高中物理 第六章 5 宇宙航行练习(含解析)新人教版必修2
1 5.宇宙航行 基础巩固 1.关于如图所示的三颗人造地球卫星,下列说法正确的是( ) ①卫星可能的轨道为a、b、c ②卫星可能的轨道为a、c ③同步卫星可能的轨道为a、c ④同
步卫星可能的轨道为a
A.①③ B.②④ C.②③ D.①④ 解析:卫星的轨道平面可以在赤道平面内,也可以和赤道平面垂直,还可以和赤道平面成任一角度。但是由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力,所以地心必须是卫星圆轨道的圆心,因此卫星可能的轨道一定不会是b。同步卫星只能位于赤道的正上方,所以同步卫星可能的轨道为a。综上所述,正确选项为B。 答案:B
2.神舟十一号飞船成功进入目标轨道,要使神舟十一号飞船追上天宫二号空间实验室完成交会对接,则( ) A.只能从较低轨道上加速 B.只能从较高轨道上加速 C.只能从天宫二号同一高度的轨道上加速 D.无论在什么轨道上,只要加速就行 解析:当神舟十一号开始加速时,神舟十一号由于速度增大,故将向高轨道偏移,所以神舟十一号为了追上天宫二号,只能从低轨道上加速,A项正确。 答案:A
3.(多选)气象卫星风云一号是一种极地圆轨道卫星,它大约每1.7 h绕地球一周;风云二号卫星是一种地球同步卫星,它每24 h绕地球一周。则下列说法正确的是( ) A.风云一号卫星轨道平面与某一固定经度圈一直共面 B.风云二号卫星轨道平面与零度纬线一直共面 C.风云二号卫星可以进行全球气象监测,而风云一号不能 D.风云一号卫星比风云二号卫星向心加速度大 解析:因为地球在自转,风云一号卫星轨道平面不会与某一固定经度圈一直共面,可进行全球气象监测,而风云二号卫星为同步卫星,所以一直和零度纬线共面,但只能监测赤道左右一些区域,A、C错 2
误,B正确;根据风云二号卫星周期大于风云一号卫星的周期,可知风云二号卫星高于风云一号卫星,所以风云一号卫星比风云二号卫星向心加速度大,D正确。 答案:BD
4.(多选)地球半径为R,地面上重力加速度为g,在高空绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,其线速度的大小可能是 ( ) A
C 解析:v,速度越大。 当轨道半径等于地球半径时,速度最大,即vmaxGM=gR2,所以vmax 答案:BC
5.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,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.3.5 km/s B.5.0 km/s C.17.7 km/s D.35.2 km/s
解析:设地球质量M,半径R。v ≈3.5km/s,选项A正确。 答案:A
6.嫦娥二号月球探测器在环绕月球运行的过程中,设探测器运行的轨道半径为r,运行速率为v,当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时( ) A.r、v都将略为减小 B.r、v都将保持不变 C.r将略为减小,v将略为增大 D.r将略为增大,v将略为减小
解析:飞船在轨道上飞行时F万=F向,,v不变但M增加,即F万增加,但F向不变,这就导致了F万>F向,飞船要做近心运动,所以r略为减小,在新轨道上的运行速
度v就略为增大。 3
答案:C 7.我国成功发射嫦娥四号,探测器实现人类首次在月球背面软着陆,开展原位探测和巡视探测,让月球背面露真颜。设想嫦娥四号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动,发射的月球车在月球软着陆后,自动机器人在月球表面上沿竖直方向以初速度v0抛出一个小球,测得小球经时间t落回抛出点,已知月球半径为R,引力常量为G,月球质量分布均匀,求: (1)月球表面的重力加速度; (2)月球的第一宇宙速度。 解析:根据竖直上抛运动的特点,求出月球表面的重力加速度;根据万有引力提供向心
(1)根据竖直上抛运动的特点可知v0 解得月球表面的重力加速度g (2)设月球的质量为M,则在月球表面 贴近月球表面做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力,可 联立解得月球第一宇宙速度:v 答案:(1 8.已知地球的半径为R=6 400 km,地球表面附近的重力加速度g取9.8 m/s2,若发射一颗地球的同步卫星,使它在赤道上空运转,其高度和速度应为多大? 解析:设同步卫星的质量为m,离地面的高度为h,速度为v,周期为T,地球的质量为M,同步卫星的周期等于地球自转的周期。
由①②两式得h m-6400×103m≈3.6×107m 又因 4
由①③两式得 vm/s≈3.1×103m/s。
答案:3.6×107 m 3.1×103 m/s 能力提升
1.(多选)人造地球卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动,设地球半径为R,地面处的重力加速度为g,人造地球卫星( ) A.绕行的线速度最大
B.绕行的周期小于2 C.在距地面高为R处的绕行速度 D.在距地面高为R处的周期为2 解析:靠近地面的卫星由万有引力定律和牛顿定
vh=0时,最大线速度
vA正确;周期T=2h=0时,最小周期T0=2B错误;在距地面高
为R处的绕行速度为v'C正确;在距地面高为R处的周期为T'=4D错误。 答案:AC
2.(多选)在星球表面发射探测器,当发射速度为v时,探测器可绕星球表面做匀速圆周运动;当
发射速度达 A.探测器的质量越大,脱离星球所需要的发射速度越大 B.探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大 C.探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等 D.探测器脱离星球的过程中,势能逐渐增大
解析:探测器绕星球做匀速圆周运动,万有引力充当向心力,vv与探测器质量m无关,所以脱离星球所需的发射速,故选项A错误;由F,探测器在地球表面与在火星表面所受引力之比
,故选项B正确;探测器 5
脱离地球表面的速度v脱v脱
C错误;探测器脱离星球的过程,万有引力做负功,势能增大,故选项D正确。 答案:BD
3.(多选)图中的甲是地球赤道上的一个物体,乙是神舟十一号宇宙飞船(周期约90 min),丙是地球的同步卫星,它们运行的轨道示意图如图所示,它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法正确的是( )
A.它们运动的向心加速度大小关系是a乙>a丙>a甲 B.它们运动的线速度大小关系是v乙
C.已知甲运动的周期T甲=24 h,可计算出地球的密度ρ D.已知乙运动的周期T乙及轨道半径r乙,可计算出地球质量M 解析:乙和丙都是人造卫星,an=a乙>a丙,v乙>v丙,B错;又因为甲和丙的角速度相同,由an=ω2r,可得a丙>a甲,故a乙>a丙>a甲,A对;甲是赤道上的一个物体,不是
近地卫星,故不能由ρ,C错;,地球质量M 答案:AD
4.利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信。目前,地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为( ) A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h
解析:地球同步卫星绕地球运动时,万有引力提供向心力,·r,整理得T2R,目前同步卫星的半径r1=6.6R,周期是24h;当自转周期最小时,同步卫
星的轨道半径为2R,如图所示。联立解得地球自转周期的最小值约为4h。根据开普勒第三定
,选项B正确。 6
答案:B 5.★纳米材料的抗拉强度几乎比钢材高出100倍,使人们设想的太空电梯成为可能。其工作原理是从同步卫星高度的太空站竖直放下由纳米材料做成的太空电梯,固定在赤道上,这样太空电梯随地球一起旋转,如图所示。太空电梯仓停在太空电梯中点P时,下列对于太空电梯仓说法正确的是( )
A.处于平衡状态 B.速度比第一宇宙速度大 C.向心加速度比同高度卫星的小 D.角速度比近地卫星大 解析:电梯做圆周运动,有加速度,受力不平衡,故A错误;根据v=rω知速度比同步卫星小,根据
v,同步卫星比第一宇宙速度小,故B错误;根据a=rω2知,向心加速度比同高度卫星的小,
故C正确;根据ω,同步卫星比近地卫星角速度小,所以角速度比近地卫星小,故D错误。 答案:C
6.假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0。如图所示,飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运行,到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。求:
(1)飞船在轨道Ⅰ上的运行速率v1。 (2)飞船在A点处点火时,速度如何变化?在B点呢? (3)飞船在近月轨道Ⅲ上绕月球运行的速率v3和周期T各是多少? 解析:(1)设月球的质量为M,飞船的质量为m,则 7
v1
(2)由题意知,飞船在A点或B点点火后都需要做“向心”运动(和原轨道相比),所以都必须反冲减速,速度都减小。 (3)飞船在月球轨道Ⅲ上运行时有
mg0= 解得v3 答案:(1 (2)减小 减小
(3 7.★人们认为某些白矮星(密度较大的恒星)每秒大约自转一周(引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,地球半径R约为6.4×103 km)。 (1)为使其表面上的物体能够被吸引住而不致由于快速转动被“甩”掉,它的密度至少为多少? (2)假设某白矮星密度约为此值,且其半径等于地球半径,则它的第一宇宙速度为多少? 解析:(1)假设赤道上的物体刚好不被“甩”掉,则白矮星对物体的万有引力恰好提供物体随白矮星转动的向心力,设白矮星质量为M,半径为r,赤道上物体的质量为m,则有
白矮星的质量为M 白矮星的密度为ρ kg/m3=1.41×1011kg/m3。
(2) vm/s。
答案:(1)1.41×1011 kg/m3 (2)4.02×107 m/s
高中物理 6.5《宇宙航行》精练精析 新人教版必修2
6.5 宇宙航行【学业达标训练】1.(2010·扬州高一检测)人造卫星在太空绕地球运行时,若天线偶然折断,天线将（）A.继续和卫星一起沿轨道运行B.做平抛运动,落向地球C.由于惯性,沿轨道切线方向做匀速直线运动D.做自由落体运动,落向地球【解析】选A.折断后的天线与卫星具有相同的速度,天线受到地球的万有引力全部提供其做圆周运动的向心力,情况与卫星的相同,故天线仍沿原轨道与卫星一起做圆周运动,A对,B、C、D错.2.关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是使卫星进入近地圆轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在远地点的速度【解析】选B、C.由公式v=知，当r=R地时，卫星运行速度为第一宇宙速度，若r>R地，则v小于第一宇宙速度，故A错误，B正确；在地面发射卫星时，其发射速度应大于第一宇宙速度，故C正确；卫星在椭圆轨道的远地点，速度一定小于第一宇宙速度，D错误.3.下面关于同步通信卫星的说法中不正确的是( )A.同步通信卫星和地球自转同步卫星的高度和速率都是确定的B.同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择.高度增加，速率增大；高度降低，速率减小，仍同步C.我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步卫星低D.同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造卫星的速率小4.(2010·江西师大附中高一检测)如图6-5-3所示,a、b、c是环绕地球圆形轨道上运行的3颗人造卫星,它们的质量关系是m a=m b<m c,则（）A.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度B.b、c的周期相等，且小于a的周期C.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D.b所需向心力最小5.发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道.发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方,如图6-5-4所示.这样选址的优点是,在赤道附近(A.地球的引力较大B.地球自转线速度较大C.重力加速度较大D.地球自转角速度较大【解析】选B.由于发射卫星需要将卫星以一定的速度送入运行轨道,在靠近赤道处的地面上的物体的线速度最大,发射时较节能,因此B正确.6.两颗人造地球卫星A、B距地面的高度分别为R和2R(R为地球半径),求:(1)A、B卫星的线速度之比;(2)A、B卫星的周期之比.【素能综合测试】一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分.至少一个选项正确）1.(2010·平遥高一检测)在正在绕地球运行的人造卫星系统内，下列仪器还可以使用的有（）A.天平B.测力计C.密度计D.气压计【解析】选B.绕地飞行的人造卫星及其内所有物体均处于完全失重状态，故在卫星内部，一切由重力引起的物理现象不再发生或由重力平衡原理制成的仪器不能再使用.故天平、密度计、气压计不能再用,而测力计的原理是胡克定律,它可以正常使用,B项正确. 2.如图1所示的圆a、b、c，其圆心均在地球自转轴线上，b、c的圆心与地心重合，对环绕地球做匀速圆周运动的卫星而言（）A.卫星的轨道可能为aB.卫星的轨道可能为bC.卫星的轨道可能为cD.同步卫星的轨道一定为平行于b的某一同心圆【解析】选B、C、D.物体做匀速圆周运动时，物体所受的合外力方向一定要指向圆心.对于这些卫星而言，就要求所受的万有引力指向圆心，而卫星所受的万有引力都指向地心，所以A选项错误，B、C选项正确；对于同步卫星来说，由于相对地球表面静止，所以同步卫星应在赤道的正上空，因此D选项正确.3.（2010·新余高一检测）关于地球同步卫星,下列说法中不正确的是（）A.它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间B.它一定在赤道上空运行C.它运行的线速度一定小于第一宇宙速度D.各国发射的这种卫星轨道半径都是一样的【解析】选A.同步卫星的轨道半径远大于地球半径,它运行的速度小于第一宇宙速度,A错,C正确.同步卫星由于与地球自转同步且地球的万有引力提供它转动的向心力,据此可推出同步卫星一定在赤道的正上方,且距地面高度一定,即所有同步卫星的轨道半径都相同,B、D正确.4.假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的（）A. 倍B.1/ 倍C.1/2倍D.2倍[ 5.(2009·安徽高考)2009年2月11日,俄罗斯的“宇宙2251”卫星和美国的“铱33”卫星在西伯利亚上空约805 km处发生碰撞.这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件.碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境.假定有甲、乙两块碎片,绕地球运动的轨道都是圆,甲的运行速率比乙的大,则下列说法中正确的是（）A.甲的运行周期一定比乙的长B.甲距地面的高度一定比乙的高C.甲的向心力一定比乙的小D.甲的加速度一定比乙的大二、非选择题（本题包括3小题，共30分.有必要的文字叙述）6.(思维拓展题)（9分）在地球上发射一颗近地卫星需7.9 km/s的速度，在月球上发射的近月卫星需要多大速度?(已知地球和月球质量之比M地∶M月=81∶1,半径之比R地∶R月=4∶1)7.(2009·启东中学高一检测)（11分）一颗在赤道上空运行的人造卫星,其轨道半径为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.［探究·创新］8.（10分）航天飞机是往返于地球和太空且能重复使用的航天工具，它能完成多种复杂的太空运输、卫星发射、太空维修等任务.（1）航天飞机如果想给在同一圆轨道上同方向运行相距较远的太空站运输给养，应如何操纵飞机追上太空站？（2）在太空中，太空垃圾日益增多，严重威胁着在太空中正常运行的各类航天器的安全，如果一艘在正常轨道上飞行的航天飞机发现迎面同一轨道上飞来一不明物体，需如何进行躲避？【解析】（1）首先使航天飞机减速做近心运动，进入较低轨道上运行，此时其速度大于太空站的速度，当快要追上时，飞机再进行加速做离心运动，即可追上太空站.（2）航天飞机可以减速做近心运动进入较低轨道上躲避危险；或者加速做离心运动，进入更高的轨道上躲避危险.。
高中物理 第六章《宇宙航行》学案 新人教版必修2-新人教版高一必修2物理学案
6.5 《宇宙航行》学案【课标要求】1．了解人造卫星的有关知识。
2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
3．理解卫星的运行速度与轨道半径的关系。
【重点难点】1． 第一宇宙速度的推导。
2．运行速率与轨道半径之间的关系。
【课前预习】1.牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点 。
如果速度足够大，物体就 ，它将绕地球运动，成为 。
2.第一宇宙速度大小为 ，也叫 速度。
第二宇宙速度大小为 ，也叫 速度。
第三宇宙速度大小为 ，也叫 速度。
第一宇宙速度，是发射卫星的________速度，同时也是卫星绕地球做匀速圆周运动时的________速度。
3 .①世界上第一颗人造卫星是1957年10月4日在 发射成功的，卫星质量为 kg ，绕地球飞行一圈需要的时间为 。
②世界上第一艘载人飞船是1961年4月12日在 发送成功，飞船绕地球一圈历时 。
③世界上第一艘登月飞船是1969年7月16日9时32分在 发送成功进入月球轨道； 飞船在月球表面着陆； 宇航员登上月球。
④中国第一艘载人航天飞船在2003年10月15日9时在 发送成功的，飞船绕地球 圈后，于 安全降落在 主着陆场。
成为中国登上太空的第一人。
[探究与生成][问题1] 人造卫星[教师点拨]1.在地面上抛出的物体，由于受到地球引力的作用，所以最终都要落回到地面. 由平抛物体的运动规律知：x =v 0t …………………..①，t=g h 2 ……………………….②。
联立①、②可得：x =v 0gh 2，即物体飞行的水平距离和初速度v 0及竖直高度h 有关，在竖直高度相同的情况下，水平距离的大小只与初速度v 0有关，水平初速度越大，飞行的越远.2.如果在地面上抛出一个物体时的速度足够大，物体飞行的距离也很大，由于地球是一圆球体，故物体将不能再落回地面，而成为一颗绕地球运转的卫星.3. 月球也要受到地球引力的作用，由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转，此时月球受到的地球的引力(即重力)，用来充当绕地运转的向心力，故而月球并不会落到地面上来.牛顿曾依据平抛现象猜想了卫星的发射原理，但他没有看到他的猜想得以实现.今天，我们的科学家们把牛顿的猜想变成了现实.例1．宇航员站在一星球表面上某高处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为，若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为．已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为，万有引力常量为．求该星球的质量.【解析】要建立清晰的物理情景，理清解题思路，根据力学知识求出两者的联系量:重力加速度．设抛出点的高度为h ，第一次水平位移为x ，则有x 2+h 2=L 2， 第二次平抛过程有2 解得 , 设该行星表面上重力加速度为g ，由平抛运动规律得：, 由万有引力定律与牛顿第二定律得：联立以上各式可解得求解力学知识和万有引力定律综合问题的方法：由万有引力和重力的关系求其他的物理量．【拓展与分享】.某星球的质量约为地球的9倍，半球约为地球的一半，若从地球表面上高h 处平抛一物体，射程x 为60 ｍ，则在该星球表面上，从同样高度，以同样的初速度平抛同一物体，射程应为多少？【思路分析】已知抛出点的高度为h ，设水平初速度为v 0，在星球上的水平距离为x '，星球表面的重力加速度为g 星，则有星g h 2v x 0='，又由星星星g 2=R GM 得，6x h 261hR 2v x 220==='地地星星GM R GM ,由已知条件可得在星球上的射程为10m 。
高中物理新课标人教版(必修2)6.5《宇宙航行》课后检测题
第六章限时检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(江西金溪一中08～09学年高一下学期月考)下面说法中正确的有()A．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B．经典力学只适用于高速运动和宏观世界C．海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的D．牛顿在《自然哲学的数学原理》中发表了万有引力定律并给出了引力常量的值答案：C2．(四川绵阳南山中学08～09学年高一下学期期中)我们在推导第一宇宙速度时，需要做一些假设．例如：(1)卫星做匀速圆周运动；(2)卫星的运转周期等于地球自转周期；(3)卫星的轨道半径等于地球半径；(4)卫星需要的向心力等于它在地面上的重力．上面的四种假设正确的是()A．(1)(2)(3)B．(2)(3)(4)C．(1)(2)(4)D．(1)(3)(4)答案：D3．“和平号”飞船(如图所示)历经15年的太空非凡表演，终于在2001年3月23日北京时间14时2分谢幕．为使“和平号”退出舞台，科学家在“合适的时间，合适的地点”进行了三次“点火”，终于使其准确地坠落在南太平洋的预定区域，关于“点火”的作用()A．由GM/r＝v2可知，卫星在近地轨道的速度大，为使“和平号”高度下降，就使其速度增加，故点火时喷“火”方向应与“和平号”运动方向相反B．“点火”时喷火方向应沿背离地心方向，这样才能由于反冲，迫使“和平号”降低高度C．“点火”时喷火方向应与“和平号”运动方向相同，使“和平号”减速，由GM/r ＝v2知，当速度减小时，由于万有引力大于“和平号”运动时所需的向心力，故“和平号”将降低高度D．“和平号”早已失去控制，“点火”只不过是按先前编制的程序而动作．喷火的方向无关紧要，其作用是使“和平号”运动不稳定，从而增大与空气的阻力答案：C解析：只有使速度减小能使其落回地面，减小速度的方法是向原速度的方向喷火．4．北京时间2005年7月4日下午1时52分(美国东部时间7月4日凌晨1时52分)探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，投入彗星的怀抱，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”，如图所示．假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为5.74年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是()A．绕太阳运动的角速度不变B．近日点处线速度大于远日点处线速度C．近日点处加速度大于远日点处加速度D ．其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数答案：BCD解析：由开普勒第二定律知近日点处线速度大于远日点处线速度B 正确，由开普勒第三定律可知D 正确．由万有引力提供向心力得C 正确．5．2005年我国成功地发射了历史上的第二艘载人宇宙飞船——“神舟”六号．飞船于2005年10月12日9时0分在中国酒泉卫星发射场用长征2号F 运载火箭发射成功，飞船返回舱于2005年10月17日4时33分成功着陆．飞船共飞行115小时32分钟，绕地球飞行77圈，行程约325万公里．下列论述正确的是( )A ．飞船由火箭承载升空过程中，飞船中的宇航员处于超重状态B ．飞船返回舱打开减速伞下降的过程中，飞船中的宇航员处于失重状态C ．“神舟”六号飞船绕地球飞行速度比月球绕地球运行的速度要小D ．“神舟”六号飞船绕地球飞行周期比月球绕地球运行的周期要大答案：A解析：飞船由火箭承载升空过程处于加速上升是超重，A 正确．减速下降加速度向上也是超重，B 错．飞船的运行轨道比月球的轨道低，故运行速度大，周期短，C 、D 错．6．下图是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，下列说法正确的是( )A ．发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B ．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关C ．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D ．在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力答案：C解析：“嫦娥一号”卫星没有摆脱太阳引力束缚，不需达到第三宇宙速度，A 错．在绕月轨道上有：Gm 月m 卫r 2＝m 卫r 4π2T 2，可见两侧卫星质量m 卫抵消，T 与m 卫无关，B 错．由万有引力定律知F ＝G m 月m 卫r 2，F 与r 2成反比，C 对．卫星绕月球旋转，被月球捕获，受月球引力大些，D 错．7．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，但应成整数倍答案：C解析：由题意可知，这两颗卫星均为地球同步卫星，因此必位于赤道上空，且与地心距离相等，因此C 正确．8．三颗人造地球卫星A 、B 、C 绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知m A ＝m B ＜m C ，则三颗卫星的( )A ．线速度关系v A ＞vB ＝v CB ．周期关系T A ＜T B ＝T CC ．向心力关系F A ＝F B ＜F CD ．半径与周期关系R 3A T 2A ＝R 3B T 2B ＝R 3C T 2C答案：ABD解析：由v ＝GM r可知A 正确．又T ＝2πr v ∴B 正确 由万有引力定律知C 错由开普勒三定律知D 正确．9．一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行．认为行星是密度均匀的球体．要确定该行星的密度，只需要测量( )A ．飞船的轨道半径B ．飞船的运行速度C ．飞船的运行周期D ．行星的质量答案：C解析：万有引力充当向心力，G Mm r 2＝m (2πT )2r ，由此求出星球的质量M ＝4π2r 3GT2(r 为飞船的轨道半径)．星球密度ρ＝M43πR 3(R 为星球的半径)．因为飞船在该星球表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，飞船的轨道半径r 等于星球的半径R ，ρ＝4π2r 3GT 243πR 3＝3πr 3GT 2R 3＝3πGT 2. 10．(东北师大附中08～09学年高一下学期期中)如图所示，从地面上的A 点发射一枚远程弹道导弹，在引力作用下沿着ACB 椭圆轨道飞行击中地面上的目标B 点，C 点为轨道的远地点，C 点距地面高度为h .已知地球半径为R ，地球质量为M ，万有引力常量为G .设离地面高度为h 的圆形轨道上的卫星运动的周期为T 1，沿着椭圆轨道运动的导弹的周期为T 2，下面论述正确的是( )A ．导弹在C 点的速度小于GM R ＋hB ．导弹在C 点的加速度等于GM (R ＋h )2C ．地球球心为导弹椭圆轨道的一个焦点D ．它们的周期大小关系为T 1>T 2答案：ABCD第Ⅱ卷(非选择题 共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上)11．请将图中三位科学家的姓名按历史年代先后顺序排列：________、________、________，任选其中两位科学家，简要写出他们在物理学上的主要贡献各一项：____________________________________.答案：伽利略 牛顿 爱因斯坦伽利略：望远镜的早期发明，将实验方法引进物理学等．牛顿：发现运动定律、万有引力定律等．爱因斯坦：光电效应、相对论等．12．如图甲所示是人造卫星两条轨道示意图，其中a 是地球同步卫星的轨道，b 是极地卫星的轨道．(轨道平面与赤道所在平面垂直)2001年4月1日，美国的一架军用侦察机在我国空域侦察飞行时，将我国一架战斗机撞毁，导致飞行员牺牲，并非法降落在我国海南岛，激起我国人民的极大愤慨．图乙是在海南岛上空拍摄的停在海南陵水机场美机的情形．假如此照片是图甲所示中的两种卫星之一拍摄的，则拍摄此照片的卫星是________，简要说明你的判断理由________________________________________________．答案：极地卫星b 此照片是在海南岛上空拍摄的，地球同步卫星不可能在海南岛上空，极地卫星可以经过海南岛上空．13．2003年10月15日9时整，中国第一艘载人飞船“神舟五号”由“长征2号F ”运载火箭从甘肃酒泉卫星发射中心发射升空，10分钟后，成功进入预定轨道，中国首位航天员杨利伟，带着中国人的千年企盼梦圆浩瀚太空，中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家．(1)火箭在加速上升过程中宇航员处于________状态(选填“超重”或“失重”)．由于地球在自西向东不停地自转，为节省燃料，火箭在升空后，应向________方向飞行(选填“偏东”、“偏西”)．(2)在飞船的返回舱表面涂有一层特殊的材料，这种材料在遇高温时要熔化，汽化而________大量的热量，从而防止返回地面时与大气层摩擦而被烧坏．(3)目前中国正在实施“嫦娥一号”登月工程，已知月球表面没有空气，没有磁场，引力为地球的16，假如登上月球，你能够________(填代号) A ．用指南针判断方向B ．轻易跃过3米高度C ．乘坐热气球探险D ．做托里拆利实验时发现内外水银面高度差为76cm答案：超重 偏东 吸收 B三、论述·计算题(共4小题，42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)某人在一星球上以速率v 竖直上抛一物体，经时间t 物体以速率v 落回手中，已知该星球的半径为R ，求这星球上的第一宇宙速度．答案：2v R t解析：根据匀变速运动的规律可得，该星球表面的重力加速度为g ＝2v t该星球的第一宇宙速度，即为卫星在其表面附近绕它做匀速圆周运动的线速度，该星球对卫星的引力(重力)提供卫星做圆周运动的向心力，则mg ＝m v 21R该星球表面的第一宇宙速度为v 1＝gR ＝2v R t. 15．(10分)某小报登载：×年×月×日，×国发射了一颗质量为100kg ，周期为1h 的人造环月球卫星．一位同学记不住引力常量G 的数值且手边没有可查找的材料，但他记得月球半径约为地球的14，月球表面重力加速度约为地球的16，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案．(地球半径约为6.4×103km)证明：因为G Mm R 2＝m 4π2T2R 所以T ＝2πR 3GM ，而g ＝GM R2 故T min ＝2πR 3GM ＝2πR 月g 月＝2π14R 地16g 地 ＝2π3R 地2g 地＝2π3×6.4×1062×9.8s ＝6.2×103s ≈1.72h. 环月卫星最小周期约为1.72h ，故该报道是则假新闻．16．(10分)(江苏常熟市09～10学年高一下学期期中)发射地球同步卫星时，可认为先将卫星发射至距地面高度为h 1的圆形近地轨道上，在卫星经过A 点时点火(喷气发动机工作)实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点为A ，远地点为B .在卫星沿椭圆轨道运动经过B 点再次点火实施变轨，将卫星送入同步轨道(远地点B 在同步轨道上)，如图所示．两次点火过程都是使卫星沿切向方向加速，并且点火时间很短．已知同步卫星的运动周期为T ，地球的半径为R ，地球表面重力加速度为g ，求：(1)卫星在近地圆形轨道运行接近A 点时的加速度大小；(2)卫星在椭圆形轨道上运行接近A 点时的加速度大小；(3)卫星同步轨道距地面的高度．答案：(1)R 2g (R ＋h 1)2 (2)R 2g (R ＋h 1)2(3)3gR 2T 24π2－R 解析：(1)设地球质量为M ，卫星质量为m ，万有引力常量为G ，卫星在近地圆轨道运动接近A 点时加速度为a A ，根据牛顿第二定律G Mm (R ＋h 1)2＝ma A 可认为物体在地球表面上受到的万有引力等于重力G Mm R2＝mg 解得a A ＝R 2(R ＋h 1)2g (2)根据牛顿第二定律F 万＝ma 得：加速度a ＝R 2(R ＋h 1)2g (3)设同步轨道距地面高度为h 2，根据牛顿第二定律有：G Mm (R ＋h 2)2＝m 4π2T 2(R ＋h 2) 由上式解得：h 2＝3gR 2T 24π2－R 17．(12分)天文探测上的脉冲星就是中子星，其密度比原子核还要大．中子星表面有极强的磁场，由于处于高速旋转状态，使得它发出的电磁波辐射都是“集束的”，像一个旋转的“探照灯”，我们在地球上只能周期性地接收到电磁波脉冲(如图所示)．设我们每隔0.1s 接收一次中子星发出的电磁波脉冲，万有引力常量G ＝6.67×10－11N·m 2/kg 2，球的体积V ＝43πr 3.(1)为保证该中子星赤道上任意质点不会飞出，求该中子星的最小密度；(2)在(1)中条件下，若该中子星半径为r ＝10km ，求中子星上极点A 的重力加速度g .答案：(1)1.4×1013kg/m 3 (2)3.91×107m/s 2解析：(1)该脉冲星半径为r ，质量为M ，赤道上质点m 所受万有引力提供向心力，则有G Mm r 2＝m (2πT)2r 该星球密度为ρ＝M 43πr 3 解得ρ＝1.4×1013kg/m 3.(2)A 处的重力等于万有引力，有G Mm r 2＝mg 解得g ＝3.91×107m/s 2.友情提示：部分文档来自网络整理，供您参考！文档可复制、编辑，期待您的好评与关注！。
【原创精品】高中物理人教版必修2第六章万有引力与航天12.宇宙航行含答案解析
【原创精品】高中物理人教版必修2第六章万有引力与航天12.宇宙航行学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题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2．绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星，它的运行速度( )A．一定等于7.9km/s B．小于等于7.9km/sC．大于等于7.9km/s，而小于11.2km/s D．只需满足大于7.9km/s3．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比（）A．距地面的高度变大B．向心加速度变大C．线速度变大D．角速度变大4．a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星．其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上．某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示，下列说法中正确的是（）A．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度C．a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度D．a、c存在P点相撞的危险5．我国自主研制的北斗导航系统现已正式商业运行．北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能．“北斗”系统中两颗工作卫星均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径均为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置（如图所示）．若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R（r>R），不计卫星间的相互作用力，则（）A．这两颗卫星的加速度大小相等，大小均为gB．卫星1由位置A运动至位置B所需的时间为C．卫星1向后喷气就一定能追上卫星2D．卫星1中的仪器因不受重力而处于完全失重状态6．宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高h处释放，经时间t后落到月球表面（设月球半径为R）．据上述信息推断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为（）A．B．C．D．二、多选题7．下面关于同步通信卫星的说法中，正确的是（）A．同步通信卫星和地球自转同步卫星的高度和速率都是确定的B．同步通信卫星的高度、速度、周期中，有的能确定，有的不能确定，可以调节C．我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低D．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小8．设地球的半径为R，质量为m的卫星在距地面高为2R处做匀速圆周运动，地面的重力加速度为g，则（）A．卫星的线速度为B．卫星的角速度为C．卫星做圆周运动所需的向心力为mgD．卫星的周期为2π三、填空题9．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星．中子星的半径较小，一般在7～20km，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10km，密度为1．2×1017kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度为v＝______km/s．（计算结果保留2位有效数字）10．若两颗人造地球卫星的周期之比为T1∶T2＝2∶1，则它们的轨道半径之比R1∶R2＝_____，向心加速度之比a1∶a2＝_________．四、解答题11．已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，不考虑地球自转的影响．（1）推导第一宇宙速度的表达式；（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运动轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T．12．月球半径约为地球半径的14，月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的16，把月球和地球都视为质量均匀分布的球体．求：（1）环绕地球和月球表面运行卫星的线速度之比vv地月；（2）地球和月球的平均密度之比ρρ地月．参考答案1．A【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．2．B【详解】第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是卫星做圆周运动最大的环绕速度．所以沿圆轨道绕地球运行的人造卫星的运动速度小于等于7.9km/s ，A ．只有当卫星在近地轨道运动时，运行速度为7.9km/s ，在其他轨道速度小于7.9km/s ，A 错误；BD ．人造卫星的环绕速度小于等于7.9km/s ，B 正确D 错误；C ．大于等于7.9km/s ，而小于11.2km/s ，这是成为地球卫星的发射速度，环绕速度小于等于7.9km/s ，C 错误．3．A【解析】地球的自转周期变大，则地球同步卫星的公转周期变大．由2()GMm R h +＝m 22T 4π（R＋h ），得h ＝ R ，T 变大，h 变大，A 正确． 由2GMm r ＝ma ，得a ＝2GM r，r 增大，a 减小，B 错误．由2GMm r ＝r mv 2，得v ＝ ，r 增大，v 减小，C 错误． 由ω＝T2π可知，角速度减小，D 错误． 4．A 【解析】由2GMm r ＝r mv 2＝mω2r ＝m 22T 4πr ＝ma 可知，选项B 、C 错误，选项A 正确；因a 、c 轨道半径相同，周期相同，线速度大小相等，因此a 、c 不会发生碰撞，故D 错误。
2019高中物理 第六章 万有引力与航天 5 宇宙航行习题 新人教版必修2
5 宇宙航行对点训练知识点一 对三个宇宙速度的理解1．关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是( ) A ．第一宇宙速度又叫环绕速度 B ．第一宇宙速度又叫脱离速度 C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关2．(多选)美国“新地平线号”探测器，借助“宇宙神－5”重型火箭，从佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空，开始长达9年的飞向冥王星的太空之旅．拥有3级发动机的“宇宙神－5”重型火箭将以每小时5.76万千米的惊人速度把“新地平线号”送离地球，这个冥王星探测器将成为人类有史以来发射的速度最高的飞行器，该发射速度( )A ．大于第一宇宙速度B ．大于第二宇宙速度C ．大于第三宇宙速度D ．小于并接近于第三宇宙速度3．我国“北斗”卫星导航定位系统由5颗静止轨道卫星(同步卫星)和30颗非静止轨道卫星组成，30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星轨道高度约为2.15×104km ，静止轨道卫星的高度约为3.60×104km.下列说法正确的是( )A ．中轨道卫星的线速度大于7.9km/sB ．静止轨道卫星的线速度大于中轨道卫星的线速度C ．静止轨道卫星的运行周期大于中轨道卫星的运行周期D ．静止轨道卫星的向心加速度大于中轨道卫星的向心加速度4．假设地球质量不变，而地球半径增大到原来的2倍，那么从地球上发射人造卫星的第一宇宙速度变为原来的( )A.2倍B.22C.12D ．2倍 5．我国研制并成功发射的“嫦娥二号”探测卫星在距月球表面高度为h 的轨道上做匀速圆周运动，运行的周期为T.若以R 表示月球的半径，则( )A ．卫星运行时的向心加速度为4π2RT 2B ．物体在月球表面自由下落的加速度为4π2RT 2C ．卫星运行时的线速度为2πRTD ．月球的第一宇宙速度为2πR （R ＋h ）3TR6．(多选)已知地球质量为M ，半径为R ，自转周期为T ，地球同步卫星质量为m ，引力常量为G.有关同步卫星，下列表述正确的是( )A ．卫星的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B ．卫星运行的向心加速度小于地球赤道上物体的向心加速度C ．卫星运行时受到的向心力大小为4π2mRT 2D ．卫星与地心的距离为3GMT 24π2知识点二 类地行星问题 7．(多选)对宇宙的思考一直伴随着人类的成长，人们采用各种方式对宇宙进行着探索，搜寻着外星智慧生命，试图去证明人类并不孤单．其中最有效也是最难的方法就是身临其境．设想某载人飞船绕一类地行星做匀速圆周运动，其轨道半径可视为该行星半径R ，载人飞船运动周期为T ，该行星表面的重力加速度为g ，引力常量为G ，则( )A ．飞船的速度是绕行星做圆周运动的最大速度B ．该行星的平均密度可表示为3π4GT2C ．飞船做圆周运动的半径增大，其运动周期将减小D ．该行星的平均密度可表示为3g4πGR知识点三 N 星系统和黑洞问题8．(多选)如图L6－5－1所示，两颗靠得很近的天体组合为双星系统，它们以两者连线上的某点为圆心做匀速圆周运动，以下说法中正确的是( )图L6－5－1A ．它们做圆周运动的角速度大小相等B ．它们做圆周运动的线速度大小相等C ．它们的轨道半径与它们的质量成反比D ．它们的轨道半径与它们的质量的二次方成反比9．英国《新科学家》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最，在XTEJ1650－500双星系统中发现的最小黑洞位列其中．若某黑洞的半径R 约为45km ，质量M 和半径R 的关系满足M R ＝c22G (其中c 为光速，G 为引力常量)，则该黑洞表面重力加速度的数量级为( )A ．1010m/s 2B.1011m/s 2C.1012m/s 2D.1013m/s 2综合拓展10．(多选)如图L6－5－2所示，质量相同的三颗卫星a 、b 、c 绕地球逆时针做匀速圆周运动，其中b 、c 在地球的同步轨道上，a 距离地球表面的高度为R ，此时a 、b 恰好相距最近．已知地球质量为M ，半径为R ，地球自转的角速度为ω，引力常量为G ，则( )图L6－5－2A ．发射卫星b 时速度要大于11.2km/sB ．卫星a 的环绕线速度大于卫星b 的环绕线速度C ．要使卫星c 与b 实现对接，可让卫星c 加速D ．卫星a 和b 下次相距最近还需经过时间为2πGM 8R3－ω11．已知地球半径为R ，地球表面重力加速度为g ，不考虑地球自转的影响． (1)推导第一宇宙速度v 1的表达式；(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h ，求卫星的运行周期T.12．两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它们以其连线上某一点O 为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图L6－5－3所示．已知双星的质量分别为m 1和m 2，它们之间的距离为L.求双星运行轨道半径r 1和r 2以及运行的周期T.图L6－5－31．A [解析]第一宇宙速度又叫环绕速度，选项A 正确，B 错误．根据G Mm R 2＝m v2R 得v ＝GMR，故第一宇宙速度与地球的质量和半径有关，选项C 、D 均错误． 2．ABD [解析]此发射速度脱离了地球的束缚，但没有脱离太阳的束缚，故此速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，A 、B 、D 正确．3．C [解析]由天体运动规律可知，轨道半径越大，线速度越小，周期越大，向心加速度越小，故中轨道卫星的线速度小于7.9km/s ，静止轨道卫星的线速度小于中轨道卫星的线速度，选项A 、B 错误；静止轨道卫星的运行周期大于中轨道卫星的运行周期，静止轨道卫星的向心加速度小于中轨道卫星的向心加速度，选项C 正确，D 错误．4．B [解析]任何星体的第一宇宙速度即为近地卫星的环绕速度．v ＝GMr，其中r 为该星体的半径，半径增大为原来的2倍，则第一宇宙速度变为原来的22. 5．D [解析]卫星运行时的轨道半径为r ＝R ＋h ，其向心加速度为a ＝4π2rT 2＝4π2（R ＋h ）T 2，选项A 错误；运行时的线速度为v ＝2πr T ＝2π（R ＋h ）T ，选项C 错误；由G Mm （R ＋h ）2＝m(R ＋h)4π2T 2得GM ＝4π2（R ＋h ）3T 2，所以g ＝GM R 2＝4π2（R ＋h ）3R 2T 2，其第一宇宙速度v 1＝GM R＝2πR （R ＋h ）3TR，选项B 错误，D 正确．6．AD [解析]以第一宇宙速度发射的卫星绕地球表面做匀速圆周运动，轨道半径越大发射速度越大，当达到第二宇宙速度时，卫星将脱离地球的吸引离开地球，选项A 正确；由于同步卫星与地球赤道上的物体角速度相同，由a 向＝r ω2可知卫星的向心加速度大于地球赤道上物体的向心加速度，选项B 错误；F 向＝m(R ＋h)4π2T 2，选项C 错误；由GMm r 2＝mr 4π2T 2可知卫星与地心的距离为r ＝3GMT 24π2，选项D 正确．7．AD [解析]对飞船，万有引力提供向心力，由G Mm r 2＝m v2r得v ＝GMr，即轨道半径越大，飞船速度越小，选项A 正确；由G Mm R 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2R ，得行星质量M ＝4π2R3GT 2，又行星平均密度ρ＝M V ＝3M 4πR 3，因此得ρ＝3πGT2，选项B 错误；由T ＝2πr3GM可知，当轨道半径增大时，飞船的周期增大，选项C 错误；由G Mm R 2＝mg 得M ＝gR 2G ，代入平均密度表达式即得ρ＝3g4πGR ，选项D 正确．8．AC [解析]它们做圆周运动的角速度大小相等，线速度大小不一定相等，选项A 正确，B 错误；由Gm A m B （r A ＋r B ）2＝m A ω2r A ＝m B ω2r B ，它们的轨道半径与它们的质量成反比，选项C正确，D 错误．9．C [解析]黑洞实际为一天体，天体表面的物体受到的重力近似等于物体与该天体之间的万有引力，对黑洞表面的某一质量为m 的物体，有GMm R 2＝mg ，又有M R ＝c22G ，联立解得g ＝c 22R，代入数据得该黑洞表面重力加速度的数量级为1012m/s 2.10．BD [解析]卫星b 绕地球做匀速圆周运动，7.9km/s 是指在地球上发射的物体绕地球飞行做圆周运动所需的最小发射速度，11.2km/s 是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，所以发射卫星b 时速度应大于7.9km/s 而小于11.2km/s ，A 错误；由万有引力提供向心力得v ＝GMr，则轨道半径小的速度大，B 正确；让卫星c 加速，所需的向心力增大，由于万有引力小于所需的向心力，卫星c 会做离心运动，进入更高轨道，所以不能与b 实现对接，C 错误；b 、c 在地球的同步轨道上，所以卫星b 、c 和地球具有相同的周期和角速度，由万有引力提供向心力，即G Mm r 2＝m ω2r ，得ω＝GMr3，a 距离地球表面的高度为R ，所以卫星a 的角速度ωa ＝GM8R3，此时a 、b 恰好相距最近，到卫星a 和b 下一次相距最近，有(ωa －ω)t ＝2π，解得t ＝2πGM 8R3－ω，D 正确．11．(1)v 1＝gR (2)2πR（R ＋h ）3g[解析] (1)设卫星的质量为m ，地球的质量为M ， 在地球表面附近满足G MmR2＝mg得GM ＝R 2g卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力，有 G Mm R 2＝m v 21R由以上两式解得v 1＝Rg. (2)卫星受到的万有引力为 F ＝G Mm （R ＋h ）2＝mgR2（R ＋h ）2由牛顿第二定律得F ＝m 4π2T 2(R ＋h)由以上两式解得T ＝2πR （R ＋h ）3g . 12.Lm 2m 1＋m 2 Lm 1m 1＋m 22πL3G （m 1＋m 2）[解析]两天体做匀速圆周运动所需的向心力是由它们之间的万有引力提供，所以G m 1m 2L2＝m 14π2T 2r 1，G m 1m 2L 2＝m 24π2T2r 2，且r 1＋r 2＝L.由以上三式得r 1＝Lm 2m 1＋m 2，r 2＝Lm 1m 1＋m 2，T ＝2πL 3G （m 1＋m 2）.。
高中物理人教版必修2习题：第六章 万有引力与航天 第5节 宇宙航行1 Word版含答案
第5节宇宙航行（满分100分，45分钟完成）班级_______姓名_______ 目的要求：1．能用万有引力定律和圆周运动的知识，计算天体的质量、密度和星球表面的重力加速度；2．理解描述人造卫星的各物理物理量的特点及与轨道的对应关系。
第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。
选错或不选的得0分。
1．关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法正确的是（）A．天王星、海王星和冥王星，都是运用万有引力定律，经过大量计算后发现的B．18世纪时人们发现太阳的第七颗行星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是人们推测出在这颗行星的轨道外还有一颗行星C．太阳的第八颗行星是牛顿发现万有引力定律的时候，经过大量计算而发现的D．太阳的第九颗行星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维列合作研究，利用万有引力定律共同发现的2. 已知月球中心到地球中心的距离大约是地球半径的60倍，则月球绕地球运行的向心加速度与地球表面的重力加速度之比为（）A．1∶60 B．1C．1∶3600 D．60∶13．地球半径为R，地面附近的重力加速度为g，物体在离地面高度为h处的重力加速度的表达式是（）A．R hgR+B．RgR h+C．22()R hgR+D．22()RgR h+4．离地面有一定高度的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其实际绕行速率是（）A．一定大于7.9×103m/sB．一定小于7.9×103m/sC．一定等于7.9×103m/sD．7.9×103m/s＜v＜11.2×103m/s5．人造地球卫星由于受大气阻力，其轨道半径逐渐减小，其相应的线速度和周期的变化情况是（）A．速度减小，周期增大B．速度减小，周期减小C．速度增大，周期减小D．速度增大，周期增大6．关于第一宇宙速度，下列说法中不正确．．．的是（）A．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度B．实际卫星做匀速圆周运动的速度大于第一宇宙速度C．它是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度D．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度7．同步地球卫星相对地面静止不动，犹如悬在高空中，下列说法错误．．的是（）A．同步卫星处于平衡状态B．同步卫星的速率是唯一的C．各国的同步卫星都在同一圆周上运行D．同步卫星加速度大小是唯一的8．设月球绕地球运动的周期为27天，则地球的同步卫星到地球中心的距离r与月球中心到地球中心的距离R之比为A．13B．19C．127D．118第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。
高中物理第六章万有引力与航天第5节宇宙航行同步练习3新人教版必修2
A．半径越大，速度越大，周期越大
B．半径越大，速度越小，周期越大
C．半径越大，速度越大，周期越小
D．半径越大，速度越小，周期越小
2．某球状行星具有均匀的密度ρ，若在赤道上随行星一起转动的物体对行星表面的压力恰好为零，则该行星自转周期为（万有引力恒量为G）（）
11．【答案】∶p
【点拨】根据行星受到的万有引力等于物体作圆周运动的向心力，则有G＝，得T＝，所以Ta∶Tb＝＝∶p。
12．【答案】9∶2
【点拨】发射卫星所需的最小速度为该星球的第一宇宙速度，在地球表面和月球表面分别有：G·＝m，G·＝m，所以。
13．【答案】6400 m
【点拨】设物体所在位置高度为h，重力加速度为，物体在地球表面重力加速度为g，根据牛顿第二定律有：F－m＝ma，得＝－a＝；根据地球对物体的万有引力等于物体所在处的重力有：＝G，g＝G，得，所以h＝R＝6400 km。
5．【答案】B
【点拨】由F引＝G＝mg，得，故通讯卫星受到的万有引力大小F＝mg＝；通讯卫星的角速度等于地球自转的角速度，故F引＝mω02(R+h)，由g0＝和G＝mω02(R+h)，得：（R+h）＝，所以它受到的引力也可以表示为：F＝m，B正确。
6．【答案】BC
【点拨】由卫星的线速度知，近地卫星的轨道半径最小，所以第一宇宙速度是卫星的最大运行速度；将卫星送入近地轨道时最容易，所以第一宇宙速度是最小的发射速度。B、C正确。
①等于零②等于
③等于m④以上结果都不对
以上说法中正确的是（）
A．①②B．②③C．①③D．④
6．关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（）
高中物理人教版必修2习题：第六章 万有引力与航天 第5节 宇宙航行2 Word版含答案
第5节宇宙航行（满分100分，60分钟完成）班级_______姓名______第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题：本大题共6小题，每小题8分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得8分，对而不全得4分。
选错或不选的得0分。
1．火星有两颗卫星，分别为火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆，已知火卫一的周期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比（）A．火卫一距火星表面较近B．火卫二的角速度较大C．火卫一的运动速度较大D．火卫二的向心加速度较大2．如图1所示，发射同步卫星时，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，将卫星送入同步轨道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，以下说法正确的有（）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点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度图1 D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度3．据天文观测，在某些行星的周围有模糊不清的物质存在，为了判断这些物质是行星大气还是小卫星群，又测出了这些物质各层的线速度v的大小与该层至行星中心的距离r，下列说法正确的是（）A．若v与r成正比，可判定这些物质是行星大气B．若v与r成反比，可判定这些物质是行星大气C．若v2与r成正比，可判定这些物质是小卫星群D．若v2与r成反比，可判定这些物质是小卫星群4．土星的周围有美丽的光环，组成环的颗粒大小不一，线度从1μm～10m的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星的距离从7.3×104km到1.4 ×105km ，已知环的外层颗粒绕土星作圆周运动的周期为14h，引力常量为6.67 ×10－11N·m2/kg2，则土星的质量约为（ ） A ．9×1016kg B ．6.4×1017kgC ．9×1025kgD ．6.4×1026kg5．地球同步卫星到地心的距离r 可由r 3＝2224πcb 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6．设地面附近重力加速度为g 0，地球半径为R 0，人造地球卫星的圆形轨道半径为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2002R g RB ．卫星运行的速度大小为200R g RC ．星运行的角速度大小为3200R R gD ．卫星运行的周期为32002R R g π第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共3小题，每小题8分，共24分。
人教版 物理必修2 第六章 第五节 宇宙航行Astronautical
The end.
思考：同步卫星的轨道有何特点？ 思考：同步卫星的轨道有何特点？
近地卫星与地球表面上的物体
近地卫星与地球表面上的物体的 不同点： 不同点： ① A和B所受的向心力不同； 所受的向心力不同； 和 所受的向心力不同 的圆心位置不同； ② A和B的圆心位置不同； 和 的圆心位置不同 ③ A和B所处的运动状态不同 和 所处的运动状态不同…… 所处的运动状态不同
GM ω= 3 r
r T = 2π GM
3
守 2 3 4π r 2 2 3 2 恒 v r =ω r = = an r = GM 2 T 量
★同步卫星的特点： 同步卫星பைடு நூலகம்特点：
T = TE
2
ω = ωE
r = R+h
GMT h= −R 2 4π
3 2 E
Mm 4π r G 2 =m 2 r T
★卫星发射速度 卫星越高，其发射速度越大！ 卫星越高，其发射速度越大！ 注意： 注意： vI = 7.9km/s 最大的环绕速度， 最大的环绕速度， 最小的发射速度。 最小的发射速度。
地球自转的影响
F = F向 + G 平行四边形定则 由于地球自转， 由于地球自转，总有 G = N
N O' O R' O' R' F向
θ
R OF
θ G=mg
R
小结
★卫星环绕速度 卫星环绕速度
Mm v 4π r 2 G 2 = m = mω r = m 2 = man r r T
2 2
GM v= r
B M R
A
卫星的发射和变轨过程
C
由万有引力定律得 Mm F =G 2 r 由牛顿第二定律得 2 v F = man 又 an = r 综上， 综上，我们可以得到
(教材全解)高中物理 第6章 第5节 宇宙航行课时学案 新人教版必修2
（教材全解）2013-2014学年高中物理第6章第5节宇宙航行课时学案新人教版必修2学习目标1.了解人造地球卫星的运行特点；2.学会处理涉及人造地球卫星运动的问题；3.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度；4.感受人类对客观世界不断探索的精神和情感。
自主学习1.牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点。
如果速度足够大，物体就，它将绕地球运动，成为。
2.第一宇宙速度是物体在绕地球做匀速圆周运动的速度，大小为 km/s，第一宇宙速度是卫星的环绕速度，也是发射卫星的速度。
3.第二宇宙速度是指将卫星发射出去使其克服，永远离开地球，即挣脱地球的束缚所需要的最小发射速度，其大小为 km/s，又叫速度。
4.第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳的束缚，飞到外所需要的最小发射速度，其大小为 km/s，又叫速度。
5.人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的提供它做圆周运动的向心力，则有：G== = = ，由此可得v= ，ω= ，a= ,T= 。
自我检测1.关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是使卫星进入近地圆轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在远地点的速度2.同步卫星是与地球自转同步的卫星，它的周期T=24 h。
关于同步卫星的下列说法正确的是（）A.同步卫星离地面的高度和运行速度是一定的B.同步卫星离地面的高度越高，其运行速度就越大；高度越低，速度越小C.同步卫星只能定点在赤道上空，相对地面静止不动D.同步卫星的向心加速度与赤道上物体随地球自转的加速度大小相等3.2004年10月19日，中国第一颗业务型同步气象卫星——“风云二号C”发射升空，并进入预定轨道。
下列关于这颗卫星在轨道上运行的描述，正确的是（）A.速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间B.周期小于地球自转周期C.加速度小于地面重力加速度D.处于平衡状态课内探究一、宇宙速度1.抛出的石头会落地，为什么飞船及卫星会绕地球运动呢？2.平抛物体的初速度满足什么条件时，物体就不再落回地面？3.7.9 km/s是否是人造地球卫星绕地球运行的最小速度？4.人造地球卫星的v、ω、T、a与r的关系？卫星的运行速度：卫星的角速度：卫星的周期：卫星的向心加速度：例1在圆轨道上运行的质量为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，则下列说法中正确的是（）A.卫星运行的速度为B.卫星运行的周期为4πC.卫星的加速度为gD.卫星的加速度为g例2有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比∶=4∶1,则（1）卫星的线速度之比和角速度之比；（2）卫星的周期之比；（3）卫星的向心加速度之比。