方向相同，列车行驶路程s后，卫星又一次通过列车的正上方．已知地球的半径为R，自转周期为T0，地球表面的重力加速度为g，求卫星离地面的高度．
16．探测器在X星球上捕捉到一重物下落，并自动拍摄了下落过程的频闪照片，传回地球的照片如图所示．已知频闪照相仪的频率为f，该星球的半径为R，万有引力常量为G．若X星球上气体非常稀薄，忽略星球的自转，则根据题目和图片提供的信息，完成下列问题．
（1）X星球的质量是多大？
（2）在X星球上发射卫星，最小发射速度是多少？
（3）若离X星球表而h的高处的一颗卫星做匀速圆周运动，该卫星的运行周期是多大？
17．2019年3月3日，中国探月工程总设计师吴伟仁宜布中国探月工程“三步走”即将收官，我国对月球的探索将进入新的征程．
月球若近似认为月球绕地球作匀速圆周运动，地球绕太阳也作匀速圆周运动，它们的绕行方向一致且轨道在同一平面内．
（1）已知地球表面处的重力加速度为g，地球半经为R，月心地心间的距离为r，求月球绕地球-周的时间Tm；
（2）如图是相继两次满月时，月球、地球和太阳相对位置的示意图．已知月球绕地球运动一周的时间Tm
=27d，地球绕太阳运动的周期Te=365d，求地球上的观察者相继两次看太阳到满月的时间间隔t．
18．2019年1月3日10时26分我国月球探测车“玉兔二号”成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图。“玉兔二号”成功着陆前要先进入环月轨道（距月球表面高度远小于月球半径的轨道）做匀速圆周运动。已知月球质量M，月球半径R，万有引力常量G。求：
（1）“玉兔二号”绕月球运动周期T
（2）“玉兔二号”在月球背面着陆区的重力加速度（不考虑月球自转）
参考答案
1．A
2．C
3．C
4．C
5．B
6．A
7．C
8．B
9．A
10．B
11．D
12．D
13．A
14．B
15．．
16．（1）（2）（3）
17．（1）
（2）
29.6
18．（1）
（2）