2019-2020學(xué)年新教材高中物理 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（十四）宇宙航行 新人教版必修第二冊(cè)

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1、課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（十四） 宇宙航行 A級(jí)—學(xué)考達(dá)標(biāo) 1．某位同學(xué)設(shè)想了人造地球衛(wèi)星軌道(衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉)，其中不可能的是(　　) 解析：選D　人造地球衛(wèi)星靠萬(wàn)有引力提供向心力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力的方向指向地心，所以圓周運(yùn)動(dòng)的圓心是地心。故A、B、C正確，D錯(cuò)誤。 2．第一宇宙速度是物體在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，則有(　　) A．被發(fā)射的物體質(zhì)量越大，第一宇宙速度越大 B．被發(fā)射的物體質(zhì)量越小，第一宇宙速度越大 C．第一宇宙速度與被發(fā)射物體的質(zhì)量無(wú)關(guān) D．第一宇宙速度與地球的質(zhì)量無(wú)關(guān) 解析：選C　第一宇宙速度v＝ ，與地球質(zhì)量M有關(guān)，與發(fā)射物體質(zhì)量

2、無(wú)關(guān)。故只有選項(xiàng)C正確。 3．(2019·南昌高一檢測(cè))某飛船進(jìn)入離地面343 km的圓形軌道環(huán)繞地球飛行時(shí)，它的線(xiàn)速度大小(　　) A．等于7.9 km/s B．介于7.9 km/s和11.2 km/s之間 C．小于7.9 km/s D．介于7.9 km/s和16.7 km/s之間 解析：選C　由萬(wàn)有引力提供向心力得G＝m，v＝。由于軌道半徑r大于地球半徑R，所以v＜?。?.9 km/s，C正確。 4．關(guān)于人造地球衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．由公式F＝G知，衛(wèi)星所受地球引力與其軌道半徑r的二次方成反比 B．若衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則衛(wèi)星距地心越遠(yuǎn)，角速度越大 C．地

3、球的同步衛(wèi)星可在不同軌道上運(yùn)行 D．第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最大發(fā)射速度 解析：選A　對(duì)于某衛(wèi)星而言，由萬(wàn)有引力公式F＝G，可知當(dāng)G、M、m一定時(shí)，F(xiàn)∝，選項(xiàng)A正確；由G＝mω2r，解得ω＝，可見(jiàn)，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，距地心越遠(yuǎn)，其運(yùn)動(dòng)的角速度越小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；地球的所有同步衛(wèi)星周期相同，均在同一軌道上運(yùn)行，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在地球表面附近發(fā)射衛(wèi)星時(shí)，第一宇宙速度(7.9 km/s)是最小的發(fā)射速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5．原計(jì)劃的“銥”衛(wèi)星通信系統(tǒng)是在距地球表面780 km的太空軌道上建立一個(gè)由77顆小衛(wèi)星組成的星座。這些小衛(wèi)星均勻分布在覆蓋全球的7條軌道上，每條軌道上有11顆衛(wèi)星，由于這一方案

4、的衛(wèi)星排布像化學(xué)元素“銥”原子的核外77個(gè)電子圍繞原子核運(yùn)動(dòng)一樣，所以稱(chēng)為“銥”星系統(tǒng)。后來(lái)改為由66顆衛(wèi)星，分布在6條軌道上，每條軌道上由11顆衛(wèi)星組成，仍稱(chēng)它為“銥”星系統(tǒng)?！般灐毙窍到y(tǒng)的66顆衛(wèi)星，其運(yùn)行軌道的共同特點(diǎn)是(　　) A．以地軸為中心的圓形軌道 B．以地心為中心的圓形軌道 C．軌道平面必須處于赤道平面內(nèi) D．“銥”星運(yùn)行軌道高于同步衛(wèi)星軌道 解析：選B　“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)作為覆蓋全球的通信衛(wèi)星系統(tǒng)，在地球引力的作用下，在以地心為中心的圓形軌道上運(yùn)行，故B正確，A、C錯(cuò)誤?！般灐毙l(wèi)星系統(tǒng)距地面的高度為780 km，遠(yuǎn)低于同步衛(wèi)星距地面的高度，故D錯(cuò)誤。 6.如圖所示，在

5、同一軌道平面上的三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C，在某一時(shí)刻恰好在同一直線(xiàn)上，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．根據(jù)v＝，可知三顆衛(wèi)星的線(xiàn)速度vA＜vB＜vC B．根據(jù)萬(wàn)有引力定律，可知三顆衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力FA＞FB＞FC C．三顆衛(wèi)星的向心加速度aA＞aB＞aC D．三顆衛(wèi)星運(yùn)行的角速度ωA＜ωB＜ωC 解析：選C　由G＝m得v＝ ，故vA＞vB＞vC，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；衛(wèi)星受的萬(wàn)有引力F＝G，但三顆衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系不知道，故它們受的萬(wàn)有引力大小不能比較，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由G＝ma得a＝，故aA＞aB＞aC，選項(xiàng)C正確；由G＝mrω2知，D錯(cuò)誤。 7．(2019·濟(jì)南高一檢測(cè))假設(shè)地球的質(zhì)量不變

6、，而地球的半徑增大到原來(lái)半徑的2倍，那么地球的第一宇宙速度的大小應(yīng)為原來(lái)的(　　) A. B. C. D．2 解析：選B　因第一宇宙速度即為地球的近地衛(wèi)星的線(xiàn)速度，此時(shí)衛(wèi)星的軌道半徑近似認(rèn)為等于地球的半徑，且地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供向心力。由G＝得v＝ ，因此，當(dāng)M不變，R增大為原來(lái)2倍時(shí)，v減小為原來(lái)的，故選項(xiàng)B正確。 8．(2019·衡水高一檢測(cè))某星球的半徑為R，在其表面上方高度為aR的位置，以初速度v0水平拋出一個(gè)金屬小球，水平射程為bR，a、b均為數(shù)值極小的常數(shù)，則這個(gè)星球的第一宇宙速度為(　　) A. v0 B. v0 C. v0 D. v0 解析：選

7、A　設(shè)該星球表面的重力加速度為g，小球落地時(shí)間為t，拋出的金屬小球做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得aR＝gt2，bR＝v0t，聯(lián)立解得g＝，第一宇宙速度即為該星球表面衛(wèi)星的線(xiàn)速度，根據(jù)星球表面衛(wèi)星的重力充當(dāng)向心力得mg＝m，所以第一宇宙速度v＝＝＝v0，故選項(xiàng)A正確。 9．質(zhì)量為m的衛(wèi)星在離地面R0處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)地球的半徑也為R0，地面的重力加速度為g，引力常量為G。求： (1)地球的質(zhì)量； (2)衛(wèi)星的線(xiàn)速度大小。 解析：(1)對(duì)地面上的物體mg＝G，解得：M＝。 (2)設(shè)衛(wèi)星的線(xiàn)速度為v，衛(wèi)星受到的合外力等于萬(wàn)有引力： G＝m，解得v＝ 。 答案：(1)　(2)

8、 B級(jí)—選考提能 10.如圖所示，a、b、c、d是在地球大氣層外的圓形軌道上運(yùn)行的四顆人造衛(wèi)星。其中a、c的軌道相交于點(diǎn)P，b、d在同一個(gè)圓軌道上。某時(shí)刻b衛(wèi)星恰好處于c衛(wèi)星的正上方。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．b、d存在相撞危險(xiǎn) B．a(chǎn)、c的加速度大小相等，且大于b的加速度 C．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度 D．a(chǎn)、c的線(xiàn)速度大小相等，且小于d的線(xiàn)速度 解析：選B　b、d在同一軌道，線(xiàn)速度大小相等，不可能相撞，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由a向＝知，a、c的加速度大小相 等，且大于b的加速度，選項(xiàng)B正確；由ω＝ 知，a、c的角速度大小相等，且大于b的角速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤

9、；由v＝ 知，a、c的線(xiàn)速度大小相等，且大于d的線(xiàn)速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 11．設(shè)地球半徑為R，a為靜止在地球赤道上的一個(gè)物體，b為一顆近地繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，c為地球的一顆同步衛(wèi)星，其軌道半徑為r。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．a(chǎn)與c的線(xiàn)速度大小之比為 B．a(chǎn)與c的線(xiàn)速度大小之比為 C．b與c的周期之比為 D．b與c的周期之比為 解析：選D　物體a與同步衛(wèi)星c角速度相等，由v＝rω，可得二者線(xiàn)速度大小之比為，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；而b、c均為衛(wèi)星，由T＝2π 可得，二者周期之比為，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 12．恒星演化發(fā)展到一定階段，可能成為恒星世界的“侏儒”——中子星，中子星的半徑很小，一般為7～20 km，但它的密度大得驚人。若某中子星的密度為1.2×1017 kg/m3，半徑為10 km，那么該中子星的第一宇宙速度約為多少？(G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析：中子星的第一宇宙速度即為它表面衛(wèi)星的環(huán)繞速度，此時(shí)衛(wèi)星的軌道半徑可近似認(rèn)為是中子星的半徑，且中子星對(duì)衛(wèi)星的萬(wàn)有引力充當(dāng)衛(wèi)星的向心力，由 G＝m，得v＝ ， 又M＝ρV＝ρπR3， 解得v＝R　 ＝1×104×　 m/s ＝5.8×107 m/s＝5.8×104 km/s。 答案：5.8×104 km/s 6