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高中物理 第三章 萬(wàn)有引力定律 第4節(jié) 人造衛(wèi)星 宇宙速度2 深度剖析三個(gè)宇宙速度同步練習(xí) 教科版必修2.doc

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高中物理 第三章 萬(wàn)有引力定律 第4節(jié) 人造衛(wèi)星 宇宙速度2 深度剖析三個(gè)宇宙速度同步練習(xí) 教科版必修2.doc

第4節(jié) 人造衛(wèi)星 宇宙速度2 深度剖析三個(gè)宇宙速度(答題時(shí)間:30分鐘)1. 歐洲天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了可能適合人類居住的行星“格里斯581c”。該行星的質(zhì)量是地球的m倍,直徑是地球的n倍。設(shè)在該行星表面及地球表面發(fā)射人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度分別為v1、v2,則v1/v2的比值為( )A. B. m/n C. D.2. 我國(guó)首次載人飛船從2003年10月15日9時(shí)繞地球飛行14圈后,歷時(shí)21小時(shí)于10月16日上午6時(shí)左右安全返回到內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng),若飛船的運(yùn)動(dòng)近似地看作近地勻速圓周運(yùn)動(dòng),地球?qū)︼w船的萬(wàn)有引力提供飛船做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,引力常量G6.671011Nm2/kg2,則下列說(shuō)法正確的是( )A. 要使載人飛船從近地圓軌道返回地球,飛船需點(diǎn)火加速B. 載人飛船在近地圓軌道上的運(yùn)行速度可能大于第一宇宙速度C. 通過(guò)以上數(shù)據(jù)可算出地球質(zhì)量D. 通過(guò)以上數(shù)據(jù)可算出地球的平均密度3. 舉世矚目的“神舟”六號(hào)航天飛船的成功發(fā)射和順利返回,顯示了我國(guó)航天事業(yè)取得的巨大成就,已知地球的質(zhì)量為M,引力常量為G,設(shè)飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,則飛船在圓軌道上運(yùn)行的速率為( )A. B. C. D. 4. 關(guān)于地球的第一宇宙速度,下列表述正確的是( )A. 第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度B. 第一宇宙速度又叫脫離速度C. 第一宇宙速度又叫逃逸速度D. 第一宇宙速度跟地球的半徑無(wú)關(guān)5. (多選)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,然后在Q點(diǎn)通過(guò)改變衛(wèi)星速度,讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道。則( )A. 該衛(wèi)星的發(fā)射速度必定大于11.2km/sB. 衛(wèi)星在同步軌道上的運(yùn)行速度大于7.9km/s C. 在軌道上,衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度D. 衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過(guò)加速實(shí)現(xiàn)由軌道進(jìn)入軌道6. 如圖所示,宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面一斜坡上P點(diǎn),沿水平方向以初速度拋出一個(gè)小球,測(cè)得小球經(jīng)時(shí)間t落到斜坡上另一點(diǎn)Q,斜面的傾角為,已知該星球的半徑為R。不考慮其他可能存在的阻力。求該星球上的第一宇宙速度。7. 已知海王星和地球的質(zhì)量比M1:M216:1,它們的半徑比R1:R24:1。求:(1)海王星和地球的第一宇宙速度之比v1:v2;(2)海王星表面和地球表面重力加速度之比g1:g2。1. D 解析:據(jù)題意,設(shè)地球質(zhì)量為M,地球直徑為D,則在地球表面發(fā)生人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為:;該行星質(zhì)量為mM,直徑為nD,該行星上發(fā)生人造衛(wèi)星最小發(fā)生速度為:;所以這兩個(gè)速度之比為:,故選項(xiàng)D正確。2. D 解析:飛船的著陸過(guò)程是一個(gè)軌道半徑不斷減小的過(guò)程,若給飛船加速,飛船需要的向心力增大,而萬(wàn)有引力不變,造成“供”小于“需”,飛船將做離心運(yùn)動(dòng),軌道半徑不斷增大,故A錯(cuò)誤。由得:第一宇宙速度,飛船的最小軌道半徑為地球半徑,第一宇宙速度是飛船運(yùn)行的最大速度,故B錯(cuò)誤;由得:地球質(zhì)量,式中軌道半徑(地球半徑)R未知,無(wú)法計(jì)算地球質(zhì)量,故C錯(cuò)誤;地球的平均密度,周期可通過(guò)已知條件求出,故D正確。3. D解析:研究飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,列出等式:,解得:,D正確。4. A 解析:第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最小發(fā)射速度,也是繞地球運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度,A正確,B、C錯(cuò)誤;在近地軌道上有:,由于為近地軌道,所以有:,故有,D錯(cuò)誤。5. CD 解析:11.2km/s是衛(wèi)星脫離地球束縛的發(fā)射速度,而同步衛(wèi)星仍然繞地球運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;7.9km/s即第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度,也是最大的圓周運(yùn)動(dòng)的環(huán)繞速度,而同步衛(wèi)星的軌道半徑要大于近地衛(wèi)星的軌道半徑,根據(jù)的表達(dá)式可以發(fā)現(xiàn),同步衛(wèi)星運(yùn)行的線速度一定小于第一宇宙速度,故B錯(cuò)誤;在軌道上,由P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng),速度逐漸減小,故C正確;從橢圓軌道到同步軌道,衛(wèi)星在Q點(diǎn)是做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),要實(shí)現(xiàn)這個(gè)運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星所需向心力必須大于萬(wàn)有引力,所以應(yīng)給衛(wèi)星加速,增加所需的向心力。所以衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過(guò)加速實(shí)現(xiàn)由軌道進(jìn)入軌道,故D正確。6. 解:小球做平拋運(yùn)動(dòng)則:,由幾何關(guān)系得: 聯(lián)立得:設(shè)星球的質(zhì)量M,近地衛(wèi)星的質(zhì)量m,近地衛(wèi)星的速度即為第一宇宙速度,設(shè)為v,則:在星球表面上,一質(zhì)量為m0的物體有:聯(lián)立得:。7. 解:(1)設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m,半徑為R,行星的質(zhì)量為M,行星的第一宇宙速度為v。則得到,所以,(2)設(shè)質(zhì)量為的物體分別在海王星和地球表面。 ,則。

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