浙江省2019-2020學(xué)年高中物理 第五章 課時訓(xùn)練2 宇宙航行（含解析）

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1、課時訓(xùn)練2　宇宙航行 基礎(chǔ)鞏固 1.經(jīng)典力學(xué)不能適用于下列哪種運動(　D　) A.火箭的發(fā)射 B.宇宙飛船繞地球的運動 C.“勇氣號”宇宙探測器 D.微觀粒子的波動性 2.如圖所示為1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中牛頓所畫草圖。他設(shè)想在高山上水平拋出物體,若速度一次比一次大,落點就一次比一次遠(yuǎn)。當(dāng)速度足夠大時,物體就不會落回地面,成為人造地球衛(wèi)星。若不計空氣阻力,這個速度至少為(　A　) A.7.9 km/s B.8.9 km/s C.11.2 km/s D.16.7 km/s 3.下列說法正確的是(　C　) A.周期T=24 h的衛(wèi)星都是同步衛(wèi)星 B.

2、同步衛(wèi)星相對地面靜止,它的速度等于赤道上物體的速度 C.近地衛(wèi)星的速度、加速度都大于同步衛(wèi)星的速度、加速度 D.所有極地衛(wèi)星的周期都相同 4.作為一名在軌道上運行的太空飛船里的宇航員,若你面向地球無初速度“釋放”一個物體,則該物體(　D　) A.做自由落體運動并落向地球 B.由于慣性,沿軌道切線做直線運動 C.做平拋運動并落向地球 D.和飛船一起繞地球在同一軌道上運動 5.火星探測器在地球上發(fā)射后向火星運動,最終繞火星做勻速圓周運動,則其發(fā)射速度滿足(　D　) A.等于或小于11.2 km/s B.一定大于16.7 km/s C.介于11.2 m/s～16.7 m/s

3、D.介于11.2 km/s～16.7 km/s 6.天宮二號空間實驗室與神舟十一號載人飛船在距地面393千米的軌道交會對接成功。下列說法正確的是(　C　) A.神舟十一號載人飛船中宇航員沒有受到力的作用 B.神舟十一號載人飛船的周期為24小時 C.神舟十一號載人飛船的周期小于同步衛(wèi)星的周期 D.神舟十一號載人飛船中天平可以正常使用 解析:飛船繞地球做勻速圓周運動,宇航員仍然受到萬有引力,萬有引力提供圓周運動的向心力,故A錯誤;神舟十一號的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑,則由T=可知,神舟十一號的運行周期小于同步衛(wèi)星的周期,即小于24小時,故B錯誤,C正確;神舟十一號載人飛船中天平處

4、于完全失重狀態(tài),不能正常使用,故D錯誤。 7.假如一做圓周運動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍,仍做圓周運動,則(　C　) A.根據(jù)公式v=ωr可知,衛(wèi)星運動的線速度將增大到原來的2倍 B.根據(jù)公式F=m可知,衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的 C.根據(jù)公式F=G可知,地球引力提供的向心力將減小到原來的 D.根據(jù)B和C中給出的兩個公式可知,衛(wèi)星運動的線速度將變?yōu)樵瓉淼谋? 8.(2017·浙江11月學(xué)考)如圖所示是小明同學(xué)畫的人造地球衛(wèi)星軌道的示意圖,則衛(wèi)星(　D　) A.在a軌道運行的周期為24 h B.在b軌道運行的速度始終不變 C.在c軌道運行的速度大小始終不變

5、 D.在c軌道運行時受到的地球引力大小是變化的 解析:同步衛(wèi)星必須在赤道正上空,所以a軌道不可能是同步衛(wèi)星的軌道,選項A錯誤;b軌道上的衛(wèi)星的速度方向不斷變化,選項B錯誤;地球在c軌道的其中一個焦點上,衛(wèi)星在近地點時的速度大,在遠(yuǎn)地點時的速度小,選項C錯誤;在c軌道上,衛(wèi)星與地球的距離變化,根據(jù)F=G可以看出地球的引力大小不斷變化,D正確。 9.2016年10月19日,“神舟十一號”飛船與“天宮二號”空間實驗室對接成功。已知“天宮二號”飛船繞地球運行的周期約為1.5 h,則宇航員隨“天宮二號”繞地球運行過程中(　B　) A.宇航員不受地球引力作用 B.宇航員處于完全失重狀態(tài) C.“天

6、宮二號”離地高度比地球同步衛(wèi)星大 D.“天宮二號”繞地球飛行的速度一定大于7.9 km/s 解析:萬有引力定律指出任何兩個存在質(zhì)量的物體之間均存在萬有引力,故A錯誤;宇航員隨飛船一起繞地球運動時,萬有引力全部用來提供向心力,宇航員處于完全失重狀態(tài),故B正確;根據(jù)=m()2r可知,周期越大,則軌道半徑越大,由于同步衛(wèi)星的周期為24 h,大于“天宮二號”的周期,所以“天宮二號”離地高度比地球同步衛(wèi)星小,故C錯誤;衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度為7.9 km/s,所以“天宮二號”繞地球飛行的速度一定小于7.9 km/s,故D錯誤。 10.高分專項也被稱為“天眼工程”,2018年6月2日,我國成功將“高分六

7、號”衛(wèi)星發(fā)射升空,至此共有六顆高分系列衛(wèi)星為國家提供高時空分辨率的遙感數(shù)據(jù)。高分系列衛(wèi)星中,只有“高分四號”是地球同步軌道衛(wèi)星,其余衛(wèi)星都在太陽同步軌道運行(太陽同步軌道,軌道平面和赤道平面的夾角超過了80度,衛(wèi)星一次回訪會途經(jīng)地球兩極點,屬于極地軌道)。表中給出了“高分二號”和“高分四號”的部分?jǐn)?shù)據(jù),根據(jù)信息可知(　B　) “高分二號”衛(wèi)星參數(shù) 參數(shù) 指標(biāo) 軌道類型 太陽同步軌道 軌道高度 631 km(標(biāo)稱值) 傾角 97.908 0° “高分四號”衛(wèi)星參數(shù) 參數(shù) 指標(biāo) 軌道類型 地球同步軌道 軌道高度 36 000 km 定點位置 105.6°E

8、A.“高分二號”繞地球運行的線速度較小 B.“高分二號”繞地球運行的角速度較大 C.“高分四號”的發(fā)射速度較小 D.“高分四號”也可以途經(jīng)地球兩極點 解析:根據(jù)萬有引力定律有G=m=mω2r,“高分二號”軌道較低,所以其線速度大,角速度大,故A錯誤,B正確;衛(wèi)星在發(fā)射過程中,首先進(jìn)入橢圓軌道,然后再從橢圓軌道進(jìn)入圓軌道,衛(wèi)星的軌道半徑越小,則橢圓軌道的半長軸越短,需要的發(fā)射速度越小,故C錯誤;同步衛(wèi)星定點于赤道上空,不可能經(jīng)過地球兩極點,D錯誤。 能力提高 11.2017年4月,我國成功發(fā)射的天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室完成了首次交會對接,對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的

9、軌道(可視為圓軌道)運行。與天宮二號單獨運行時相比,組合體運行的(　C　) A.周期變大 B.速率變大 C.動能變大 D.向心加速度變大 解析:設(shè)地球質(zhì)量為M,對天宮二號,由萬有引力提供向心力可得 T=2π,v=,a=,而對接后組合體軌道半徑r不變,則T,v,a均不變,但質(zhì)量變大,由Ek=mv2知Ek變大,選項C正確。 12.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng),它由空間段、地面段和用戶段三部分組成。第三代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星計劃由35顆衛(wèi)星組成,如圖所示。其中有5顆地球靜止軌道衛(wèi)星(運行在地球同步軌道,離地高度約3.6×104 km)、27顆中地球軌道衛(wèi)星(運行在3個互成1

10、20°的軌道面上,離地高度約2.15×104 km)、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星(其軌道平面與赤道平面有一定的夾角,周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同)。假設(shè)所有北斗衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運動,下列說法正確的是(　C　) A.中地球軌道衛(wèi)星的線速度最小 B.傾斜同步軌道衛(wèi)星能定點在北京上空 C.中地球軌道衛(wèi)星的運行周期小于地球同步衛(wèi)星的運行周期 D.傾斜同步軌道衛(wèi)星的軌道半徑大于地球靜止軌道衛(wèi)星的軌道半徑 解析:在所有北斗衛(wèi)星中,中地球軌道衛(wèi)星的軌道半徑最小,根據(jù)=m,得v=,故中地球軌道衛(wèi)星線速度最大,故A錯誤;傾斜同步軌道衛(wèi)星的周期是24小時,可以在每天的同一時刻經(jīng)過北京上空,但不能定點在北京

11、上空,故B錯誤;根據(jù)=m()2R,得T=,半徑越大,周期越大,故中地球軌道衛(wèi)星的運行周期小于地球同步衛(wèi)星的運行周期,故C正確;由于傾斜同步軌道衛(wèi)星周期與地球靜止軌道衛(wèi)星的周期相同,都等于地球自轉(zhuǎn)周期,則二者軌道半徑相同,故D錯誤。 13.(2019·嘉興模擬)2018年12月12日,“嫦娥四號”成功實施了近月制動,順利完成“太空剎車”,被月球捕獲,進(jìn)入了環(huán)月軌道。最終軟著陸至月球背面南極—艾特肯盆地,完成人類探測器首次月球背面軟著陸的壯舉,則“嫦娥四號”(　C　) A.在環(huán)月軌道運行時,處于平衡狀態(tài) B.在地球的發(fā)射速度可以小于7.9 km/s C.在環(huán)月軌道到登陸月球背面過程需要減速

12、 D.被月球捕獲后就不受地球引力了 解析:在環(huán)月軌道上,“嫦娥四號”受到萬有引力而做圓周運動,不處于平衡狀態(tài),選項A錯誤;在地球發(fā)射衛(wèi)星的最小速度為 7.9 km/s,選項B錯誤;登陸月球背面時,速度肯定要減小,需要減速,選項C正確;被月球捕獲之后,依然受到地球的萬有引力,選項D錯誤。 14.通過觀察冥王星的衛(wèi)星,可以推算出冥王星的質(zhì)量。假設(shè)衛(wèi)星繞冥王星做勻速圓周運動,除了引力常量外,至少還需要兩個物理量才能計算出冥王星的質(zhì)量。這兩個物理量可以是(　D　) A.衛(wèi)星的質(zhì)量和速度 B.衛(wèi)星的質(zhì)量和軌道半徑 C.衛(wèi)星的質(zhì)量和角速度 D.衛(wèi)星的運行周期和軌道半徑 解析:根據(jù)萬有引力提

13、供向心力,則G=m=mω2r,由于衛(wèi)星的質(zhì)量m約掉,故與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān),故A,B,C錯誤;若知道衛(wèi)星的周期和半徑,則G=m()2r,整理得到M=,故選項D正確。 15.如圖所示,天文學(xué)家觀測到某行星和地球在同一軌道平面內(nèi)繞太陽做同向勻速圓周運動,且行星的軌道半徑比地球的軌道半徑小,已知地球的運轉(zhuǎn)周期為T。地球和太陽中心的連線與地球和行星的連線所夾的角叫做地球?qū)υ撔行堑挠^察視角(簡稱視角)。已知該行星的最大視角為θ,當(dāng)行星處于最大視角處時,是地球上的天文愛好者觀察該行星的最佳時期。則行星繞太陽轉(zhuǎn)動的角速度ω行與地球繞太陽轉(zhuǎn)動的角速度ω地的比值ω行∶ω地為(　C　) A. B. C. D.

14、 解析:當(dāng)行星處于最大視角處時,地球和行星的連線與行星和太陽的連線垂直,三星球的連線構(gòu)成直角三角形,有sin θ=,據(jù)G=mω2r,得==,選項C正確. 16.某衛(wèi)星運行在高度約500 km的圓形軌道上,下列說法正確的是(　C　) A.該衛(wèi)星的軌道平面一定在赤道平面上 B.該衛(wèi)星運行的周期比同步衛(wèi)星的運行周期大 C.該衛(wèi)星的運行速度比同步衛(wèi)星的運行速度大 D.該衛(wèi)星運行的向心力比同步衛(wèi)星運行的向心力大 解析:衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動圓心為地心即可,軌道平面不一定在赤道平面,A錯誤;地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為36 000 km,根據(jù)=mr,得T=,則軌道半徑越小,周期T越小,B錯誤;根據(jù)=m,得

15、v=,則軌道半徑越小,線速度越大,C正確;向心力由萬有引力提供,F=,由于不確定衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系,所以不能確定向心力的大小關(guān)系,選項D錯誤。 17.世界上沒有永不謝幕的傳奇, NASA的“卡西尼”號探測器進(jìn)入土星探測任務(wù)的最后篇章。據(jù) NASA報道,“卡西尼”4月26日首次到達(dá)土星和土星內(nèi)環(huán)(碎冰塊、巖石塊、塵埃等組成)之間,并在近圓軌道做圓周運動。在極其稀薄的大氣作用下,開啟土星探測之旅的最后階段——“大結(jié)局”階段。這一階段將持續(xù)到九月中旬,直至墜向土星的懷抱。若“卡西尼”只受土星引力和稀薄氣體阻力的作用,則(　C　) A.4月26日,“卡西尼”在近圓軌道上繞土星的角速度小于內(nèi)環(huán)的角速度

16、 B.4月28日,“卡西尼”在近圓軌道上繞土星的速率小于內(nèi)環(huán)的速率 C.5月到6月間,“卡西尼”的動能越來越大 D.6月到8月間,“卡西尼”的動能以及它與土星的引力勢能之和保持不變 解析:根據(jù)萬有引力提供向心力=mω2r,ω=,“卡西尼”在近圓軌道上繞土星的角速度大于內(nèi)環(huán)的角速度,A錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力=m,v=,“卡西尼”在近圓軌道上繞土星的速率大于內(nèi)環(huán)的速率,B錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力=m,“卡西尼”的軌道半徑越來越小,動能越來越大,C正確;“卡西尼”的軌道半徑越來越小,動能越來越大,由于稀薄氣體阻力對“卡西尼”做負(fù)功,動能與土星的引力勢能之和減小,D錯誤。 18.若“當(dāng)太陽生命走到盡頭,人類將整個地球′甩出′太陽系,向人馬座比鄰星進(jìn)發(fā),讓比鄰星成為地球的第二個母恒星。”已知比鄰星質(zhì)量是太陽質(zhì)量的n倍,其半徑是太陽半徑的k倍,假設(shè)地球繞比鄰星運行的半徑是地球繞太陽運行半徑的q倍。則地球繞比鄰星的公轉(zhuǎn)周期為地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期的(　C　) A. B. C. D. 解析:根據(jù)萬有引力提供向心力,地球繞比鄰星公轉(zhuǎn)時,有G= mr比,地球繞太陽公轉(zhuǎn)時,有G=mr太,則==,故=,選項C正確。 - 6 -