标题-2017-2018学年高中物理三维设计人教版必修2浙江专版：课时跟踪检测（十） 宇宙航行

课时跟踪检测（十） 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＝也不同，D项错误。

2．将地球看做质量均匀分布的球体，在其上空有许多同步卫星，下列说法中正确的是( )

A．它们的质量可能不同 B．它们的角速度可能不同 C．它们的向心加速度可能不同 D．它们离地心的距离可能不同

解析：选A 所谓地球同步卫星，是相对地面静止且和地球有相同周期、角速度的卫星。同步卫星定位于赤道的正上方，离地面的高度约为3.6×104 km。因此所有同步卫星离地心的距离均相同，向心加速度也相同。

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

vMm4π2

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G2＝m＝m2rrTr，知v＝ 故A正确。

4．当人造地球卫星已进入预定轨道后，下列说法中正确的是( ) A．卫星及卫星内的任何物体均不受重力作用

GM1

r∝r，当r增大时，v减小。T＝

4π2r33∝r，当r增大时，T增大，GM

2

GMm

，不同的卫星质量不同，其向心力r2

B．卫星及卫星内的任何物体仍受重力作用，并可用弹簧测力计直接称出物体所受重力的大小

C．如果卫星自然破裂成质量不相等的两块，则这两块仍按原来的轨道和周期运行 D．如果在卫星内将一个物体自由释放，则卫星内观察者将可以看到物体做自由落体运动

解析：选C 卫星在预定轨道上运行时，卫星及卫星内的物体仍然受到地球对它的引力作用，但处于失重状态 ，故A、B、D错误。若卫星自然破裂，任一部分受到地球的引力恰好提供该部分做圆周运动的向心力，它依旧按原来的轨道和周期运行，故C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

GMm

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2＝ma＝

rGM4π2

m2r，得a＝2，T＝2πTr

r3GM，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 地球 火星 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

GMm4π2

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2＝m2rTr3GMGM

r＝ma知，因r火＞r地，而2＝2，故T火＞T地，选项A错误；向心加速度a＝2，则a

T4πr

火

半径/m 6.4×106 3.4×106 质量/kg 6.0×1024 6.4×1023 轨道半径/m 1.5×1011 2.3×1011 ＜a地，故选项B正确；地球表面的重力加速度g地＝

GM地GM火

火星表面的重力加速度g火＝2，2，R地R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＝

GM火

，v地＞v火，故选项D错误。 R火

GM地

，R地

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( )

a1r

A.＝ a2Rv1rC.＝ v2R

r?2a1B.＝? a2?R?v1 D.＝v2

R r

a1r

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

a2Rv2Mm

正确，B错误；由G2＝mr，得v＝

r

v1GM，故＝rv2

R

r，选项D正确，C错误。

8. (2016年10月浙江选考)如图1所示，“天宫二号”在距离地面393 km的近圆轨道运行。已知万有引力常量G＝6.67×10

－11

N·m2/kg2，地球质量M＝6.0×1024 kg，地球半径

R＝6.4×103 km。由以上数据可估算( )

图1

A．“天宫二号”质量 B．“天宫二号”运行速度 C．“天宫二号”受到的向心力 D．地球对“天宫二号”的引力

v2GmM

解析：选B 根据万有引力提供向心力，即2＝mr，可知v＝

r

GMr，所以选项

B正确。天宫二号的质量会两边消去，即无法得知天宫二号的质量，即选项A错误。同时其受到的向心力、引力都因为不知质量而无法求解，所以A、C、D错误。

9.(多选)P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1、s2做匀速圆周运动。图2中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同。则( )

图2

A．P1的平均密度比P2的大 B．P1的“第一宇宙速度”比P2的小 C．s1的向心加速度比s2的大 D．s1的公转周期比s2的大

解析：选AC 由图像左端点横坐标相同可知，P1、P2两行星的半径R相等，对于两MmR2a

行星的近地卫星：G2＝ma，得行星的质量M＝，由a-r2图像可知P1的近地卫星的向

GRMmmv

心加速度大，所以P1的质量大，平均密度大，选项A正确；根据G2＝R得，行星的第R一宇宙速度v＝

GMR，由于P1的质量大，所以P1的第一宇宙速度大，选项B错误；s1、

2

2π?Mm

s2的轨道半径相等，由a-r2图像可知s1的向心加速度大，选项C正确；根据G2＝m??T?r

2

r得，卫星的公转周期T＝2π

r3，由于P1的质量大，故s1的公转周期小，选项D错GM

误。

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3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”( )

图3

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

v2Mm

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G2＝mr＝mω2r

r