7.4.1宇宙速度 （知识小站+例题精析+课堂练兵）（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 7.4.1宇宙速度 （知识小站+例题精析+课堂练兵）（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 60.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-13 18:54:59 | ||
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文档简介
高中物理人教版（2019）必修第二册同步讲练测
第七章 万有引力与宇宙航行
7.4.1宇宙速度
知识点1：宇宙速度
①第一宇宙速度:v 1 =7.9km/s，它是卫星的最小发射速度，也是地球卫星的最大环绕速度. ②第二宇宙速度（脱离速度）:v 2 =11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度. ③第三宇宙速度（逃逸速度）:v 3 =16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.
知识点2：人造卫星
1.把人造卫星的运动看成是匀速圆周运动，卫星所需的向心力由万有引力提供。
2.卫星的运行轨道平面一定过地心。
3.卫星的绕行速度、角速度、周期与轨道半径r的关系
①由Gm地mr2=mv2r→v=Gm地r，所以r越大，v越小；
②由Gm地mr2=mω2r→ω=Gm地r3，所以r越大，ω越小；
③由Gm地mr2=m4π2T2r→T=4π2r3Gm地，所以r越大，T越大。
例1.某行星的质量为地球质量的6倍，半径为地球半径的1.5倍，已知地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，该行星的第一宇宙速度是多少？
【解析】 解：设中心天体质量为M，半径为R，第一宇宙速度为v
根据万有引力提供圆周运动向心力有： GmMR2=mv2R
得第一宇宙速度为： v=GMR
所以行星上的第一宇宙速度为： v行=GM行R行=G·6M地1.5R地=2GMR=2×v地=2×7.9=15.8 m/s
例2.若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，这行星的第一宇宙速度约为多少？
【解析】 解：在地球表面： GMmr2=mv2r?v=GMr=8km/s
同理：在某行星表面： GM′mr′2=mv′2r′ 根据行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍．解得： v′=GM′r′=G(6M)1.5r=2GMr=16km/s
1.关于第一宇宙速度和第二宇宙速度，下列说法正确的是（?? ）
A.?月球绕地球运行的速度大于第一宇宙速度
B.?月球绕地球运行的速度大于第二宇宙速度
C.?某卫星绕地球做椭圆轨道运行，近地点的速度可能大于第一宇宙速度
D.?某卫星绕地球做椭圆轨道运行，远地点的速度可能等于第一宇宙速度
2.如图，物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，则地球的第一宇宙速度的大小是（?? ）
A.?7.9km/s???????????????????????????B.?11.2km/s???????????????????????????C.?16.7km/s???????????????????????????D.?28.6km/s
3.第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，以第一宇宙速度绕地球做匀速圆周运动的卫星，其轨道半径近似等于地球半径，我们称其为近地卫星。下列关于地球的第一宇宙速度的说法中正确的是（?? ）
A.?第一宇宙速度是相对于地面而言的，所有近地卫星相对于地面的速度大小都相等
B.?第一宇宙速度是相对于地面而言的，在同一地点朝不同方向发射同一颗人造卫星消耗的能量都相等
C.?第一宇宙速度是相对于地心而言的，所有近地卫星相对于地心的速度大小都相等
D.?第一宇宙速度是相对于地心而言的，所有近地卫星相对于地心的动能都相等
4.星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2与其第一宇宙速度v1的关系是 v2=2v1 ；已知某星球的半径为r，表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的 16 ，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为（?? ）
A.?gr??????????????????????????????????B.?16gr??????????????????????????????????C.?13gr??????????????????????????????????D.?13gr
5.关于三个宇宙速度，以下说法错误的是（?? ）
A.?第一宇宙速度是人造地球卫星的最大绕行速度
B.?第一宇宙速度是人造地球卫星的地面最小发射速度
C.?在地球发射绕月球运动的月球探测器，需要达到地球的第二宇宙速度
D.?飞船的地面发射速度达到第三宇宙速度，它会飞出太阳系以外
6.某星球与地球的质量比为a,半径比为b，则该行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为________
7.若已知某星球的质量为M，半径为R，引力常量为G，则该星球的第一宇宙速度为________；若已知某星球的半径为R，星球表面的重力加速度为g，则该星球的第一宇宙速度为________。
参考答案
1.【答案】 C
【解析】AB．月球绕地球运行的速度小于第一宇宙速度，AB不符合题意；
C．某卫星绕地球做椭圆轨道运行时，如果近地点在近地圆轨道上速度大于第一宇宙速度；C符合题意；
D．某卫星绕地球做椭圆轨道运行，远地点的速度小于第一宇宙速度，D不符合题意。
故答案为：C。
2.【答案】 A
【解析】第一宇宙速度又叫“环绕速度”，即卫星贴地飞行的速度，第一宇宙速度的数值为7.9km/s；
故答案为：A。
3.【答案】 C
【解析】AB．第一宇宙速度是相对于地心而言的，AB不符合题意；
C．近地卫星的半径大小 r≈r地
根据 v=GMr
可知所有近地卫星相对于地心的速度大小都相等，C符合题意；
D．由 v=GMr
Ek=12mv2联立解得 Ek=GMm2r
因近地卫星的质量可能不同，则动能可能不相等，D不符合题意。
故答案为：C。
4.【答案】 C
【解析】第一宇宙速度为卫星贴近星球表面做匀速圆周运动的线速度大小，满足 GMmr2=mv2r
不考虑星球自转，万有引力等于重力 GMmr2=mg′=16mg
解得第一宇宙速度为 v=16gr
则第二宇宙速度为 v′=2v=13gr
故答案为：C。
5.【答案】 C
【解析】AB．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，是人造地球卫星的地面最小发射速度，人造地球卫星的最大绕行速度，AB正确，不符合题意；
C．第二宇宙速度是卫星脱离地球引力的束缚的最小发射速度，即当卫星的发射速度大于等于第二宇宙速度时卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道，月球探测器没有脱离地球引力的束缚，发射速度要小于第二宇宙速度，C错误，符合题意；
D．当卫星的发射速度大于等于第三宇宙速度时物体将脱离太阳的束缚，飞出太阳系，故第三宇宙速度又称为逃逸速度，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
6.【答案】 ab
【解析】设地球质量aM，某星球质量M，地球半径br，某星球半径r
由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得： GmMr2=mv2r
解得卫星在圆轨道上运行时的速度公式 v=GMr
分别代入地球和某星球的各物理量得该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度比值为： v地球v星球=GaMbrGMr=ab
7.【答案】 GMR；gR
【解析】航天器在星球表面附近做匀速圆周运动的线速度，就是第一宇宙速度。其做圆周运动的向心力由万有引力提供，由向心力公式 GMmR2=mv2R ①
解得第一宇宙速度 v=GMR ②
在星球表面附近重力等于万有引力，所以 mg=GMmR2 ③
由②③式解得 v=gR
第七章 万有引力与宇宙航行
7.4.1宇宙速度
知识点1：宇宙速度
①第一宇宙速度:v 1 =7.9km/s，它是卫星的最小发射速度，也是地球卫星的最大环绕速度. ②第二宇宙速度（脱离速度）:v 2 =11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度. ③第三宇宙速度（逃逸速度）:v 3 =16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.
知识点2：人造卫星
1.把人造卫星的运动看成是匀速圆周运动，卫星所需的向心力由万有引力提供。
2.卫星的运行轨道平面一定过地心。
3.卫星的绕行速度、角速度、周期与轨道半径r的关系
①由Gm地mr2=mv2r→v=Gm地r，所以r越大，v越小；
②由Gm地mr2=mω2r→ω=Gm地r3，所以r越大，ω越小；
③由Gm地mr2=m4π2T2r→T=4π2r3Gm地，所以r越大，T越大。
例1.某行星的质量为地球质量的6倍，半径为地球半径的1.5倍，已知地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，该行星的第一宇宙速度是多少？
【解析】 解：设中心天体质量为M，半径为R，第一宇宙速度为v
根据万有引力提供圆周运动向心力有： GmMR2=mv2R
得第一宇宙速度为： v=GMR
所以行星上的第一宇宙速度为： v行=GM行R行=G·6M地1.5R地=2GMR=2×v地=2×7.9=15.8 m/s
例2.若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，这行星的第一宇宙速度约为多少？
【解析】 解：在地球表面： GMmr2=mv2r?v=GMr=8km/s
同理：在某行星表面： GM′mr′2=mv′2r′ 根据行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍．解得： v′=GM′r′=G(6M)1.5r=2GMr=16km/s
1.关于第一宇宙速度和第二宇宙速度，下列说法正确的是（?? ）
A.?月球绕地球运行的速度大于第一宇宙速度
B.?月球绕地球运行的速度大于第二宇宙速度
C.?某卫星绕地球做椭圆轨道运行，近地点的速度可能大于第一宇宙速度
D.?某卫星绕地球做椭圆轨道运行，远地点的速度可能等于第一宇宙速度
2.如图，物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，则地球的第一宇宙速度的大小是（?? ）
A.?7.9km/s???????????????????????????B.?11.2km/s???????????????????????????C.?16.7km/s???????????????????????????D.?28.6km/s
3.第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，以第一宇宙速度绕地球做匀速圆周运动的卫星，其轨道半径近似等于地球半径，我们称其为近地卫星。下列关于地球的第一宇宙速度的说法中正确的是（?? ）
A.?第一宇宙速度是相对于地面而言的，所有近地卫星相对于地面的速度大小都相等
B.?第一宇宙速度是相对于地面而言的，在同一地点朝不同方向发射同一颗人造卫星消耗的能量都相等
C.?第一宇宙速度是相对于地心而言的，所有近地卫星相对于地心的速度大小都相等
D.?第一宇宙速度是相对于地心而言的，所有近地卫星相对于地心的动能都相等
4.星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2与其第一宇宙速度v1的关系是 v2=2v1 ；已知某星球的半径为r，表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的 16 ，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为（?? ）
A.?gr??????????????????????????????????B.?16gr??????????????????????????????????C.?13gr??????????????????????????????????D.?13gr
5.关于三个宇宙速度，以下说法错误的是（?? ）
A.?第一宇宙速度是人造地球卫星的最大绕行速度
B.?第一宇宙速度是人造地球卫星的地面最小发射速度
C.?在地球发射绕月球运动的月球探测器，需要达到地球的第二宇宙速度
D.?飞船的地面发射速度达到第三宇宙速度，它会飞出太阳系以外
6.某星球与地球的质量比为a,半径比为b，则该行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为________
7.若已知某星球的质量为M，半径为R，引力常量为G，则该星球的第一宇宙速度为________；若已知某星球的半径为R，星球表面的重力加速度为g，则该星球的第一宇宙速度为________。
参考答案
1.【答案】 C
【解析】AB．月球绕地球运行的速度小于第一宇宙速度，AB不符合题意；
C．某卫星绕地球做椭圆轨道运行时，如果近地点在近地圆轨道上速度大于第一宇宙速度；C符合题意；
D．某卫星绕地球做椭圆轨道运行，远地点的速度小于第一宇宙速度，D不符合题意。
故答案为：C。
2.【答案】 A
【解析】第一宇宙速度又叫“环绕速度”，即卫星贴地飞行的速度，第一宇宙速度的数值为7.9km/s；
故答案为：A。
3.【答案】 C
【解析】AB．第一宇宙速度是相对于地心而言的，AB不符合题意；
C．近地卫星的半径大小 r≈r地
根据 v=GMr
可知所有近地卫星相对于地心的速度大小都相等，C符合题意；
D．由 v=GMr
Ek=12mv2联立解得 Ek=GMm2r
因近地卫星的质量可能不同，则动能可能不相等，D不符合题意。
故答案为：C。
4.【答案】 C
【解析】第一宇宙速度为卫星贴近星球表面做匀速圆周运动的线速度大小，满足 GMmr2=mv2r
不考虑星球自转，万有引力等于重力 GMmr2=mg′=16mg
解得第一宇宙速度为 v=16gr
则第二宇宙速度为 v′=2v=13gr
故答案为：C。
5.【答案】 C
【解析】AB．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，是人造地球卫星的地面最小发射速度，人造地球卫星的最大绕行速度，AB正确，不符合题意；
C．第二宇宙速度是卫星脱离地球引力的束缚的最小发射速度，即当卫星的发射速度大于等于第二宇宙速度时卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道，月球探测器没有脱离地球引力的束缚，发射速度要小于第二宇宙速度，C错误，符合题意；
D．当卫星的发射速度大于等于第三宇宙速度时物体将脱离太阳的束缚，飞出太阳系，故第三宇宙速度又称为逃逸速度，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
6.【答案】 ab
【解析】设地球质量aM，某星球质量M，地球半径br，某星球半径r
由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得： GmMr2=mv2r
解得卫星在圆轨道上运行时的速度公式 v=GMr
分别代入地球和某星球的各物理量得该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度比值为： v地球v星球=GaMbrGMr=ab
7.【答案】 GMR；gR
【解析】航天器在星球表面附近做匀速圆周运动的线速度，就是第一宇宙速度。其做圆周运动的向心力由万有引力提供，由向心力公式 GMmR2=mv2R ①
解得第一宇宙速度 v=GMR ②
在星球表面附近重力等于万有引力，所以 mg=GMmR2 ③
由②③式解得 v=gR