2019-2020年高中物理 6.5《宇宙航行》課時作業(yè) 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 6.5《宇宙航行》課時作業(yè) 新人教版必修2 基礎達標 1．下列說法正確的是(　　) A．第一宇宙速度是從地面上發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最大發(fā)射速度 B．第一宇宙速度是在地球表面附近環(huán)繞地球運轉(zhuǎn)的衛(wèi)星的最大速度 C．第一宇宙速度是同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度 D．衛(wèi)星從地面發(fā)射時的發(fā)射速度越大，則衛(wèi)星距離地面的高度就越大，其環(huán)繞速度則可能大于第一宇宙速度 【解析】　第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是衛(wèi)星繞地球運轉(zhuǎn)的最大速度，離地越高，衛(wèi)星繞地球運轉(zhuǎn)的速度越小． 【答案】　B 2．下列關于繞地球運行的衛(wèi)星的運動速度的說法中正確的是(　　) A．一定等于7.9 km/s B．一定小于7.9 km/s C．大于或等于7.9 km/s，而小于11.2 km/s D．只需大于7.9 km/s 【解析】　衛(wèi)星在繞地球運行時，萬有引力提供向心力，由此可得v＝，所以軌道半徑r越大，衛(wèi)星的環(huán)繞速度越小，實際的衛(wèi)星軌道半徑大于地球半徑R，所以環(huán)繞速度一定小于第一宇宙速度，即v<7.9 km/s.而C選項是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的速度范圍． 【答案】　B 3．火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓．已知火衛(wèi)一的周期為7小時39分，火衛(wèi)二的周期為30小時18分，則兩顆衛(wèi)星相比(　　) A．火衛(wèi)一距火星表面較遠 B．火衛(wèi)二的角速度較大 C．火衛(wèi)一的運動速度較大 D．火衛(wèi)二的向心加速度較大 【解析】　由＝ma＝＝mr得：a＝，v＝，r＝，則T大時，r大，a小，v小，且由ω＝知T大，ω小，故正確選項為C. 【答案】　C 4．地球上相距很遠的兩位觀察者，都發(fā)現(xiàn)自己的正上方有一顆人造衛(wèi)星，相對自己靜止不動，則這兩位觀察者的位置以及兩顆人造衛(wèi)星到地球中心的距離可能是(　　) A．一人在南極，一人在北極，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等 B．一人在南極，一人在北極，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應成整數(shù)倍 C．兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等 D．兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應成整數(shù)倍 【解析】　觀察者看到的都是同步衛(wèi)星，衛(wèi)星在赤道上空，到地心的距離相等． 【答案】　C 5．關于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問題，下列說法中正確的是(　　) A．在發(fā)射過程中向上加速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象 B．在降落過程中向下減速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象 C．進入軌道后做勻速圓周運動，產(chǎn)生失重現(xiàn)象 D．失重是由于地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的 【答案】　ABC 6．在圓軌道上質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球的半徑R，地球表面的重力加速度為g，則(　　) A．衛(wèi)星運動的線速度為 B．衛(wèi)星運動的周期為4π C．衛(wèi)星的向心加速度為g D．衛(wèi)星的角速度為 【解析】　萬有引力提供向心力，有G＝m， 又g＝，故v＝＝，A錯； T＝＝＝4π，B對； a＝＝＝，C錯； ω＝＝，D對． 【答案】　BD 7．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)星的運行速度小于第一宇宙速度 C．衛(wèi)星運行時受到的向心力大小為G D．衛(wèi)星運行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 【解析】　根據(jù)萬有引力提供向心力，G＝m(H＋R)，衛(wèi)星距地面的高度為H＝－R，A錯；根據(jù)G＝m，可得衛(wèi)星的運行速度v＝，而第一宇宙速度為 ，故B對；衛(wèi)星運行時受到的向心力大小為F向＝G，C錯；根據(jù)G＝ma向，可得衛(wèi)星運行的向心加速度為a向＝G，而地球表面的重力加速度為g＝G，D對． 【答案】　BD 8．宇航員在月球上做自由落體實驗，將某物體由距月球表面高h處釋放，經(jīng)時間t后落到月球表面(設月球半徑為R)．據(jù)上述信息推斷，飛船在月球表面附近繞月球做勻速圓周運動所必須具有的速率為(　　) A. B. C. D. 【解析】　設月球表面的重力加速度為g′，由物體“自由落體”可得h＝g′t2，飛船在月球表面附近做勻速圓周運動可得G＝m，在月球表面附近mg′＝，聯(lián)立得v＝，故B正確． 【答案】　B 9．已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響． (1)推導第一宇宙速度v1的表達式； (2)若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，運行軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星的運行周期T. 【解析】　(1)設衛(wèi)星的質(zhì)量為m，地球的質(zhì)量為M， 在地球表面附近滿足G＝mg 得GM＝R2g① 衛(wèi)星做圓周運動的向心力等于它受到的萬有引力 m＝G② ①式代入②式，得到v1＝. (2)考慮①式，衛(wèi)星受到的萬有引力為 F＝G＝③ 由牛頓第二定律F＝m(R＋h)④ ③④聯(lián)立解得T＝ . 【答案】　(1)v1＝　(2) 1．在軌道上運行的人造衛(wèi)星，若衛(wèi)星上的天線突然折斷，則天線將(　　) A．做自由落體運動 B．做平拋運動 C．和衛(wèi)星一起繞地球在同一軌道上運行 D．由于慣性沿軌道切線方向做直線運動 【解析】　折斷的天線由于慣性而具有衛(wèi)星原來的速度，在地球引力作用下繼續(xù)在原軌道上運行，故選C.明確折斷的天線與衛(wèi)星具有相同的運動情況和受力情況是解題的關鍵． 【答案】　C 2．人造衛(wèi)星沿圓軌道環(huán)繞地球運動，因為大氣阻力的作用，其運動的高度將逐漸變化，由于高度變化很慢，在變化過程中的任一時刻，仍可認為衛(wèi)星滿足勻速圓周運動規(guī)律．下述關于衛(wèi)星運動的一些物理量變化情況，正確的是(　　) A．線速度減小 B．周期變大 C．半徑增大 D．向心加速度增大 【解析】　此題為人造衛(wèi)星的變軌問題，當衛(wèi)星受阻力作用線速度變小時，做圓周運動所需的向心力減小，而此時由萬有引力提供的向心力大于需要的向心力，所以衛(wèi)星將做向心運動而使軌道半徑逐漸減小，而變軌后的衛(wèi)星在軌道上運行時，滿足v∝和T∝，an∝，所以v增大，T減小，an增大，因此正確選項應為D. 【答案】　D 3. 如圖所示，從地面上A點發(fā)射一枚遠程彈道導彈，假設導彈僅在地球引力作用下，沿ACB橢圓軌道飛行擊中地面目標B，C為軌道的遠地點，距地面高度為h.已知地球半徑為R，地球質(zhì)量為M，萬有引力常量為G，則下列結(jié)論正確的是(　　) A．導彈在C點的速度大于 B．導彈在C點的速度等于 C．導彈在C點的加速度等于 D．導彈在C點的加速度大于 【解析】　導彈在C點，由牛頓第二定律，加速度a＝，則C選項正確；若導彈在C點的速度v＝ ，導彈將做半徑為R＋h的圓周運動，若在C點的速度v> ，將做離心運動，則A、B選項錯誤． 【答案】　C 4. xx年初，我國宣布北斗導航系統(tǒng)正式商業(yè)運行．北斗導航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導航、定位等功能．“北斗”系統(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星均繞地心O做勻速圓周運動，軌道半徑均為r，某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置(如圖所示)．若衛(wèi)星均順時針運行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R(r>R)，不計衛(wèi)星間的相互作用力，則(　　) A．這兩顆衛(wèi)星的加速度大小相等，大小均為g B．衛(wèi)星1由位置A運動至位置B所需的時間為 C．衛(wèi)星1向后噴氣就一定能追上衛(wèi)星2 D．衛(wèi)星1中的儀器因不受重力而處于完全失重狀態(tài) 【解析】　在地面處mg＝，g＝，軌道處的加速度a＝，由于r>R，故A錯誤；衛(wèi)星1由位置A運動至位置B所需的時間t＝T，而T＝ ＝ ＝2π ，所以t＝ ，B正確；衛(wèi)星1向后噴氣加速，會變軌到高軌道，不會追上衛(wèi)星2，故C錯誤；衛(wèi)星1中的儀器處于完全失重狀態(tài)，但仍受重力作用，D錯誤． 【答案】　B 5. 如圖所示有A、B兩個行星繞同一恒星O做圓周運動，運轉(zhuǎn)方向相同，A行星的周期為T1，B行星的周期為T2.在某一時刻兩行星第一次相遇(即兩行星相距最近)，則(　　) A．經(jīng)過時間t＝T1＋T2，兩行星將第二次相遇 B．經(jīng)過時間t＝ ，兩行星將第二次相遇 C．經(jīng)過時間t＝，兩行星第一次相距最遠 D．經(jīng)過時間t＝，兩行星第一次相距最遠 【解析】　據(jù)開普勒定律＝k可知T2＞T1.以B和行星中心連線為參考系，則A相對此參考系以ω1－ω2為相對角速度做勻速圓周運動，到第二次相遇即A相對參考系轉(zhuǎn)過2π角度，這中間經(jīng)歷的時間 t＝＝＝ 而從第一次相遇到第一次相距最遠需相對參考系轉(zhuǎn)過π角度，所以經(jīng)過時間t′＝＝＝，選項B、D正確． 【答案】　BD 6．由于地球在自轉(zhuǎn)，因而在發(fā)射衛(wèi)星時，利用地球的自轉(zhuǎn)，可以盡量減少發(fā)射人造衛(wèi)星時火箭所提供的能量．為了盡量節(jié)約發(fā)射衛(wèi)星時需要的能量，現(xiàn)假設某火箭的發(fā)射場地就在赤道上，已知地球的半徑為R，地球自轉(zhuǎn)的周期為T，地面的重力加速度為g，衛(wèi)星的質(zhì)量為m.求： (1)由于地球的自轉(zhuǎn)，衛(wèi)星停放在赤道上的發(fā)射場時具有的初速度v0為多大． (2)衛(wèi)星在離地面高度為R的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星的速度v為多大． 【解析】　(1)衛(wèi)星停放在赤道上的發(fā)射場時具有的初速度為v0＝ωR＝R. (2)設地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星在離地面高度為R的軌道上運行時有 G＝m 而對地面上質(zhì)量為m0的物體有 m0g＝G 解得v＝ . 【答案】　(1)R　(2)