2022年高考物理一輪復習方案 第13講 人造衛(wèi)星 宇宙速度（含解析）

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1、 2022年高考物理一輪復習方案 第13講 人造衛(wèi)星 宇宙速度（含解析） 1．xx·吉林檢測(雙選)甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運行高度低于甲的運行高度，兩顆衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道．以下判斷正確的是(　　) 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．甲在運行時能經過北極的正上方 2．xx·鹽城模擬(雙選)2011年11月26日美國宇航局的“好奇號”火星探測器發(fā)射成功，順利進入飛往火星的軌道以探尋火星上的生命元素．已知質量為m的探測器在接近火星表面軌道上飛行，可視為勻速圓周運動．火星質量為M，半

2、徑為R1，火星表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮火星自轉的影響，則探測器的(　　) A．線速度v＝ B．角速度ω＝ C．運行周期T＝2π D．向心加速度a＝ 3．xx·韶關模擬中國探月二期工程的先導星——“嫦娥二號”衛(wèi)星，在西昌點火升空，準確入軌．探月衛(wèi)星發(fā)動機關閉，軌道控制結束，衛(wèi)星進入地月轉移軌道．圖K13－1中MN之間的一段曲線表示轉移軌道的一部分，P是軌道上的一點，直線AB過P點且和兩邊的軌道相切．下列說法中不正確的是(　　) A．衛(wèi)星此段軌道上動能一直減小 B．衛(wèi)星經過P點時動能最小 C．衛(wèi)星經過P點時速度方向由P向B D．衛(wèi)星經過P點時加速度為零 圖K

3、13－1　　　　　圖K13－2 4．xx·武漢四校聯考(雙選)如圖K13－2所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進入橢圓軌道Ⅰ，然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進入地球同步軌道Ⅱ.若衛(wèi)星的發(fā)射速度為v0，第一宇宙速度為v1，在同步軌道Ⅱ上的運行速度為v2，則(　　) A．v0>v1>v2 B．若衛(wèi)星的發(fā)射速度為2v0，衛(wèi)星最終圍繞地球運行的軌道半徑將變大 C．在軌道Ⅰ上，衛(wèi)星在P點的速度等于在Q點的速度 D．衛(wèi)星在Q點通過加速實現由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ 5．xx·汕頭測評如圖K13－3所示，發(fā)射同步通信衛(wèi)星一般都要采用變軌道發(fā)射的方法：點火，衛(wèi)星進入停泊軌道(圓形軌道)，當衛(wèi)星

4、穿過赤道平面A時，點火，衛(wèi)星進入轉移軌道(橢圓軌道)，當衛(wèi)星達到遠地點B時，點火，進入靜止軌道(同步軌道)，則(　　) 圖K13－3 A．衛(wèi)星在同步軌道運行的速度比在圓形軌道時大 B．衛(wèi)星在同步軌道運行的周期比地球的自轉周期小 C．變軌前后衛(wèi)星的機械能相等 D．同步衛(wèi)星的角速度與靜止在赤道上物體的角速度大小相同 6．xx·云浮模擬在圓軌道上做勻速圓周運動的國際空間站里，宇航員手拿小球相對于太空艙靜止“站立”于艙內朝向地球一側的“地面”上，如圖K13－4所示．下列說法正確的是(　　) 圖K13－4 A．宇航員相對于地球的速度介于7.9 km/s與11.2 km/s之間

5、B．若宇航員相對于太空艙無初速釋放小球，小球將落到“地面”上 C．宇航員將不受地球的引力作用 D．宇航員對“地面”的壓力等于零 7．(雙選)美國太空總署(NASA)為探測月球是否存在水分，曾利用一支火箭和一顆衛(wèi)星連續(xù)撞擊月球．據天文學家測量，月球的半徑約為1 800 km，月球表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的，月球表面在陽光照射下的溫度可達127 ℃，而此時水蒸氣分子的平均速率達2 km/s，下列說法正確的是(　　) A．衛(wèi)星撞月前應先在原繞月軌道上減速 B．衛(wèi)星撞月前應先在原繞月軌道上加速 C．由于月球的第一宇宙速度大于2 km/s，所以月球表面可能有

6、水 D．由于月球的第一宇宙速度小于2 km/s，所以月球表面在陽光照射下不可能有水 圖K13－5 8．xx·泉州模擬如圖K13－5示，a是地球赤道上的一點，t＝0時刻在a的正上空有b、c、d三顆軌道均位于赤道平面內的地球衛(wèi)星，這些衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的運行方向均與地球自轉方向(順時針轉動)相同，其中c是地球的同步衛(wèi)星．設衛(wèi)星b繞地球運行的周期為T，則在t＝T時刻這些衛(wèi)星相對a的位置最接近實際的是圖K13－6中的(　　) A　　　　　B　　　　　C　　　　　D 圖K13－6 9．xx·南通一診已知地球的半徑為6.4×106 m，地球自轉的角速度為7.29×10－5

7、rad/s，地面的重力加速度為9.8 m/s2，在地球表面發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度為7.9×103 m/s，第三宇宙速度為16.7×103 m/s，月球到地球中心的距離為3.84×108 m．假設地球上有一棵蘋果樹長到了接近月球那么高，則當蘋果脫離蘋果樹后，將(　　) A．落向地面 B．成為地球的同步“蘋果衛(wèi)星” C．成為地球的“蘋果月亮” D．飛向茫茫宇宙 10．我們知道在一個恒星體系中，各個行星圍繞著該恒星的運轉半徑r與運轉周期T之間一般存在以下關系：＝k，k的值由位于中心的恒星的質量決定．現在，天文學家又發(fā)現了相互繞轉的三顆恒星，可以將其稱為三星系統(tǒng)．如圖K13－7所示，假設三顆

8、恒星質量相同，均為m，間距也相同，它們僅在彼此的引力作用下繞著三星系統(tǒng)的中心點O做勻速圓周運動，運轉軌跡完全相同．它們自身的大小與它們之間的距離相比可以忽略．請你通過計算定量說明：三星系統(tǒng)的運轉半徑的三次方及運轉周期的二次方的比值應為多少．(引力常量為G) 圖K13－7 11．偵察衛(wèi)星在通過地球兩極上空的圓軌道上運行，它的運行軌道距地面高度為h，要使衛(wèi)星在一天的時間內將地面上赤道各處在日照條件下全都拍攝下來，衛(wèi)星在通過赤道上空時，衛(wèi)星上的攝像機至少應拍攝地面上赤道圓周的弧長是多少？設地球半徑為R，地面處的重力加速度為g，地球自轉的周期為T. 課

9、時作業(yè)(十三) 1．AC　[解析] 甲的軌道半徑較大，由開普勒第三定律知，甲的周期大于乙的周期，選項A正確；由牛頓第二定律知G＝ma，故甲的加速度小于乙的加速度，選項C正確；繞地球圓周運動的衛(wèi)星的運行速度總小于或等于第一宇宙速度，選項B錯誤；地球同步衛(wèi)星只能在赤道上空運行，選項D錯誤． 2．AC　[解析] 根據牛頓第二定律有G＝，解得v＝，選項A正確；根據mg＝mω2R，解得ω＝，選項B錯誤；根據mg＝m·R，解得T＝2π，選項C正確；根據G＝ma，解得a＝，選項D錯誤． 3．A　[解析] 依題意，衛(wèi)星由M到P的過程中，需要克服地球的引力做功，動能減小，而在由P到N的過程中，月球的引力對

10、其做功，動能增大，衛(wèi)星經過P點時動能最小，但不為零，選項A錯誤，選項B正確；物體做曲線運動時，其速度沿曲線的切線方向，選項C正確；衛(wèi)星經過P點時所受地球和月球的引力合力為零，加速度為零，選項D正確． 4．AD　[解析] 第一宇宙速度為v1是地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是衛(wèi)星繞地球圓周運動的最大運行速度，選項A正確；衛(wèi)星的發(fā)射速度v0大于第一宇宙速度7.9 km/s，則2v0必大于第二宇宙速度11.2 km/s，衛(wèi)星將遠離地球進入繞日軌道或脫離太陽系，選項B錯誤；由開普勒第二定律，衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ運動時，近地點P處的速度最大，遠地點Q處的速度最小，選項C錯誤；衛(wèi)星在軌道Ⅰ的Q點時萬有引力提供的向

11、心力大于需要的向心力，在軌道Ⅱ的Q點時萬有引力提供的向心力等于需要的向心力，所以衛(wèi)星在Q點通過加速實現由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ，選項D正確． 5．D　[解析] 軌道半徑越大，速度越小，周期越大．變軌前后，需要點火做功，機械能會改變． 6．D　[解析] 7.9 km/s是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，是衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的最大速度，所有環(huán)繞地球運轉的衛(wèi)星、飛船等，其運行速度均小于7.9 km/s，A錯誤；若宇航員相對于太空艙無初速釋放小球，由于慣性，小球仍具有原來的速度，所以地球對小球的萬有引力正好提供它做勻速圓周運動需要的向心力，即G＝m′，其中m′為小球的質量，故小球不會落到“地面”上，而是沿原來的軌道繼

12、續(xù)做勻速圓周運動，B錯誤；宇航員受地球的引力作用，此引力提供宇航員隨空間站繞地球做圓周運動的向心力，否則宇航員將脫離圓周軌道，C錯誤；因宇航員受的引力全部提供了向心力，故宇航員不能對“地面”產生壓力，處于完全失重狀態(tài)，D正確． 7．AD　[解析] 當月球對衛(wèi)星的引力大于衛(wèi)星繞月運動所需的向心力時，衛(wèi)星將在萬有引力的作用下向月球運動，因此衛(wèi)星撞月前應先在繞月軌道上減速，A正確，B錯誤；在萬有引力的作用下，物體在月球表面的第一宇宙速度約為v＝≈1.7 km/s<2 km/s，即月球對水蒸氣的萬有引力小于水蒸氣繞月球運動的向心力，水蒸氣做離心運動，C錯誤，D正確． 8．C　[解析] 衛(wèi)星c是地球

13、的同步衛(wèi)星，始終在a點的正上方；衛(wèi)星b經過轉過90°；由T＝2π，得Tb