人教版高中物理必修二课时作业10.docx

高中物理学习材料1．关于宇宙速度，下列说法正确的是( )A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度【解析】第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星绕地球飞行的最大速度，A对，B错；第二宇宙速度是在地面上发射物体，使之成为绕太阳运动或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，C错；第三宇宙速度是在地面上发射物体，使之飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度，D错．【答案】 A2．(2012·广州高一检测)关于人造地球卫星，下列说法正确的是( ) A．运行的轨道半径越大，线速度也越大B．其发射速度可以达到16.7 km/sC．卫星绕地球做匀速圆周运动的速度不能大于7.9 km/sD．卫星在降落过程中向下减速时处于超重状态【解析】由v＝GMr知，卫星的轨道半径越大，线速度越小，A错；人造地球卫星的发射速度在7.9 km/s到11.2 km/s之间，B错；卫星绕地球做匀速圆周运动的速度小于或等于7.9 km/s，C对；卫星向下减速时的加速度方向向上，处于超重状态，D对．【答案】CD3．(2013·泰安高一期末)设两人造地球卫星的质量比为1∶2，到地球球心的距离比为1∶3，则它们的( )A．周期比为3∶1 B．线速度比为3∶1C．向心加速度比为1∶9 D．向心力之比为1∶18【解析】设地球质量M、人造地球卫星质量m，由F万＝F向得GMmr2＝mv2r得v＝GMr故v1v2＝r2r1＝31，B对；由a＝GMr2得a1a2＝(r2r1)2＝91，C错；由F向＝ma得F向1F向2＝m1a1m2a2＝12×91＝92.D错；由T＝2πr3GM得T1T2＝＝1313，A错．【答案】 B4．2011年11月3日，用于交会对接的目标飞行器“天宫一号”，经过第4圈和第13圈两次变轨，调整至距地球343 km的近圆轨道上．若地球的质量、半径和引力常量G均已知，根据以上数据可估算出“天宫一号”飞行器的( ) A．运动周期B．环绕速度C．角速度D．所受的向心力【解析】设地球的质量、半径分别为M和R，则“天宫一号”的轨道半径r＝R＋h，由G Mmr2＝mv2r＝mrω2＝mr(2πT)2得，v＝GMr，ω＝GMr3，T＝2πr3GM，A、B、C正确；由于不知“天宫一号”的质量，它所受到的向心力大小不能确定，D错．【答案】ABC5．关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通信卫星的说法，正确的是( ) A．若其质量加倍，则轨道半径也要加倍B．它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播C．它以第一宇宙速度运行D．它运行的角速度与地球自转角速度相同【解析】由G Mmr2＝mv2r得r＝GMv2，则轨道半径与卫星质量无关，A项错；同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合，即在赤道上空运行，不能在北京上空运行，B项错；第一宇宙速度是卫星在最低圆轨道上运行的速度，而地球同步卫星是在高轨道上运行，其运行速度小于第一宇宙速度，C项错；所谓“同步”就是卫星保持与地面位置相对静止，所以同步卫星的角速度与地球自转角速度相同．故正确选项为D.【答案】 D6．宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，若从宇宙飞船上与宇宙飞船相对静止释放一个物体，关于物体的运动情况，下列说法中正确的是( ) A．物体做匀速直线运动 B．物体做平抛运动C．物体做自由落体运动 D．物体做匀速圆周运动【解析】由于物体的速度与宇宙飞船相同，所受引力等于所需的向心力，因此做匀速圆周运动．【答案】 D7．(2012·淮南高一期末)在地球大气层外有很多太空垃圾绕地球做匀速圆周运动，每到太阳活动期，由于受太阳的影响，地球大气层的厚度开始增加，从而使得部分垃圾进入大气层，开始做靠近地球的向心运动，产生这一结果的原因是( )A．由于太空垃圾受到地球引力减小而导致的向心运动B．由于太空垃圾受到地球引力增大而导致的向心运动C．由于太空垃圾受到空气阻力而导致的向心运动D．地球引力提供了太空垃圾做圆周运动所需的向心力，故产生向心运动的结果与空气阻力无关【解析】做匀速圆周运动的太空垃圾，满足G Mmr2＝mv2r，由于阻力作用，假定其半径不变，其速度变小，则G Mmr2＞mv2r，可知太空垃圾必做向心运动，其轨道半径必减小．由于太空垃圾到地心距离慢慢变化，其运动仍可看做匀速圆周运动．【答案】 C8．用m表示地球通信卫星(同步卫星)的质量，h表示它离地面的高度，R0表示地球的半径，g0表示地球表面处的重力加速度，ω0表示地球自转的角速度，则通信卫星所受到的地球对它的万有引力的大小是( )A．等于0 B．C．等于m3R20g0ω40D．以上结果均不对【解析】根据万有引力定律，有，又因为GM＝R20g0，所以，地球对通信卫星的万有引力提供卫星的向心力，所以＝mω20(R0＋h)，GM＝ω20(R0＋h)3.又因GM＝R20g0，所以有R0＋h＝3R20g0ω2，因而F＝mω203R20g0ω2＝m3R20g0ω40.【答案】BC9．2011年11月3日和14日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器顺利完成两次交会对接．关于它们的交会对接，以下说法正确的是( ) A．飞船在同轨道上加速直到追上“天宫一号”完成对接B．飞船从较低轨道，通过加速追上“天宫一号”完成对接C．在同一轨道上的“天宫一号”通过减速完成与飞船的对接D．若“神舟八号”与“天宫一号”原来在同一轨道上运动，则不能通过直接加速或减速某飞行器的方式完成对接【解析】“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器正确对接的方法是处于较低轨道的“神舟八号”飞船在适当位置通过适当加速，恰好提升到“天宫一号”目标飞行器所在高度并与之交会对接．若“神舟八号”与“天宫一号”原来在同一轨道上运动，后面的飞行器加速会上升到较高运动轨道，前面的飞行器减速会下降到较低的运动轨道，这样都不会完成交会对接．综上所述，A、C错误，B、D正确．【答案】BD10．2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A 点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图6－5－7所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有( )A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B．在轨道Ⅱ上经过A的动能等于在轨道Ⅰ上经过A的动能C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度图6－5－7【解析】根据开普勒第二定律，近地点的速度大于远地点的速度，选项A 正确；由Ⅰ轨道变到Ⅱ轨道，需要在A点减速，选项B错误；根据开普勒第三定律，R3T2＝k，R2＜R1，所以T2＜T1，选项C正确；在轨道Ⅱ上经过A点与在轨道Ⅰ上经过A点时航天飞机受力一定，即F＝G Mmr2，由a＝Fm可知选项D错误．【答案】AC11. 恒星演化发展到一定阶段，可能成为横行世界的“侏儒”——中子星，中子星的半径很小，一般为7 km～20 km，但它的密度大得惊人．若某中子星的密度为1.2×1017kg/m3，半径为10 km，那么该中子星的第一宇宙速度约为多少？(G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)(结果保留两位有效数字)【解析】中子星的第一宇宙速度即为它表面卫星的环绕速度，此时卫星的轨道半径可近似认为是中子星的半径，且中子星对卫星的万有引力充当卫星的向心力，由G MmR2＝mv2R，得：v＝GMR，又M＝ρV＝ρ43πR3，解得v＝R 4πGρ3＝1×104×4×3.14×6.67×10－11×1.2×10173m/s＝5.8×107 m/s＝5.8×104 km/s【答案】 5.8×107 m/s或5.8×104 km/s12．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赤道上在日照条件下的地方全都拍摄下来，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？设地球半径为R，地面上的重力加速度为g，地球自转周期为T.【解析】侦察卫星环绕地球一周，通过有日照的赤道一次，在卫星一个周期时间(设为T1)内地球自转的角度为θ，只要θ角所对应的赤道弧长能被拍摄下来，则一天时间内，地面上赤道上在日照条件下的地方都能被拍摄下来．设侦察卫星的周期为T1，地球对卫星的万有引力为卫星做圆周运动的向心力，卫星的轨道半径r＝R＋h，根据牛顿第二定律，则＝m(R＋h)4π2T21，①在地球表面的物体重力近似等于地球的万有引力，即mg＝G MmR2. ②①②联立解得侦察卫星的周期为T1＝2πRR＋h3g，已知地球自转周期为T，则卫星绕行一周，地球自转的角度为θ＝2πT1T，摄像机应拍摄赤道圆周的弧长为θ角所对应的圆周弧长，应为s＝θ·R＝2πT1T ·R＝2πRT·2πRR＋h3g＝4π2TR＋h3g.【答案】4π2TR＋h3g。