2019-2020年人造卫星、宇宙速度》练习卷B
高考物理复习---人造卫星 宇宙速度课外作业练习(含答案)
7．如图3，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量 为M和2M的行星做匀速圆周运动．下列说法正确的是( )
图3
A．甲的向心加速度比乙的小 B．甲的运行周期比乙的小 C．甲的角速度比乙的大 D．甲的线速度比乙的大 答案 A
8．星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度
A．周期为
4π2r3 GM
C．角速度为
Gm r3
B．动能为G2MRm D．向心加速度为GRM2
答案 A 解析 嫦娥四号探测器环绕月球做匀速圆周运动时，万有引力提供其做匀速圆周运动的向心 力，由GMr2m＝mω2r＝mvr2＝m4Tπ22r＝ma，解得 ω＝ GrM3 、v＝ GrM、T＝ 4GπM2r3、a＝GrM2 ， 则嫦娥四号探测器的动能为 Ek＝12mv2＝G2Mrm，由以上可知 A 正确，B、C、D 错误．
v2 与第一宇宙速度 v1 的关系是 v2＝ 2v1.已知某星球的半径为 r，它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( )
gr A. 3
gr C. 3
gr B. 6 D. gr
答案 A 解析 该星球的第一宇宙速度满足：GMr2m＝mvr12，在该星球表面处万有引力等于重力：GMr2m ＝mg6，由以上两式得 v1＝ g6r，则第二宇宙速度 v2＝ 2× g6r＝ g3r，故 A 正确．
高考物理复习---人造卫星 宇宙速度课外 作业练习（含答案）
1．(2020·天津卷·2)北斗问天，国之夙愿．如图1所示，我国 北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半 径约为地球半径的7倍．与近地轨道卫星相比，地球静止轨 道卫星( )
A．周期大 C．角速度大 答案 A
《人造卫星 宇宙速度》练习题AB两套
“人造卫星 宇宙速度”练习题A 组一、单项选择题（每小题4分，共24分）1、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率（ ） A ．一定等于7.9 km/s B ．等于或小于7.9 km/s C ．一定大于7.9 km/s D ．介于7.9 km/s~11.2 km/s2、人造地球卫星的轨道半径越大，则( )A ．速度越小，周期越小B ．速度越大，加速度越小C ．加速度越小，周期越大D ．角速度越小，加速度越大3、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R ，线速度为v ，周期为T ，若要使卫星的周期变为2T ，可能的方法是( )A ．R 不变，使线速度变为v/2B ．v 不变，使轨道半径变为2RC ．轨道半径变为R 43D ．无法实现4、关于地球同步卫星，它们具有相同的（ ） ①质量 ②高度 ③向心力 ④周期 A ．①② B ．③④ C ．①③ D ．②④5、关于人造地球卫星的向心力的大小与圆周运动半径的关系的下述说法中正确的是( )A ．由公式F=m ω2r 得向心力大小与半径成正比B ．由公式rmv F 2=得向心力大小与半径成反比C ．由公式F=m ωv 得向心力大小与半径无关D ．由公式2r MmGF =得向心力大小与半径的平方成反比 6、关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是（ ） A ．同一轨道上，质量大的卫星速度大B ．同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大C ．离地面越近的卫星线速度越大D ．离地面越远的卫星线速度越大二、填空与论述题（共26分） 7．（4分）在宇宙飞船上做物理实验时，下列仪器中不能正常使用的是＿＿＿＿＿（填序号）①弹簧秤 ②秒表 ③物理天平 ④电磁打点计时器 ⑤酒精温度计 ⑥电压表 ⑦电流表 8．（4分）已知地球自转周期为T ，地球的同步卫星离地面高度为h ，地球半径为R ，则地球同步卫星绕地球运行的加速度为 。
9．（8分）若取地球的第一宇宙速度为8 km/s ，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，则该行星的第一宇宙速度为多少km/s ？10、（8分）1999年5月10日，我国成功地发射了“一箭双星”，将“风云1号”气象卫星和“实验5号”科学实验卫星送入离地面870km 的轨道，已知地球半径为6400km ，这两颗卫星的运动速度约为多少？B 组一、不定项选择题（每小题4分，共24分）1．关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ） A ．同步卫星处于平衡状态B ．同步卫星绕地球旋转的线速度和地球表面上物体的线速度相等C ．所有同步卫星离地面高度相同D ．同步卫星运行的轨道平面不一定在赤道平面内2.行星A 和行星B 的质量之比M A :M B =2:1，半径之比R A :R B =1:2，两行星各有一颗卫星a 和b ，其圆形轨道都非常接近各自的行星表面.若卫星a 运行周期为T a ，卫星b 运行周期为T b ，则T a :T b 为( )A.1:4B.1:2C.1:1D.4:13、在圆轨道上运动的质量为m 的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R ，地面上的重力加速度为g ，则（ ）A ．卫星运动的线速度为2gRB ．卫星运动的周期为4πgR 2 C ．卫星运动的加速度为2gD ．卫星运动的角速度R 8g =ω4．启动卫星的发动机使其速度加大，待它运动到距离地面的高度比原来大的位置，再定位使它绕地球做匀速圆周运动成为另一轨道的卫星，该卫星后一轨道与前一轨道相比( )A.速率增大B.周期增大C. 加速度减小D. 向心力增大5．2008年9月25日晚21时10分04秒，我国利用“神舟七号”飞船将3名宇航员送入太空，并成功完成了太空行走．设宇航员测出自己绕地球球心做匀速圆周运动的周期为T ，离地面的高度为H ，地球半径为R ．则根据T 、H 、R 和万有引力恒量G ，宇航员能计算出下面的哪些项（ ）A ．地球的质量B ．地球的平均密度C ．飞船所需的向心力D ．飞船线速度的大小6、用m 表示地球通讯卫星（同步卫星）质量，h 表示它离地面的高度，R 0表示地球半径，g 0表示地球表面的重力加速度，ω0表示地球自转的角速度，则该卫星所受的地球对它的万有引力的大小为（ ）A ．0B ．20020)h R (g mR + C ．340020g R m ω D ．340030ωg R 四、填空与论述题（共26分） 7、（5分）一颗以华人物理学家“吴健雄”命名的小行星，半径约为16 km ，密度与地球相近。
宇宙三大速度专题练习有答案
宇宙三大速度专题练习一、单项选择1、关于地球的第一宇宙速度，下列说法中正确的是（）A．所有地球卫星都以这个速度运行B．它的大小是7.9km/sC．它是地球同步卫星绕地球运动的速度D．所有地球卫星都以这个速度发射【答案】B【解析】【来源】广西柳州高中2018-2019学年高一下学期期中考试物理（文)试题【详解】地球的第一宇宙速度大小是7.9km/s，是所有地球卫星的最大环绕速度，也是发射卫星的最小发射速度，同步卫星的速度小于第一宇宙速度，故选项B正确，ACD错误.2、如图所示为1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中牛顿所画草图。
他设想在高山上水平抛出物体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远。
当速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。
若不计空气阻力，这个速度至少为( )A．7.9km/s B．8.9km/s C．11.2km/s D．16.7km/s【答案】A【解析】【来源】浙江省湖州市高中联盟2017-2018学年高一下学期期中联考物理试题【详解】要想成为地球卫星，最小的发射速度就是进入近地轨道的速度，即第一宇宙速度7.9km/s，BCD错误A正确3、已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，地球第一宇宙速度为7.9km/s，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为（）A．3.5km/s B．5.0km/s C．17.7km/s D．35.2km/s【答案】A【解析】航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动时，由火星的万有引力提供向心力，则有：22M m v G m R R =火航航航火火． 对于近地卫星，由地球的万有引力提供向心力，则得：22M m v G m R R =地近近近地地． 由①②得：1=5v v 航近．又近地卫星的速度约为7.9km/s v =近．可得：航天器的速率为 3.5km/s v =航，故A 正确．4、已知地球的半径为R ，地球的同步卫星离地面的距高为h ，赤道上物体的线速度大小为v ，则地球的第一宇宙速度大小为A. B. C. D. v【答案】B【解析】地球的自转周期为对于同步卫星，万有引力提供向心力在地球表面附近绕地球运行的卫星线速度等于第一宇宙速度，则： 联立解得v 1= ，故B 正确，ACD 错误。
人造卫星 宇宙速度测试题及答案提示
高中一年级（下学期）物理学科测试试卷（人造卫星 宇宙速度）测试时间：120分钟 满分：100分班级__________姓名__________成绩__________一、选择题（每题3分，共36分）1．宇宙飞船进人一个围绕太阳运行的近乎圆形轨道上运动，如果轨道半径是地球轨道半径的9倍，那么宇宙飞船绕太阳运行的周期是 （ ）（A ）3年（B ）9年（C ）27年（D ）81年2．人造卫星由于受大气阻力，轨道半径逐渐减小，则线速度和周期变化情况为 （ ）（A ）线速度增大，周期增大（B ）线速度增大，周期减小（C ）线速度减小，周期增大（D ）线速度减小，周期减小3．某一颗人造卫星（同步）距地面高度为h ，设地球半径为R ，自转周期为T ，地面处的重力加速度为g ，则该同步卫星线速度大小为 （ ）（A ）g h R )(+ （B ） 2π（h ＋R ）／T （C ） )(2h R g R + （D ）Rh4．如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送人同步圆轨道3。
轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点，则当卫星分别在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 点时的加速度大于在轨道2上经过Q 点时的加速度（D ）卫星在轨道2上经过P 点时的加速度大于它在轨道3上经过P 点的加速度5．两颗人造地球卫星质量之比是1∶2，轨道半径之比是3∶1，则下述说法中，正确的是（ ）（A ）它们的周期之比是3∶1（B ）它们的线速度之比是1∶3（C ）它们的向心加速度之比是1∶9（D ）它们的向心力之比是1∶96．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则（ ）（A ）根据公式v ＝ωr ，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍（B ）根据公式F= mv 2/r ，可知卫星所需的向心力减小到原来的1／2（C ）根据公式F ＝GMm/r 2，可知地球提供的向心力将减小到原来的1／4（D ）根据上述B 和C 中给出的公式，可知卫星运动的线速度减小到原来的2／27．同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，它 （ ）（A ）可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的（B ）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（C ）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（D ）只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的8．关于人造地球卫星与宇宙飞船的下列说法中正确的是 （ ）（A ）如果知道人造地球卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力恒量，就可算出地球质量（B ）两颗人造地球卫星，只要他们的绕行速率相等，不管它们的质量、形状差别有多大，它们的绕行半径和绕行周期就一定是相同的（C ）原来在同一轨道上沿同一方向绕行的人造卫星一前一后，若要后一卫星追上前面卫星并发生碰撞，只要将后者速率增大一些即可（D ）一只绕火星飞行的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出，并离开飞船，飞船因质量减小所受万有引力减小，故飞行速度减小9．在一个半径为R 的行星表面以初速度v 0竖直上抛一个物体，上升的最大高度为h ，若发射一个环绕该星球表面运行的卫星，则此卫星环绕速度的值为 （ ）（A ）02v h R （B ）0v h R （C ）02v hR （D ）条件不充分，无法求出 10．假设同步卫星的轨道半径是地球赤道半径的n 倍，则 （ ）（A ）同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体的向心加速度的1/n 倍（B ）同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体的重力加速度的1/n 2倍（C ）同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体的重力加速度的n 倍（D ）同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体的向心加速度的n 2倍11．关于人造地球卫星，下列说法中正确的是 （ ）（A ）最小周期为g R /2 （R 是地球半径，g 为地球表面的重力加速度）（B ）同步人造地球卫星的周期为24小时（C ）人造地球卫星中的弹簧秤不能测任何物体的重量（D ）人造地球卫星的环绕速度为Rg 412．关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是 （ ）（A ）它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度（B ）它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度（C ）它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度（D ）它是卫星在椭圆轨道上运行时的近地点的速度13．（选做）据观察，某行星的外围有一模糊不清的环，为了判断该环是连续物还是卫星群，又测出了环中各层的线速度v 的大小与该层至行星中心的距离R ，以下判断中正确的是（ ）（A ）若v 与R 成正比，则环是连续物（B ）若v 与R 成反比，则环是连续物（C ）若v 2与R 成反比，则环是卫星群（D ）若v 2与R 成正比，则环是卫星群14．（选做）可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道 （ ）（A ）与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆（B ）与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆（C）与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的（D）与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是运动的二、填空题（每题4分，共24分）15．宇宙飞船正在离地面高度h＝R地的轨道上绕地球做匀速圆周运动，宇宙飞船的向心加速度a向=_________g地，在飞船舱内用弹簧秤悬挂一个质量为m的物体，则弹簧秤的示数为_________。
2020届物理人教版宇宙速度人造卫星单元测试Word版
2020届物理人教版宇宙速度人造卫星单元测试1. 如果发射人造卫星速度大于7.9 km/s，而小于11.2 km/s，它绕地球运动是()A. 圆B. 椭圆C. 双曲线中一支D. 抛物线2. 若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越远的卫星()A. 所受的万有引力越大B. 运行的角速度越大C. 运行的线速度越小D. 运行的周期越小3. 一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其角速度大小为ω.假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体的重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为F0.已知引力常量为G，则这颗行星的质量为()A.F30Gm3ω4 B.F30Gm2ω3C.F20Gm2ω3 D.F20Gm2ω24. 北斗卫星导航系统(BeiDou (COMPASS) Navigation Satellite System)是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，缩写为BDS.北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成．空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星．地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站．如图所示，a、b、c是北斗卫星导航系统中的3颗卫星，下列说法正确的是()A. b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度B. b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度C. c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的cD. a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度不变5. 我国发射神舟号飞船时，先将飞船发送—个椭圆轨道上，其近地点M地面200 km，远地点N距地面340 km.进入该轨道正常运行时，通过M、N点时的速率分别是v1、v2.当某次飞船通过N点时，地面指挥部发出指令，点燃飞船上的发动机，使飞船在短时间内加速后进入离地面340 km的圆形轨道，开始绕地球做匀速圆周运动．这时飞船的速率为v3.比较飞船在M、N、P三点正常运行时(不包括点火加速阶段)的速率大小和加速度大小，下列结论正确的是()A. v1>v3>v2，a1>a3>a2B. v1>v2>v3，a1>a2＝a3C. v1>v2＝v3，a1>a2>a3D. v1>v3>v2，a1>a2＝a36. 如图为某着陆器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，着陆器先在轨道Ⅰ上运动，然后改在圆轨道Ⅱ上运动，最后在椭圆周轨道Ⅲ上运动，P点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点的交点，轨道上的P、S、Q三点与火星中心在同一直线上，P、Q 两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点．且PQ＝2QS＝2a，着陆器在轨道Ⅰ上经过P点的速度为v1，在轨道Ⅱ上经过P点的速度为v2，在轨道Ⅲ上经过P点的速度为v3，下列说法正确的是()A. 着陆器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要点火加速B. 着陆器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间是着陆器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间之比是33 8C. 着陆器在在轨道Ⅲ上经过P点的加速度可表示为2v22 3LD. 着陆器在轨道Ⅱ上S点与在轨道Ⅲ上P点的加速度相等7. 轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造地球卫星被称为极地轨道卫星，它运行时能到达南、北极区的上空，需要在全球范围内进行观测和应用的气象卫星、导航卫星等都采用这种轨道．如图，若某颗极地轨道卫星从北纬45°的正上方按图示方向首次运行到南纬45°的正上方用时45分钟，则()A. 该卫星运行速度一定小于7.9 km/sB. 该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径之比为1∶4C. 该卫星加速度与同步卫星加速度之比为2∶1D. 该卫星的机械能一定小于同步卫星的机械能能力提升8. 2018年7月10日，我国成功发射了第32颗北斗导航卫星，该卫星的轨道半径为36 000 km，7月29日又以“一箭双星”的方式成功发射了第33、34颗北斗导航卫星，这两颗卫星的轨道半径均为21 500 km.下列说法正确的是()A. 这三颗卫星的发射速度均小于7.9 km/sB. 第32颗卫星的加速度比第33颗的小C. 第32颗卫星的速率比第33颗的大D. 第32颗卫星的运动周期比第34颗卫星的大9. “嫦娥四号”卫星计划在2018年底发射升空．已知月球的半径为R ，月球表面的重力加速度为g 月，引力常量为G ，若嫦娥四号离月球中心的距离为r .求：(1) 月球的质量M ；(2) 嫦娥四号的运行周期T ；(3) 月球上的第一宇宙速度v .10. 已知某星球表面重力加速度大小为g 0，半径大小为R ，自转周期为T ，万有引力常量为G .求：(1) 该星球质量M ；(2) 该星球同步卫星运行轨道距离星球表面的高度h ；(3) 该星球同步卫星运行速度的大小v .1. B 解析：据万有引力提供向心力公式：G Mm R 2＝m v 2R ，在半径一定的情况下，速度越大，所需要的向心力越大．如果向心力不足，物体将做离心运动．物体在地球表面轨道上运动时，受到的向心力刚好对应的速度就是7.9 km/s.超过就要做离心运动．而要完全脱离地球引力，需要的速度为11.2 km/s.所以，当速度在7.9～11.2 km/s 之间时，人造卫星既不能保持在地球附近做圆周运动，又无法完全逃离地球．最终轨迹就是一个椭圆；故选B.2. C 解析：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m 、轨道半径为r 、地球质量为M ，有F 引＝G Mm r 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r ＝m v 2r ＝mω2r ，则离地面越远的卫星所受的万有引力越小，选项A 错误；由ω＝GM r 3，可见离地面越远，角速度越小，B 错误；由v ＝GM r ，可见离地面越远，线速度越小，C 正确；由T ＝4π2r 3GM 可知，可见离地面越远，周期越大，D 错误；故选C.3. A 解析：对物体F 0＝mg ，对于行星表面的物体的重力等于万有引力G Mm 1R 2＝m 1g ，对行星表面的卫星来说G Mm 2R 2＝m 2ω2R ，联立三式可得M ＝F 30Gm 3ω4.选项A 正确．4. A 解析：卫星运动时万有引力提供圆周运动向心力：G Mm r 2＝m v 2r ＝ma 知：卫星的线速度v ＝GMr ，卫星b 、c 轨道半径相同，线速度大小相同，a 的半径小于b 、c 的半径，故a 的线速度最大，故A 正确；卫星的向心加速度a ＝GM r 2知，a 卫星轨道半径小，向心加速度大，故B 错误；c 卫星加速时，做圆周运动所需要的向心力增加，而提供向心力的万有引力不变，故c 加速后做离心运动，轨道高度将增加，不能追上同一轨道的卫星，同理减速会降低轨道高度，也等不到同轨道的卫星，故C 错误；根据线速度关系v ＝GM r 知，卫星轨道高度减小，线速度将增加，故D 错误．5. D 解析：根据万有引力提供向心力，即G Mm r 2＝ma 得a ＝Gm r 2，由图可知r 1<r 2＝r 3，所以a 1>a 2＝a 3，当某次飞船通过N 点时，地面指挥部发出指令，点燃飞船上的发动机，使飞船在短时间内加速后进入离地面340 km 的圆形轨道，所以v 3>v 2，根据G Mm r 2＝m v 2r 得v ＝GM r ，又因为r 1<r 3，所以v 1>v 3，故v 1>v 3>v 2，D 正确．6. C 解析：着陆器由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ做的是向心运动，需点火制动减速，使万有引力大于所需要的向心力，故A 错误；根据开普勒第三定律可知：着陆器在轨道Ⅱ与轨道Ⅲ上的周期之比：T ⅡT Ⅲ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1.5L L 3＝278，则着陆器在轨道Ⅱ上由P 点运动到S 点的时间与着陆器在轨道Ⅲ上由P 点运动到Q 点的时间之比是t PS t PQ＝12T Ⅱ12T Ⅲ＝278＝364，选项B 错误；着陆器在轨道Ⅲ上经过P 点的加速度等于轨道Ⅱ上经过P 点的加速度，大小为a ＝v 221.5L ＝2v 223L ，选项C 正确；着陆器在轨道Ⅱ上S 点与在轨道Ⅲ上P 点距离火星中心的距离相等，则其加速度大小相等，方向相反，选项D 错误；故选C.7. AB 解析：由题意可知，卫星的周期：T ＝360°90°×45 min ＝180 min ＝3 h ；由于卫星的轨道半径大于地球半径，卫星的线速度小于第一宇宙速度，即卫星的线速度小于7.9 km/h ，故A 正确；万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G Mm r 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r ，解得r ＝3GMT 24π2，该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径之比：rr 同步＝3⎝ ⎛⎭⎪⎫T T 同步2＝3⎝ ⎛⎭⎪⎫3242＝14，故B 正确；万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G Mm r 2＝ma ，解得a ＝GM r 2，该卫星加速度与同步卫星加速度之比：a a 同步＝r 2同步r 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫412＝161，故C 错误；由于由于不知该卫星与同步卫星的质量关系，无法比较其机械能大小，故D 错误；故选AB.能力提升8. BD 解析：万有引力提供向心力：G Mm r 2＝m v 2r ＝mr 4π2T 2＝mω2r ＝ma ，解得v ＝GM r ，T ＝2πr v ＝2πr 3GM ，ω＝GM r 3，a ＝GMr2，第33,34颗卫星的轨道半径小于第32颗的轨道半径．A 项：所有卫星的发射速度不小于第一宇宙速度，则A 错误；B 项：由a ＝GM r 2可知半径小的加速度大，则B 正确；C 项：由v ＝GM r 可知半径小的速度大，则C 错误；D 项：由T ＝2πr v ＝2πr 3GM 可知半径小的周期小，则D正确．故应选BD.9. (1) gR2G(2)2πrRrg月(3) g月R解析：(1) 由mg月＝GMmR2，解得M＝gR2G.(2) 根据G Mmr2＝m4π2T2r，解得T＝2πrRrg月.(3) 由mg月＝m v2R，解得v＝g月R.10. (1) M＝g0R2G(2) h＝3gR2T24π2－R(3) v＝32πgR2T解析：(1) 忽略自转，则由GMmR2＝mg0，解得星球质量M＝g0R2G；(2) 由万有引力提供向心力，则GMm(R＋h)2＝m⎝⎛⎭⎪⎫2πT2(R＋h)，且GM＝g0R2，解得h＝3gR2T24π2－R.(3) 由速度与周期公式：v＝2πT(R＋h)，解得v＝2πT3gR2T24π2＝32πgR2T.。
高考物理一轮专项基础训练：第21练《人造卫星》《宇宙速度》.pdf
第21练 人造卫星 宇宙速度 一、单项选择题（每小题只有一个选项符合题意） 1.不久前欧洲天文学就发现了一颗可能适合人类居住的行星，命名为“格利斯581C” .该行星的质量是地球的5倍，直径是地球的1.5倍.设想在该行星表面附近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为Ek1，在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的同质量的人造卫星的动能为Ek2，则为（ ）A.0.13B.0.3C.3.33D.7.52.一艘宇宙飞船在预定轨道上做匀速圆周运动，在该飞船的密封舱内，下列实验能够进行的是（ ）3.某人造卫星运动的轨道可近似看做是以地心为中心的圆.由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2，用Ek1、Ek2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则（ ）A. r1＜r2，Ek1＜Ek2B. r1＞r2，Ek1＜Ek2C. r1＜r2，Ek1＞Ek2D. r1＞r2，Ek1＞Ek2 4.银河系中的恒星中大约四分之一是双星.某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为T，S1到O点的距离为r1、S1到S2间的距离为r，已知引力常量为G.由此可求出S2的质量为（ ） A. B. C. D. 5.如图所示关于静止地球赤道上的物体A，贴着地面运行的人造卫星B，相对地球静止的人造卫星C，下列说法中正确的是（ ） A.物体A和卫星C具有相同的加速度，但均小于卫星B的加速度 B.卫星B的运行速度大于卫星C，卫星C的速度大于物体A C.卫星B的运行周期大于物体A，物体A的周期等于卫星C的周期 D.若它们的质量相等，则所受合外力量大的是卫星C （每小题有多个选项符合题意） 6.可以发射这样一颗人造地球卫星，使其圆轨道（ ） A.与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆 B.与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地面是静止的 D.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地面是运动的 7.在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则（ ） A.该卫星的发射速度必定大于11.2km/s B.卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s C.在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度 D.卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ 8.地球的同步卫星质量为m，离地面的高度为h，若地球的半径为R0，地球表面处的重力加速度为g0，地球自转角速度为ω0，则同步卫星所受的地球对它的万有引力的大小为（ ） A. B. C. D. 9.土卫十和土卫十一是土星的两颗卫星，都沿近似为圆周的轨道绕土星运动.其参数如表：卫星半径（m）卫星质量（kg）轨道半径（m）土卫十8.90×1042.01×10181.51×1018土卫十一5.70×1045.60×10171.51×103两卫星相比土卫十（ ）A.受土星的万有引力较大B.绕土星的圆周运动的周期较大C.绕土星做圆周运动的向心加速度较大D.动能较小 10.一颗在赤道上空运行的人造卫星，其轨道半径r=2R（R为地球半径），卫星的运动方向与地球自转方向相同.已知地球自转的角速度为ω，地球表面处的重力加速度为g. （1）求人造卫星绕地球转动的角速度； （2）若某时刻卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求它下次通过该建筑物上方需要的时间.11.计划发射一颗距离地面高度为地球半径R0的圆形轨道地球卫星，卫星轨道平面与赤道片面重合，已知地球表面的重力加速度为g. （1）求出卫星绕地心运动周期T； （2）设地球自转周期T0，该卫星绕地旋转方向与地球自转方向相同，则在赤道上一点的人能连续看到该卫星的时间是多少？12.我国首个月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施，大约用十年左右时间完成，这极大的提高了同学们对月球的关注程度.以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，请你解答： （1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动.试求出月球绕地球运动的轨道半径； （2）若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球，经过时间t，小球落回到抛出点.已知月球半径为R月，引力常量为G.试求出月球质量M月.13.侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为h，要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件下的情况全部拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？设地球半径为R，地面处的得力加速度为g，地球自转的周期为T.14.2003年8月29日，火星、地球和太阳处于三点一线，上演“火星冲日”的天象奇观.这是6万年来火星距地球最近的一次，与地球之间的距离只有5.576×107km，为人类研究火星提供了最佳时机.图示为美国宇航局最新公布的“火星冲日”的虚拟图.则有（ ） A.2003年8月29日，火星的线速度大于地球的线速度 B.2003年8月29日，火星的线速度小于地球的线速度 C.2004年8月29日，火星又回到了该位置 D.2004年8月29日，火星还没有回到该位置 15.宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用.已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行.设每个星体的质量均为m. （1）试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期； （2）假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？第21练 人造卫星 宇宙速度 1.C 2.C 解析 飞船在预定轨道上做匀速圆周运动，飞船内的一切物体都处于完全失重状态，与重力有关的现象都消失. 3.B 解析 卫星作近心运动，半径变小，速度变大. 4.D 解析 双星模型，两星间的万有引力提供向心力，角速度相等，质量与半径成反比. 5.B 6.CD 解析 万有引力提供向心力，卫星轨道的圆心与地心重合. 7.CD 8.BCD 9.BD 10.地球对卫星的万有引力提供做圆周运动的向心力，即，地同表面附近的重力加速度 把r=2R代入，解方程可得 （2）卫星下次通过该建筑物上方时，卫星比地球多转2πrad，所需时间 11.（1）万有引力提供向心力，则，得： （2）如图所示设人在B1位置刚好看见卫星出现在A1位置，最后在B2位置看到卫星从A2位置消失，OA1=2OB1， 有∠A1OB1=∠A2OB2=，从B1到B2时间为t，，则有 12.（1）根据万有引力定律和向心力公式： 解得： （2）设月球表面处的重力加速度为g月 解得： 13.侦察卫星绕地球做匀速圆周运动的周期设为T1，有： 地面处重力加速度为g1，有： ② 得到卫星的周期（其中r=h+R），地球自转的周期为T，在卫星绕行一周时，地球自转过的角度为，摄像机应拍摄赤道圆周的弧长 14.BD 15.（1）第一种形式下，以某个运动星体为研究对象，由万有引力定律和牛顿第二定律，得：，运动星体的线速度： ，周期为T，则有： （2）第二种形式星体之间的距离为r，则三个星体做圆周运动的半径为R′， 由于星体做圆周运动所需的向心力靠两个星体的万有引力的合力提供，由万有引力定律和牛顿第二定律，得：F合=， F向=所以星体之间的距离为.。
2021高考人教版物理每日一练：专题36 人造卫星、宇宙速度 (含解析)
专题36 人造卫星、宇宙速度1．[2019·全国卷Ⅲ](多选)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a 金、a 地、a 火，它们沿轨道运行的速率分别为v 金、v 地、v 火．已知它们的轨道半径R 金<R 地<R 火，由此可以判定( )A ．a 金>a 地>a 火B ．a 火>a 地>a 金C ．v 地>v 火>v 金D ．v 火>v 地>v 金2．[2020·荆州中学测试](多选)气象卫星是用来拍摄云层照片，观测气象资料和测量气象数据的．我国先后自行成功研制和发射了“风云Ⅰ号”和“风云Ⅱ号”两颗气象卫星，“风云Ⅰ号”卫星轨道与赤道平面垂直并且通过两极，称为“极地圆轨道”，每12 h 巡视地球一周．“风云Ⅱ号”气象卫星轨道平面在赤道平面内，称为“地球同步轨道”，每24 h 巡视地球一周，则“风云Ⅰ号”卫星比“风云Ⅱ号”卫星( )A ．角速度小B ．线速度大C ．万有引力大D ．向心加速度大3．[2020·安徽皖南八校联考]2019年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功发射了第四十五颗北斗导航卫星．该卫星属于地球静止轨道卫星．北斗卫星导航系统空间段计划有5颗地球静止轨道卫星，若地球的自转周期为T ，这些卫星在轨运行的线速度大小为v ，关于这些地球静止轨道卫星，下列说法正确的是( )A ．在赤道上空自东向西运动B ．运动的加速度大小均为2πv TC ．离地的高度均为vT 2πD ．它们的角速度，向心加速度和向心力的大小都相等4．[2020·云南玉溪一中月考]中国计划在2020年左右建成覆盖全球的北斗卫星导航系统．北斗卫星导航系统由静止轨道卫星(离地面高度约为36 000 km )、中圆地球轨道卫星(离地面高度约21 000 km )及其他轨道卫星组成．则( )A ．静止轨道卫星指相对地表静止，其可定位在北京正上空B ．中圆地球轨道卫星比地球同步卫星的运行速度更小C ．中圆地球轨道卫星运行周期大于24 hD ．静止轨道卫星的发射速度大于第一宇宙速度5．[2020·衡水中学调研](多选)使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度v 1，而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度v 2，v 2与v 1的关系是v 2＝2v 1，已知某星球半径是地球半径R 的13，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g 的16，地球的平均密度为ρ，不计其他星球的影响，则( )A ．该星球上的第一宇宙速度为3gR 3B ．该星球上的第二宇宙速度为gR 3C ．该星球的平均密度为ρ2D ．该星球的质量为8πR 3ρ816．[2020·唐山市测试](多选)2018年2月12日13时03分，我国在西昌卫星发射中心成功发射第五、六颗“北斗三号”全球组网卫星，完成了农历鸡年中国航天的“收官之战”．北斗导航系统中，某颗卫星绕地球做圆周运动，其向心加速度大小为a ，线速度大小为v ，万有引力常数为G ，由以上数据可知( )A ．该卫星轨道半径为a v 2B ．该卫星角速度大小为a vC ．该卫星的周期大小为2πv aD ．该卫星的质量为v 4Ga7．[2020·湖南师大附中摸底]2017年11月5日19时45分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十四、二十五颗北斗导航卫星．北斗卫星导航系统(BeiDou Na v igation Satellite System ' BDS )是中国自行研制的全球卫星导航系统．北斗卫星导航系统空间段由35颗卫星组成，其中5颗是地球同步卫星．关于同步卫星绕地球运动的相关物理量，下列说法正确的是( )A ．角速度等于地球自转的角速度B ．向心加速度大于地球表面的重力加速度C ．线速度大于第一宇宙速度D．运行周期一定大于月球绕地球运动的周期8．[2019·天津卷]2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”．已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的()A．周期为4π2r3GM B．动能为GMm2RC．角速度为Gmr3D．向心加速度为GMR29．[2020·保定摸底](多选)某半径为R的星球上，两极点处的重力加速度为g，是赤道上重力加速度的n倍，下列说法中正确的是()A．星球自转周期为2πnR (n－1)gB．星球自转周期为2πnR gC．星球的第一宇宙速度v＝gRD．星球的第一宇宙速度v＝gR n10．[2020·江淮十校联考]理论研究表明地球上的物体速度达到第二宇宙速度11.2 km/s时，物体就能脱离地球，又知第二宇宙速度是第一宇宙速度的2倍．现有某探测器完成了对某未知星球的探测任务悬停在该星球表面．通过探测到的数据得到该星球的有关参量：(1)其密度基本与地球密度一致．(2)其半径约为地球半径的2倍．若不考虑该星球自转的影响，欲使探测器脱离该星球，则探测器从该星球表面的起飞速度至少约为()A．7.9 km/s B．11.2 km/sC．15.8 km/s D．22.4 km/s11．[2020·南宁三中测试]科学家发现了一颗距离地球14光年的“另一个地球”沃尔夫，它是迄今为止在太阳系外发现的距离最近的宜居星球．沃尔夫的质量为地球的4倍，它围绕红矮星运行的周期为18天．设想从地球发射一颗科学探测卫星围绕沃尔夫表面运行．已知万有引力常量为G ，天体的环绕运动可看作匀速圆周运动．则下列说法正确的是( )A ．从地球发射该探测卫星的速度应该小于第三宇宙速度B ．根据沃尔夫围绕红矮星运行的运动周期可求出红矮星的密度C ．若已知围绕沃尔夫表面运行的探测卫星的周期和地球的质量，可近似求沃尔夫半径D ．沃尔夫绕红矮星公转和地球绕太阳公转的轨道半径的三次方之比等于⎝ ⎛⎭⎪⎫183652 12．[2020·银川一中](多选)假设若干年后，地球的半径变小了，但地球的质量不变、自转周期不变，则相对于现在( )A ．地球表面的重力加速度变小了B ．卫星的最小发射速度变小了C ．地球同步卫星的高度变大了D ．地球同步卫星绕地球做圆周运动的线速度大小不变13．(多选)同步卫星与地心的距离为r ，运行速度为v 1，加速度为a 1；地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球半径为R ，则下列各式正确的是( )A .a 1a 2＝r RB .a 1a 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫r R 2 C .v 1v 2＝r R D .v 1v 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫R r 12 14．[2020·江西红色六校联盟模拟]地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为F 1，向心加速度为a 1，线速度为v 1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)所受的向心力为F 2，向心加速度为a 2，线速度为v 2，角速度为ω2；地球同步卫星所受的向心力为F 3，向心加速度为a 3，线速度为v 3，角速度为ω3；地球表面重力加速度为g ，第一宇宙速度为v ，假设三者质量相等，则( )A ．F 1＝F 2>F 3B ．a 1＝a 2＝g>a 3C ．v 1＝v 2＝v>v 3D ．ω1＝ω3<ω215．[2020·全国卷Ⅰ]火星的质量约为地球质量的1/10，半径约为地球半径的1/2，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为( )A ．0.2B ．0.4C ．2.0D ．2.516．[2020·西安中学模拟](多选)如图所示，太阳系各行星可近似看成在同一平面内沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动．设天王星公转周期为T 1，公转半径为R 1；地球公转周期为T 2，公转半径为R 2.不计两行星之间的引力作用，万有引力常量为G ，当地球和天王星运行到太阳两侧，且三者排成一条直线时，下列说法正确的是( )A ．太阳的质量为4π2R 22GT 22B ．天王星公转速度大于地球公转速度C ．地球与天王星相距最近至少需经历T 1T 22(T 1－T 2)D ．天王星公转的向心加速度与地球公转的向心加速度之比为R 22R 2117．[2020·石家庄质检]如图所示，a 、b 、c 、d 为四颗地球卫星，a 静止在地球赤道表面还未发射，b 是近地轨道卫星，c 是地球同步卫星，d 是高空探测卫星．若b 、c 、d 的运动均可看作匀速圆周运动，下列说法正确的是( )A ．a 的向心加速度小于a 所在处的重力加速度B ．在相同时间内b 、c 、d 转过的弧长相等C ．c 在4小时内转过的圆心角为π6D ．d 的运动周期可能为20小时18．[2019·北京卷]2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)．该卫星( )A ．入轨后可以位于北京正上方B ．入轨后的速度大于第一宇宙速度C ．发射速度大于第二宇宙速度D ．若发射到近地圆轨道所需能量较少专题36 人造卫星、宇宙速度1．A 本题考查万有引力定律和匀速圆周运动，体现了物理模型建构、科学推理等核心素养．行星绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，即G Mm R 2＝ma向＝m v 2R ，解得a 向＝G M R 2，v ＝GM R ，由于R 金<R 地<R 火，所以a 金>a 地>a 火，v 金>v 地>v 火，选项A 正确．2．BD3．B 地球静止轨道卫星即为同步卫星，与地球的自转同步，则地球静止轨道卫星在赤道上空自西向东运动，A 错误；地球静止轨道卫星运动的加速度大小为a ＝ωv ＝2πv T ，B 正确；轨道半径为r ＝v T 2π，因此地球静止轨道卫星离地的高度为h ＝v T 2π－R (R 为地球半径)，要小于v T 2π，C 错误；所有地球静止轨道卫星的角速度、向心加速度大小都相等，但是质量不一定相等，所以向心力大小不一定相等，D 错误．4．D 静止轨道卫星，即地球同步卫星，其轨道平面在赤道平面，故不可能定位在北京正上空，A 错误；由题述知，中圆地球轨道卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，根据万有引力提供向心力可得G Mm r 2＝m v 2r 解得v ＝GM r ，可知中圆地球轨道卫星比同步卫星运行速度更大，B 错误；根据G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，解得T ＝2πr 3GM ，因中圆地球轨道卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，故中圆地球轨道卫星的运行周期小于地球同步卫星的运行周期，即T 中<24 h ，C 错误；第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，也是人造卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，故静止轨道卫星的发射速度大于第一宇宙速度，D 正确．5．BC6．BC 由万有引力定律可得G Mm r 2＝ma ＝m v 2r ＝m v ω＝m v 2πT ，解得半径r ＝v 2a ，角速度ω＝a v ，周期T ＝2πv a ，无法求卫星质量，故BC正确，AD 错误．7．A 同步卫星与地球自转同步，周期相同，角速度相同，A 正确；在地球表面GM R 2＝g ，在同步轨道上GM r 2＝a ，g >a ，B 错误；由GMm r 2＝m v 2r 得v ＝GM r ，r 大v 小，同步卫星的线速度小于第一宇宙速度，C 错误；同步卫星的周期为24 h ，月球的周期为30天，故D 错误．8．A 本题为天体运动中的人造卫星运动问题，考查了考生应用万有引力定律和圆周运动知识进行分析推理的能力．物理核心素养中的模型建构、运动与相互作用观念等要素在本题中均有体现．题目以嫦娥四号探测器的发射与运行为背景，厚植着深深的爱国情怀．探测器围绕月球做匀速圆周运动，月球对探测器的引力充当向心力，则G Mm r 2＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T 2r ＝ma 向，解得a 向＝G M r 2，T ＝2π r 3GM ，ω＝GM r 3，E k ＝12m v 2＝GMm 2r ，故A 项正确．9．AC 在两极处有mg ＝GMm R 2，在赤道上有GMm R 2＝g n m ＋m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2R ，解得T ＝2πnR (n －1)g，A 正确，B 错误；星球的第一宇宙速度为物体近地飞行时的速度由mg ＝m v 2R ，得v ＝gR ，C 正确，D 错误．10．D 11.C 12.CD 13.AD 14.D15．B 设物体的质量为m ，地球的质量为M 地，地球半径为R 地，地球对该物体的引力大小为F 地，火星的质量为M 火，火星半径为R 火，火星对该物体的引力大小为F 火．根据万有引力定律得F 地＝GM 地m R 2地，F 火＝GM 火m R 2火，根据题意知，R 地＝2R 火，M 地＝10M 火，联立解得F 火F 地＝0.4，故B 正确，A 、C 、D 项错误．16．CD17．A 在地球赤道上随地球自转的物体a 的自转周期与同步卫星的自转周期相同，根据a ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 可知，a 的向心加速度比同步卫星c 的向心加速度小，因为同步卫星c 的轨道半径r ≈36 000 km ＋6 400 km ≈42 400 km ，周期T ≈24 h 代入得向心加速度约为0.23 m/s 2，所以a 的向心加速度小于a 所在处的重力加速度(约为9.8 m/s 2)，故A 正确；卫星具有“高轨、低速、大周期”的特点，所以相同的时间内b 转过的弧长最大，d 转过的孤长最小，故B 错误；c 的周期为24 h ，在4 h内转过的圆心角为π3，故C 错误；d 的运动周期大于24小时，故D 错误．18．D 本题考查了有关人造卫星、宇宙航行的知识以及万有引力定律在航天中的应用，体现了对考生综合分析能力和科学推理能力的考查．因地球静止轨道卫星(同步卫星)的运行轨道在地球赤道正上方，故该北斗导航卫星入轨后不能位于北京正上方，选项A 错误；第一宇宙速度在数值上等于地球近地卫星的线速度，由万有引力提供向心力GMm r 2＝m v 2r ，可得v ＝GM r ，同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，则同步卫星入轨后的速度小于第一宇宙速度，故选项B 错误；地球卫星的发射速度应大于等于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，选项C 错误；近地卫星的高度小，发射时所需的能量较少，故选项D 正确．。
2019届物理二轮 人造卫星 宇宙速度 专题卷(全国通用)
2019届物理二轮人造卫星宇宙速度专题卷（全国通用）1.[2019·石家庄二中模拟]下列有关地球卫星说法正确的是()A.在低纬度发射卫星可以借助地球的自转,更多地节省能量B.北京地区正上方可以放置一颗定点同步卫星C.卫星因受微弱阻力影响,轨道变低,在低轨道上的速度会小于在高轨道上的速度D.只要提高卫星的速度,卫星的周期就可以减小2.若某航天器变轨后仍绕地球做匀速圆周运动,但动能增大为原来的4倍,则变轨后()A.向心加速度变为原来的8倍B.周期变为原来的C.角速度变为原来的4倍D.轨道半径变为原来的图Z4-13.如图Z4-1所示,我国发射“天宫一号”时,先将实验舱发送到一个椭圆轨道上,其近地点M距地面200 km,远地点N距地面362 km,进入该轨道正常运行时,其周期为T1,通过M、N两点时的速率分别是v1、v2,加速度分别为a1、a2.当某次通过N 点时,地面指挥部发出指令,点燃实验舱上的发动机,使其在短时间内加速后进入离地面362 km的圆形轨道,绕地球做匀速圆周运动,周期为T2,这时实验舱的速率为v3,加速度为a3.比较在M、N、P三点正常运行时(不包括点火加速阶段)的速率大小和加速度大小及在两个轨道上运行的周期大小,下列结论正确的是() A.v1>v3 B.v2>v1C.a3>a2D.T1>T2图Z4-24.某同学根据测得的不同卫星绕地球做圆周运动的半径r与角速度ω的关系作出如图Z4-2所示图像,则可求得地球质量为(已知引力常量为G)()A.B.C.D.5.[2018·郑州模拟] 2017年11月21日,我国以“一箭三星”方式将吉林一号视频04、05、06星成功发射.其中吉林一号04星的工作轨道高度约为535 km,比同步卫星轨道低很多,同步卫星的轨道又低于月球的轨道,其轨道关系如图Z4-3所示.下列说法正确的是()图Z4-3A.吉林一号04星的发射速度一定小于7.9 km/sB.同步卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球的角速度大C.吉林一号04星绕地球运行的周期比同步卫星的周期大D.所有卫星在运行轨道上完全失重,重力加速度为零6.我国建立在北纬43°的内蒙古赤峰草原天文观测站在金鸽牧场揭牌并投入使用,该天文观测站应用了先进的天文望远镜.现有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星,一位观测员在对该卫星的天文观测时发现:每天晚上相同时刻该卫星总能出现在天空正上方同一位置.已知地球质量为M,地球自转的周期为T,地球半径为R,引力常量为G.关于这颗卫量,下列说法正确的是()A.该卫星一定在同步卫星轨道上B.该卫星轨道平面与地球北纬43°纬线平面共面C.该卫星可出现在满足轨道半径r=(n=1,2,3,…)的任一轨道上D.该卫星可出现在满足轨道半径r=(n=1,2,3,…)的部分轨道上技能提升图Z4-47.[2019·中原名校联考]如图Z4-4所示,质量均为m的卫星A、B用长为l的轻绳连接,以相同角速度ω绕某小行星运行,绳始终沿半径方向.若已知卫星A的轨道半径为r(r=2l),该小行星质量为M,引力常量为G,忽略A、B间的万有引力,则绳中拉力T和卫星角速度ω分别为()A.T=0,ω=B.T=0,ω=C.T=,ω=D.T=,ω=图Z4-58.如图Z4-5所示,卫星携带一探测器在半径为3R(R为地球半径)的圆轨道上绕地球飞行.在a点,卫星上的辅助动力装置短暂工作,将探测器沿运动方向射出(设辅助动力装置喷出的气体质量可忽略).之后卫星沿新的椭圆轨道运动,其近地点b距地心的距离为nR(n略小于3),已知地球质量为M,引力常量为G,则卫星在椭圆轨道上运行的周期为()A.π(3+n)RB.π(3+n)RC.6πRD.πR9.(多选)[2018·湖南张家界三模] 2018年7月27日发生了“火星冲日”现象,我国整夜可见.“火星冲日”是指火星、地球和太阳几乎排列成一线,地球位于太阳与火星之间,此时火星被太阳照亮的一面完全朝向地球,所以明亮而易于观察.地球和火星绕太阳公转的方向相同,轨迹都可近似为圆,火星公转轨道半径为地球的1.5倍,则()A.地球的公转周期比火星的公转周期小B.地球的运行速度比火星的运行速度小C.“火星冲日”现象每年都会出现D.地球与火星的公转周期之比为∶图Z4-610.(多选)[2018·广东七校联考]地球赤道上的重力加速度为g,物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a,卫星甲、乙、丙在如图Z4-6所示三个椭圆轨道上绕地球运行,卫星甲和乙的运行轨道在P点相切.以下说法中正确的是()A.如果地球自转的角速度突然变为原来的倍,那么赤道上的物体将会恰好“飘”起来B.卫星甲、乙经过P点时的加速度大小相等C.卫星甲的周期最大D.三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度挑战自我图Z4-711.(多选)[2019·湖南长沙联考]如图Z4-7所示,已知地球的一颗同步卫星信号最多覆盖地球赤道上的经度范围为2α,另一颗其他卫星信号最多覆盖赤道上的经度范围为2β(图中未画出),α>β,两颗卫星围绕地球转动的方向相同,不考虑两卫星间的影响.某时刻另一颗卫星位于地球和同步卫星连线之间的某一位置.下列说法正确的是()A.另一颗卫星的周期为24小时B.同步卫星和另一颗卫星的线速度之比为小时,另一颗卫星再次到达地球和同步卫星连线中间某一位置C.至少经过-D.经过相同时间,同步卫星与另一颗卫星半径扫过的面积的比值为12.物体在万有引力场中具有的势能叫作引力势能.若取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为m0的质点距质量为M0的引力源中心为r0时,其引力势能E=-(式中G为引力常量).如图Z4-8所示,一颗质量为m的人造地球卫星在p离地面高度为h的圆形轨道上环绕地球飞行,已知地球的质量为M,地球半径为R.(1)该卫星在距地面高度为h的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动时的周期为多少?(2)该卫星在距地面高度为h的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动时的动能为多少?(3)假定在地球表面的该卫星要想挣脱地球引力的束缚,卫星发动机至少要做多少功?图Z4-8专题训练(四)1.A[解析]在低纬度发射卫星可以借助地球的自转,更多地节省能量,选项A正确;同步卫星只能在地球赤道的正上方,选项B 错误;卫星因受微弱阻力影响,轨道变低,由v=可知,在低轨道上的速度大于在高轨道上的速度,选项C错误;提高卫星的速度,卫星做离心运动到较高轨道,周期变大,选项D 错误.2.B[解析]由题意可知E k=4E k0,所以v=2v0,根据G=m可得,v=,所以轨道半径r=,选项D错误;由公式a n=可得,==16,选项A错误;由公式T=可得,=×=×=,选项B正确:由公式ω=可得,=×=×=8,选项C错误.3.A[解析]根据开普勒第二定律可知,v1>v2,选项B 错误;根据万有引力提供向心力,有G=ma,所以a3=a2,选项C错误;根据开普勒第三定律,轨道半径大则周期大,所以T1<T2,选项D 错误;设在M点做匀速圆周运动的速度为v0,则v0<v1,根据G=m可得v=,则v0>v3,所以v1>v3,选项A正确.4.A[解析]根据G=mω2r,得r3=GM,可知图线的斜率为GM,由图像可知GM=,解得M=,选项A正确.5.B[解析]第一宇宙速度是7.9 km/s,这是卫星的最小发射速度,选项A错误;卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,有G=mω2r,故ω=,同步卫星离地球较近,同步卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球的角速度大,选项B正确;卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,有G=m r,故T=,吉林一号04星离地球较近,吉林一号04星绕地球运行的周期比同步卫星的周期小,选项C错误;所有卫星都做匀速圆周运动,在运行轨道上完全失重,但重力加速度不为零,选项D 错误.6.D[解析]该卫星一定不是同步卫星,因为同步卫星只能定点于赤道的正上方,选项A错误;卫星的轨道平面必须过地心,不可能与地球北纬43°纬线平面共面,选项B错误;该卫星的周期可能为T'=(n=1,2,3,…),根据G=m r,解得r=(n=1,2,3,…),该卫星可出现在满足这个表达式的部分轨道上,这部分轨道应能与观察员所在地点共面,选项C错误,D正确.7.C[解析]对卫星A,有-T=mω2·2l,对卫星B,有+T=mω2·3l,联立解得T=,ω=,选项C正确.8.B[解析]设卫星在圆轨道上运行时的周期为T1,根据万有引力提供向心力,有G=m(3R),设在椭圆轨道上运行的周期为T2,根据开普勒第三定律得=,联立解得T2=π(3+n)R,选项B正确.9.AD[解析]已知火星公转轨道半径为地球的1.5倍,由G=m r,可得T=2π,轨道半径越大,则周期越大,故火星的公转周期比地球的公转周期大,A 正确;由G=m,可得v=,轨道半径越大,则线速度越小,故火星的运行速度比地球的运行速度小,B错误;根据T=,可得火地=火地=,地球公转周期为1年,而火星的公转周期大于1年,所以不是每年都会出现火星冲日现象,C错误,D正确.10.BC[解析]赤道上物体随地球自转时,有G-mg=ma,a=R,若物体恰好“飘”起来,则有G=ma',a'=ω2R,所以a'=g+a,=,选项A错误;根据牛顿第二定律得G卫=m卫a卫,可得卫星的加速度a卫=,卫星甲、乙分别经过P点时,r相同,则加速度大小相等,选项B正确;根据开普勒第三定律知,卫星甲的周期最大,选项C 正确;对于沿圆轨道运动的卫星来说,有v=,当轨道半径等于地球半径时,运行速度最大,且等于第一宇宙速度,而以三个卫星远地点到地球球心为半径做匀速圆周运动的速度均小于第一宇宙速度,但三个卫星在远地点需要加速才能变轨成以远地点到地球球心为半径的圆轨道,所以三个卫星在远地点的速度一定小于第一宇宙速度,选项D错误.11.AD[解析]设地球的半径为R,由几何关系知,同步卫星和另一颗卫星的轨道半径分别为和,由开普勒第三定律得=,则另一颗卫星的周期=24×小时,选项A正确;同步卫星和另一颗卫星的线速度之比T2==,选项B错误;设经时间t,另一颗卫星再次到达地球和同步卫星中间小时,选项C错误;在时间t内卫星半径扫过的面积某处,有-=1,解得t=-S=·πr2=,则两星扫过的面积之比为,选项D正确.12.(1)2π(2)(3)[解析](1)卫星在高度为h处飞行时,有G=m(R+h)解得周期T=2π(2)根据万有引力提供向心力,有G=m解得v=卫星的动能E k=mv2=(3)根据引力势能的表达式E p=-地球表面的卫星具有的引力势能E1=-以无穷远外引力势能为零,卫星发动机做的功至少要使卫星脱离地球的影响而到达重力势能为零的位置,所以发动机做功的最小值W=ΔE p=0-E1=。
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2019-2020年人造卫星、宇宙速度》练习卷B一、选择题（每小题中至少有一个选项是正确的）1．如图1所示，a 、b 、c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a 、b 质量相同，且小于c 的质量，则 （ ） A ．b 所需向心力最小B ．b 、c 周期相等，且大于a 的周期C ．b 、c 的向心加速度相等，且大于a 的向心加速度D ．b 、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度2．绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星内，其内物体处于完全失重状态，物体 （ ） A ．不受地球引力作用 B ．所受引力全部用来产生向心加速度 C ．加速度为零 D ．物体可在飞行器悬浮3．两个行星各有一个卫星绕其表面运行，已知两个卫星的周期之比为1∶2，两行星半径之比为2∶1 ，则 （ ）A ．两行星密度之比为4∶1B ．两行星质量之比为16∶1C ．两行星表面处重力加速度之比为8∶1D ．两卫星的速率之比为4∶14．地球上有两位相距非常远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗人造卫星到地球中心的距离可能是（ ） A ．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离一定相等B ．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍C ．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等D ．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍5．卫星在到达预定的圆周轨道之前，最后一节运载火箭仍和卫星连接在一起，卫星先在大气层外某一轨道a 上绕地球做匀速圆周运动，然后启动脱离装置，使卫星加速并实现星箭脱离，最后卫星到达预定轨道．星箭脱离后 （ ）A ．预定轨道比某一轨道a 离地面更高，卫星速度比脱离前大B ．预定轨道比某一轨道a 离地面更低，卫星的运动周期变小C ．预定轨道比某一轨道a 离地面更高，卫星的向心加速度变小D ．卫星和火箭仍在同一轨道上运动，卫星的速度比火箭大6．已知万有引力常量G ，某行星的半径和绕该星表面运行的卫星的周期，可以求得下面哪些量？ （ ）A ．该行星的质量B ．该行星表面的重力加速度C ．该行星的同步卫星离其表面的高度D ．该行星的第一宇宙速度7．设地面附近重力加速度为g ， 地球半径为R 0，人造地球卫星圆形运行轨道半径为R ，那么以下说法正确的是： ( )A ．卫星在轨道上向心加速度大小为g RR 22B ．卫星在轨道上运行速度大小为R gR 20C ．卫星运行的角速度大小为gR R 203D ．卫星运行的周期为gR R 2032。
8．地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为F 1，向心加速度为a 1，线速度为v 1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）所受的向心力为F 2，向心加速度为a 2，线速度为v 2，角速度为ω2；地球同步卫星所受的向心力为F 3，向心加速度为a 3，线速度为v 3，角速度为ω3；地球表面重力加速度为g ，第一宇宙速度为v ，假设三者质量相等，则 （ ） A ．F =F ＞F B ．a =a =g ＞a C ．v =v =v ＞v D ．ω=ω＜ω图19．地球同步卫星到地心的距离r 可由r 3=2224 c b a 求出.已知式中a 的单位是m ，b 的单位是s ，c 的单位是m/s 2，则 （ ） A ．a 是地球半径，b 是地球自转的周期，c 是地球表面处的重力加速度 B ．a 是地球半径，b 是同步卫星绕地心运动的周期，c 是同步卫星的加速度 C ．a 是赤道周长，b 是地球自转的周期，c 是同步卫星的加速度 D ．a 是地球半径，b 是同步卫星绕地心运动的周期，c 是地球表面处的重力加速度10．根据观测，某行星外围有一模糊不清的环，为了判断该环是连续物还是卫星群，测出了环中各层的线速度v 的大小与该层至行星中心的距离R ，则以下判断中正确的是（ ） A ．若v 与R 成正比，则环是连续物 B ．若v 与R 成反比，则环是连续物C ．若v 2与R 反比，则环是卫星群D ．若v 2与R 正比，则环是卫星群二、填空题11．某一星球的第一宇宙速度为v ，质量为m 的宇航员在这个星球表面受到的重力为G ，由此可知这个星球的半径是_______。
12．某人站在星球上以速度v 1竖直上抛一物体，经t 秒后物体落回手中，已知星球半径为R ，现将此物沿星球表面平抛，要使其不再落回球，则抛出的速度至少为 。
13．天文学家根据天文观测宣布了下列研究成果：银河系中可能存在一个大“黑洞”，接近“黑洞”的所有物质，即使速度等于光速也被“黑洞”吸入，任何物体都无法离开“黑洞”。
距离“黑洞”r =6.0×1012 m 的星体以v =2×106m/s 的速度绕其旋转，则“黑洞”的质量为_______。
引力常量G =6.67×10-11 N·m 2/kg 2.14．假设站在赤道某地的人，恰能在日落后4小时的时候，恰观察到一颗自己头顶上空被阳光照亮的人造地球卫星，若该卫星是在赤道所在平面内做匀速圆周运动，又已知地球的同步卫星绕地球运行的轨道半径约为地球半径的6.6倍，试估算此人造地球卫星绕地球运行的周期为_________s 。
三、计算题15．某星球上，宇航员用弹簧秤称得质量为m 的物体重量为F ，乘宇宙飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得环绕周期为T ，试求该星球的质量。
16．一组太空人乘太空穿梭机，去修理位于离地球表面6.5×105m 的圆形轨道上的哈勃太空望远镜H 。
机组人员使穿梭机S 进入与H 相同的轨道并关闭推动火箭，而望远镜则在穿梭机前方数公里处，如图所示，设G 为引力常数，而M E 为地球质量。
（已知：地球半径为6.4×106m ）。
⑴在穿梭机内，一质量为70kg 的太空人的视重是多少？ ⑵计算轨道上的重力加速度、速率和周期。
17．侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运动，它的运动轨道距地面高度为h ,要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件下的情况全都拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？设地球的半径为R ，地面处的重力加速度为g ，地球自传的周期为T 。
18．已知物体从地球上的逃逸速度（第二宇宙速度）v 2=EER GM 2，其中G 、M E 、R E 分别是引力常量、地球的质量和半径.已知G =6.67×10-11 N ·m 2/kg 2,c =2.9979×108 m/s.求下列问题：(1)逃逸速度大于真空中光速的天体叫做黑洞，设某黑洞的质量等于太阳的质量M =1.98×1030 kg ，求它的可能最大半径（这个半径叫Schwa r zchild 半径）（2）在目前天文观测范围内，物质的平均密度为10-27 kg/m 3,如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体，其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c ,因此任何物体都不能脱离宇宙，问宇宙的半径至少多大？《人造卫星、宇宙速度》测验题B 参考答案一、选择题1、ABD2、BD3、ACD4、C5、C6、ABD7、ABD8、D9、AD 10、AC二、填空题11、r =mv 2/G 12、tRV 12 13、3.6×1035 14、1.4×104三、计算题15、m 物体的重量等于万有引力，设星球半径为R ，飞船质量M /，2GMmF R=， 飞船绕该星球飞行时，万有引力提供向心力：222'4'Mm G m R R T π=，得：434316T F M Gm π=。
16、⑴视重为0。
⑵2'()E M m mg GR h =+，所以2'()E GM g R h =+，得2'8.2/g m s =。
有：2222()()()E GM m mv m R h R h R h T π==+++，mg RmM G E =2所以h R gR v +=2=7.17m/s ，232)(4gR h R T +=π=5.8×103s 。
17、侦察卫星绕地球做匀速圆周运动的周期设为T 1，则21224T r mr G M m π=，地面处的重力加速度为g ，则20R GM m =m 0g ，由上述两式得T 1=gr R32π，其中r =h+R 。
θ=2πT T 1，摄像机应拍摄赤道圆周的弧长为s =R θ，s =gR h T 32)(4+π。
18、（1）由题目所提供的信息可知，任何天体均存在其所对应的逃逸速度v 2=RGM2，其中M 、R 为天体的质量和半径.对于黑洞模型来说，其逃逸速度大于真空中的光速，即v 2＞c ,所R ＜2830112)109979.2(1098.1107.622⨯⨯⨯⨯⨯=-c GM m=2.94×103 m 。
故最大半径为2.94×103 m.。
（2）M =ρ·34πR 3，其中R 为宇宙的半径，ρ为宇宙的密度，则宇宙所对应的逃逸速度为v 2=RGM2，由于宇宙密度使得其逃逸速度大于光速c ，即v 2＞c ，则R ＞G c πρ832=4.01×1026 m ，合4.24×1010光年。
即宇宙的半径至少为4.24×1010光年。
附送：义务教育课程标准实验教科书小学音乐第一册第八课小小音乐家(3课时)设计:王彬彬齐丽华朱丽娅制作:范允助一、教学内容表演：《法国号》《布娃娃弹琴》聆听：《号手与鼓手》《会跳舞的洋娃娃》《星光圆舞曲》编创与活动：音的长短走走跳跳二、教学理念与思路本堂课的教学设计，我从低年级学生的生理、心理特点出发，依据新课标的要求，大胆进行探索，以学生为主体，采用看（听）－－体验－－创作表演，引导学生自己去感受，理解，表现音乐。
本堂课我主要分三课时来完成。
第一课时重点放在学唱歌曲，表现歌曲《法国号》上，并结合游戏、生活实践感知音的长短。
第二课时重点采用听唱法学习歌曲《布娃娃弹琴》，并聆听表演《号手与鼓手》。
第三课时重点是欣赏《会跳舞的洋娃娃》和《星光圆舞曲》，在感受、理解乐曲的基础上进行创作表演。
三、教材分析2019-2020年人音版一年级上《小小音乐家(共三课时)》教学设计1、《星光圆舞曲》是美国作曲家布雷纳德创作的。
乐曲为G大调，节拍，进行曲速度，其结构为变奏曲式。
主题第一次出现时，表现了星空月夜的安谧与宁静。
变奏（一）：音响显得丰满，力度有所加强。
变奏（二）：情绪激动，表现出对美好夜晚的赞叹。
变奏（三）：分解主、属和弦的旋律进行为音乐增添活力。