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2019年高考物理總復(fù)習(xí) 4-5宇宙速度 人造衛(wèi)星訓(xùn)練試題 新人教版
1．(多選)(2011廣東)已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，引力常量為G.有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是( )
A．衛(wèi)星距地面的高度為
B．衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度
C．衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為G
D．衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
解析 衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力提供向心力，大小為G，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由G＝m(R＋h)，可得衛(wèi)星距地面的高度h＝－R，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由G＝m，可得衛(wèi)星的運(yùn)行速度v＝，而第一宇宙速度v1＝，選項(xiàng)B正確．由G＝ma，可得衛(wèi)星的向心加速度a＝，而地球表面的重力加速度g＝，選項(xiàng)D正確．
答案 BD
2．(單選)(xx江西師大附中臨川一中高三聯(lián)考)物體脫離星球引力所需要的最小速度稱為第二宇宙速度，第二宇宙速度v2與第一宇宙速度v1的關(guān)系是v2＝v1.已知某星球半徑是地球半徑R的1/3，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的1/6.不計(jì)其他星球的影響，則該星球的第二宇宙速度為( )
A. B.
C. D.
解析 對(duì)該星球附近的衛(wèi)星，有mg′＝m，則第一宇宙速度v′1＝＝，所以該星球的第二宇宙速度為v′2＝v′1＝，則B項(xiàng)正確．
答案 B
3．(多選)(xx蘇北四市二模)設(shè)想我國(guó)宇航員隨“嫦娥”號(hào)登月飛船貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，宇航員測(cè)出飛船繞行n圈所用的時(shí)間為t.登月后，宇航員利用身邊的彈簧秤測(cè)出質(zhì)量為m的物體重力為G1.已知引力常量為G，根據(jù)以上信息可得到( )
A．月球的密度 B．飛船的質(zhì)量
C．月球的第一宇宙速度 D．月球的自轉(zhuǎn)周期
解析 由于飛船貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)G＝mr()2可知，由已知量只能求出月球的質(zhì)量，不能求出飛船的質(zhì)量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由飛船繞行n圈的時(shí)間為t，可以求出飛船繞月球運(yùn)動(dòng)的周期T＝，而求不出月球的自轉(zhuǎn)周期，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由于飛船在月球表面，所以萬(wàn)有引力等于重力，即G＝G1＝mr()2，可得月球的半徑r＝，又由G1＝m，可得月球的第一宇宙速度v＝，選項(xiàng)C正確；根據(jù)G＝G1＝mr()2和V＝πr3可得月球的密度ρ＝，選項(xiàng)A正確．
答案 AC
4.(多選)(xx山東)1970年4月24日，我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功，開創(chuàng)了我國(guó)航天事業(yè)的新紀(jì)元．“東方紅一號(hào)”的運(yùn)行軌道為橢圓軌道，其近地點(diǎn)的M和遠(yuǎn)地點(diǎn)的N的高度分別為439 km和2 384 km，則( )
A．衛(wèi)星在M點(diǎn)的勢(shì)能大于N點(diǎn)的勢(shì)能
B．衛(wèi)星在M點(diǎn)的角速度大于N點(diǎn)的角速度
C．衛(wèi)星在M點(diǎn)的加速度大于N點(diǎn)的加速度
D．衛(wèi)星在N點(diǎn)的速度大于7.9 km/s
解析 從M點(diǎn)到N點(diǎn)，地球引力對(duì)衛(wèi)星做負(fù)功，衛(wèi)星勢(shì)能增加，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由ma＝，得aM>aN，C項(xiàng)正確；在M點(diǎn)，
mrNω，故ωM>ωN，B項(xiàng)正確；在N點(diǎn)，由>，得vN<<＝7.9 km/s，D項(xiàng)錯(cuò)誤．
答案 BC
5．(單選)(xx安徽)我國(guó)發(fā)射的“天宮一號(hào)”和“神舟八號(hào)”在對(duì)接前，“天宮一號(hào)”的運(yùn)行軌道高度為350 km，“神舟八號(hào)”的運(yùn)行軌道高度為343 km.它們的運(yùn)行軌道均視為圓周，則( )
A．“天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”速度大
B．“天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”周期長(zhǎng)
C．“天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”角速度大
D．“天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”加速度大
解析 根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可得，G＝m，v＝，則軌道半徑越大，線速度越小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由G＝mr可得，T＝2π，則軌道半徑越大，周期越大，B項(xiàng)正確；由G＝mω2r可得，ω＝，則軌道半徑越大，角速度越小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由G＝ma可得，a＝，則軌道半徑越大，加速度越小，D項(xiàng)錯(cuò)誤．
答案 B
6．(單選)(xx安徽)為了對(duì)火星及其周圍的空間環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，我國(guó)預(yù)計(jì)于2011年10月發(fā)射第一顆火星探測(cè)器“螢火一號(hào)”．假設(shè)探測(cè)器在離火星表面高度分別為h1和h2的圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，周期分別為T1和T2.火星可視為質(zhì)量分布均勻的球體，且忽略火星的自轉(zhuǎn)影響，引力常量為G.僅利用以上數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出( )
A．火星的密度和火星表面的重力加速度
B．火星的質(zhì)量和火星對(duì)“螢火一號(hào)”的引力
C．火星的半徑和“螢火一號(hào)”的質(zhì)量
D．火星表面的重力加速度和火星對(duì)“螢火一號(hào)”的引力
解析 G＝m(R＋h1)及G＝m(R＋h2)可求出火星的半徑R和質(zhì)量M，再由G＝mg及M＝ρπR3可求出火星的密度和火星表面的重力加速度，A項(xiàng)對(duì)，C項(xiàng)錯(cuò)．由于“螢火一號(hào)”的質(zhì)量未知，因此無(wú)法求出火星對(duì)“螢火一號(hào)”的引力，B、D兩項(xiàng)錯(cuò)．
答案 A
7．(單選)1990年4月25日，科學(xué)家將哈勃天文望遠(yuǎn)鏡送上距地球表面約600 km的高空，使得人類對(duì)宇宙中星體的觀測(cè)與研究有了極大的進(jìn)展．假設(shè)哈勃望遠(yuǎn)鏡沿圓軌道繞地球運(yùn)行．已知地球半徑為6.4106 m，利用地球同步衛(wèi)星與地球表面的距離為3.6107 m這一事實(shí)可得到哈勃望遠(yuǎn)鏡繞地球運(yùn)動(dòng)的周期．以下數(shù)據(jù)中最接近其運(yùn)動(dòng)周期的是( )
A．0.6小時(shí) B．1.6小時(shí)
C．4.0小時(shí) D．24小時(shí)
解析 由G＝mr，可得T＝，另G＝mg，則GM＝R2g，所以T＝2π，即T∝.由T哈＝T同＝24 h≈1.6 h.
答案 B
8．(單選)(2011課標(biāo)全國(guó))衛(wèi)星電話信號(hào)需要通過(guò)地球同步衛(wèi)星傳送．如果你與同學(xué)在地面上用衛(wèi)星電話通話，則從你發(fā)出信號(hào)至對(duì)方接收到信號(hào)所需最短時(shí)間最接近于(可能用到的數(shù)據(jù)：月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為3.8105 km，運(yùn)行周期為27天，地球半徑約為6 400 km，無(wú)線電信號(hào)的傳播速度為3108 m/s)( )
A．0.1 s B．0.25 s
C．0.5 s D．1 s
解析 由G＝mr()2得，r3＝T2，則＝，即r同＝r月；同步衛(wèi)星的周期T同＝1天，代入數(shù)據(jù)得，r同＝4.2107 m；則t＝＝0.24 s，選項(xiàng)B正確．
答案 B
9．(單選)(xx北京)關(guān)于環(huán)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是( )
A．分別沿圓軌道和橢圓軌道運(yùn)行的兩顆衛(wèi)星，不可能具有相同的周期
B．沿橢圓軌道運(yùn)行的一顆衛(wèi)星，在軌道不同位置可能具有相同的速率
C．在赤道上空運(yùn)行的兩顆地球同步衛(wèi)星，它們的軌道半徑有可能不同
D．沿不同軌道經(jīng)過(guò)北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面一定會(huì)重合
解析 環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，由開普勒第三定律＝常數(shù)，知當(dāng)橢圓軌道半長(zhǎng)軸與圓形軌道的半徑相等時(shí)，兩顆衛(wèi)星周期相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；沿橢圓軌道運(yùn)行的衛(wèi)星，只有引力做功，機(jī)械能守恒，在軌道上相互對(duì)稱的地方(到地心距離相等的位置)速率相同，B項(xiàng)正確；所有地球同步衛(wèi)星相對(duì)地面靜止，運(yùn)行周期都等于地球自轉(zhuǎn)周期，由＝，得R＝，軌道半徑都相同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；同一軌道平面、不同軌道半徑的衛(wèi)星，相同軌道半徑、不同軌道平面的衛(wèi)星，都有可能(不同時(shí)刻)經(jīng)過(guò)北京上空，D項(xiàng)錯(cuò)誤．
答案 B
10．(多選)(xx江蘇)2011年8月，“嫦娥二號(hào)”成功進(jìn)入了環(huán)繞“日地拉格朗日點(diǎn)”的軌道，我國(guó)成為世界上第三個(gè)造訪該點(diǎn)的國(guó)家．如圖所示，該拉格朗日點(diǎn)位于太陽(yáng)和地球連線的延長(zhǎng)線上，一飛行器處于該點(diǎn)，在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，則此飛行器的( )
A．線速度大于地球的線速度
B．向心加速度大于地球的向心加速度
C．向心力僅由太陽(yáng)的引力提供
D．向心力僅由地球的引力提供
解析 由于飛行器與地球同步繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，則周期相同，根據(jù)v＝可知A項(xiàng)正確；由a＝()2r.可知B項(xiàng)正確；飛行器的向心力由地球和太陽(yáng)的萬(wàn)有引力共同提供，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤．
答案 AB
11．(多選)(xx遼寧省大連市高三雙基測(cè)試)我國(guó)自主研發(fā)的“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”是由多顆衛(wèi)星組成的，其中有5顆地球同步衛(wèi)星．在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過(guò)程中，衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ，如圖所示，然后在Q點(diǎn)通過(guò)改變衛(wèi)星的速度，讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道Ⅱ，則( )
A．該衛(wèi)星的發(fā)射速度必定大于11.2 km/s
B．衛(wèi)星在同步軌道Ⅱ上的運(yùn)行速度小于7.9 km/s
C．在軌道Ⅰ上，衛(wèi)星在P點(diǎn)的動(dòng)能小于在Q點(diǎn)的動(dòng)能
D．在軌道Ⅱ上的運(yùn)行周期大于在軌道Ⅰ上的運(yùn)行周期
解析 11.2 km/s是第二宇宙速度，衛(wèi)星發(fā)射速度v只有滿足7.9 km/s
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