課時訓(xùn)練(十)【萬有引力與航天】【基礎(chǔ)過關(guān)】1.關(guān)于行星運動的規(guī)律,下列說法符合史實的是()A.開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了行星運動的規(guī)律B.開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運動的規(guī)律C.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因D.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,提出了萬有引力定律2.2019·春暉中學(xué)模擬 關(guān)于行星的運動,下列說法中錯誤的是()A.關(guān)于行星的運動,早期有“地心說”與“日心說”之爭,而“地心說”容易被人們所接受的原因之一是相對運動使得人們觀察到太陽東升西落B.所有行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,且在近地點時速度小,在遠地點時速度大C.開普勒第三定律a3T2=k,式中k的值僅與中心天體的質(zhì)量有關(guān)D.開普勒三定律同樣適用于其他星系的行星運動3.2019·桐鄉(xiāng)茅盾中學(xué)期中 某星球(可視為球體)表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的16,星球半徑約為地球半徑的23.若該星球表面有一飛行器,則下列說法正確的是()A.以1 km/s發(fā)射,飛行器可以環(huán)繞該星球運行B.以2 km/s發(fā)射,飛行器可以環(huán)繞該星球運行C.該星球的平均密度為地球平均密度的14D.該星球的平均密度為地球平均密度的134.關(guān)于第一宇宙速度,下列說法正確的是()A.它是人造地球衛(wèi)星在圓形軌道上的最小運行速度B.它是人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度C.它是衛(wèi)星繞地球運行的最大發(fā)射速度D.它是人造地球衛(wèi)星繞地球做橢圓軌道運行時在近地點的速度5.2017年10月24日,在地球觀測組織全會期間舉辦的“中國日”活動上,我國正式向國際社會免費開放共享我國新一代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號”和全球第一顆二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實驗衛(wèi)星(以下簡稱“碳衛(wèi)星”)的數(shù)據(jù).“碳衛(wèi)星”是繞地球極地運行的衛(wèi)星,在距地700 km的圓形軌道上對地球進行掃描,匯集約140天的數(shù)據(jù)可制作一張無縫隙全球覆蓋的二氧化碳監(jiān)測圖.有關(guān)這兩顆衛(wèi)星,下列說法正確的是()A.“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的向心加速度大于“碳衛(wèi)星”的向心加速度B.“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的線速度小于“碳衛(wèi)星”線速度C.“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的周期小于“碳衛(wèi)星”的周期D.“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的線速度大于第一宇宙速度6.據(jù)報道,“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行的圓形工作軌道距月球表面分別約為200 km和100 km,運行速率分別為v1和v2.那么,v1和v2的比值為(月球半徑取1700 km)()A.1918B.1918C.1819D.18197.關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法正確的是()地球同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空,相對地面靜止不動地球同步衛(wèi)星的角速度一定,但高度和線速度可選擇,高度增加,線速度增大 地球同步衛(wèi)星的線速度小于7.9 km/s周期是24 h的衛(wèi)星一定是同步衛(wèi)星A.B.C.D.8.2019·桐鄉(xiāng)鳳鳴高中期中 我國首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”已于酒泉成功發(fā)射,在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信.“墨子”由火箭發(fā)射至高度為500 km的預(yù)定圓形軌道.此前在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了第二十三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星G7.G7屬于地球靜止軌道衛(wèi)星(高度約為36 000 km),它將使北斗系統(tǒng)的可靠性進一步提高.以下說法中正確的是()A.這兩顆衛(wèi)星的運行速度可能大于7.9 km/sB.通過地面控制可以將北斗G7定點于西昌正上方C.量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的周期比北斗G7的小D.量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的向心加速度比北斗G7的小圖Z10-19.國務(wù)院批復(fù),自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”.1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”,目前仍然在橢圓軌道上運行,其軌道近地點高度約為440 km,遠地點高度約為2060 km;1984年4月8日成功發(fā)射的“東方紅二號”衛(wèi)星運行在赤道上空高35 786 km的地球同步軌道上.設(shè)“東方紅一號”在遠地點的加速度為a1,“東方紅二號”的加速度為a2,固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3,則a1、a2、a3的大小關(guān)系為()A.a2>a1>a3B.a3>a2>a1C.a3>a1>a2D.a1>a2>a310.a是靜止在地球赤道上的物體,b是探測衛(wèi)星,c是地球同步衛(wèi)星,它們在同一平面內(nèi)沿不同的軌道繞地心做勻速圓周運動,且均沿逆時針方向繞行.若某一時刻,它們正好運行到同一條直線上(如圖Z10-2所示),則再經(jīng)過6個小時,圖Z10-3中關(guān)于a、b和c三者位置的圖示可能正確的是()圖Z10-2圖Z10-3圖Z10-411.假設(shè)兩顆衛(wèi)星1和2的質(zhì)量之比m1m2=12,都繞地球做勻速圓周運動,如圖Z10-4所示,衛(wèi)星2的軌道半徑更大些.觀測中心對這兩顆衛(wèi)星進行了觀測,編號為甲、乙,測得甲、乙兩顆人造衛(wèi)星的周期之比T甲T乙=81.下列說法中正確的是()A.甲是衛(wèi)星1B.乙的動能較小C.甲的機械能較大D.無法比較兩個衛(wèi)星所受到的向心力12.如圖Z10-5所示,若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運動,a、b到地心O的距離分別為r1、r2,線速度大小分別為v1、v2,則()圖Z10-5A.v1v2=r2r1B.v1v2=r1r2C.v1v2=r2r12D.v1v2=r1r2213.我國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)由5顆靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成,30顆非靜止軌道衛(wèi)星中有27顆是中軌道衛(wèi)星,中軌道衛(wèi)星軌道高度約為2.15×104 km,靜止軌道衛(wèi)星的高度約為3.60×104 km.下列說法正確的是()A.中軌道衛(wèi)星的線速度大于7.9 km/sB.靜止軌道衛(wèi)星的線速度大于中軌道衛(wèi)星的線速度C.靜止軌道衛(wèi)星的運行周期大于中軌道衛(wèi)星的運行周期D.靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度大于中軌道衛(wèi)星的向心加速度【領(lǐng)先沖A】14.2019·金麗衢聯(lián)考 圖Z10-62018年7月10日4時58分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭成功發(fā)射了第三十二顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星.該衛(wèi)星屬于傾斜地球同步軌道衛(wèi)星,衛(wèi)星入軌并完成在軌測試后,將接入北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),為用戶提供更可靠服務(wù).傾斜地球同步軌道衛(wèi)星是運轉(zhuǎn)軌道面與地球赤道面有夾角的軌道衛(wèi)星,它的運轉(zhuǎn)周期也是24小時,如圖Z10-6所示.關(guān)于該北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,下列說法正確的是()A.該衛(wèi)星可定點在北京的正上方B.該衛(wèi)星與地球靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度大小是不相等的C.該衛(wèi)星的發(fā)射速度v7.9 km/sD.該衛(wèi)星的角速度與放在北京地面上物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度大小相等15.2019·溫州中學(xué)模擬 圖Z10-7如圖Z10-7所示,我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由35顆衛(wèi)星組成,包括分布于a類型軌道的5顆同步軌道衛(wèi)星、分布于b類型軌道的3顆傾斜軌道衛(wèi)星(與同步衛(wèi)星軌道半徑相同,軌道傾角為55°)和分布于c類型軌道的27顆中軌道衛(wèi)星,中軌道衛(wèi)星在3個互成120°角的軌道面上做圓周運動,預(yù)計2020年全部建成.下列說法正確的是()A.a類型軌道上的衛(wèi)星相對于地面靜止且處于平衡狀態(tài)B.a類型軌道上的衛(wèi)星運行速率等于b類型軌道上的衛(wèi)星運行速率C.b類型軌道上的衛(wèi)星也與地球保持相對靜止D.三類衛(wèi)星相比,c類型軌道上的衛(wèi)星的向心加速度最小圖Z10-816.2019·諸暨中學(xué)期中 到目前為止,火星是除了地球以外人類了解最多的行星,已經(jīng)有超過30枚探測器到達過火星,并發(fā)回了大量數(shù)據(jù).若引力常量G已知,再結(jié)合下列已測得的數(shù)據(jù),能求出火星質(zhì)量的是( )A.火星的第一宇宙速度B.火星繞太陽做勻速圓周運動的軌道半徑和周期C.火星半徑和繞火星做勻速圓周運動的衛(wèi)星的周期D.繞火星做勻速圓周運動的衛(wèi)星的軌道半徑和周期17.2017年4月,“天舟一號”成功發(fā)射,并與“天宮二號”空間實驗室交會對接.若對接前它們都繞地球做勻速圓周運動,且“天舟一號”處于低軌道,“天宮二號”空間實驗室處于高軌道,如圖Z10-9所示,則()圖Z10-9A.“天舟一號”在地面上的發(fā)射速度不會超過7.9 km/sB.為了順利實現(xiàn)對接,“天舟一號”在圖示軌道需要點火減速C.對接成功后,“天舟一號”的動能減小,機械能增大D.對接后,由于“天宮二號”的質(zhì)量增大,其軌道降低課時訓(xùn)練(十)1.B解析 開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上總結(jié)出了開普勒天體運動三定律,找出了行星運動的規(guī)律,而牛頓則是提出了萬有引力定律.2.B3.C解析 根據(jù)mg=mv2R,可得第一宇宙速度v=gR,發(fā)射飛行器的最小速度vmin=16g地·23R地=7.93 km/s2.63 km/s,故A、B錯誤;根據(jù)GMmR2=mg,可得M=gR2G,根據(jù)=MV=M43R3,可得=gR2G43R3=3g4GR,星球的平均密度為地球平均密度的14,故C正確,D錯誤.4.B5.B解析 “風(fēng)云四號”衛(wèi)星的運行軌道半徑大于“碳衛(wèi)星”的運行軌道半徑,根據(jù)GMmr2=ma可知運行軌道半徑越大向心加速度越小,故A錯誤;根據(jù)GMmr2=mv2r可得v=GMr,所以“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的線速度小于“碳衛(wèi)星”的線速度,故B正確;根據(jù)GMmr2=m2T2r可得T=42r3GM,所以“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的周期大于“碳衛(wèi)星”的周期,故C錯誤;第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球的最大運行速度,所以“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的線速度小于第一宇宙速度,故D錯誤.6.C解析 根據(jù)衛(wèi)星運動所需的向心力由萬有引力提供,有GMm(r+h)2=mv2r+h,可得v=GMr+h,則v1v2=r+h2r+h1=1819.7.A解析 衛(wèi)星若在除赤道所在平面外的任意點實現(xiàn)了與地球“同步”,那它的運動軌道所在平面與受到地球的引力就不在一個平面上,這是不可能的,因此同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空,相對地面靜止不動,故正確.根據(jù)萬有引力提供向心力,有GMm(R+h)2=m42T2(R+h)=mv2R+h,其中R為地球半徑,h為同步衛(wèi)星離地面的高度,由于同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同,所以T為一定值,根據(jù)上面等式得出,同步衛(wèi)星離地面的高度h也為一定值,由于軌道半徑一定,則線速度的大小也一定,但小于第一宇宙速度7.9 km/s,故正確,錯誤.周期是24 h的衛(wèi)星,不一定在赤道的正上方,不一定是同步衛(wèi)星,故錯誤.8.C解析 第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度,所以靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星的線速度均小于地球的第一宇宙速度,故A錯誤;地球靜止軌道衛(wèi)星即同步衛(wèi)星,只能定點于赤道正上方,故B錯誤;根據(jù)GMmr2=m42T2r,得T=2r3GM,所以量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的周期比北斗G7的小,故C正確;根據(jù)GMmr2=man,得an=GMr2,半徑小的量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的向心加速度比北斗G7的大,故D錯誤.9.D解析 由于“東方紅二號”衛(wèi)星是同步衛(wèi)星,則其角速度和赤道上的物體角速度相等,根據(jù)a=2r,r2>r3,則a2>a3;由萬有引力提供向心力得GMmr2=ma,由題目中數(shù)據(jù)可以得出,r1<r2,則a2<a1,故a1>a2>a3,選項D正確.10.D解析 a和c的周期為24 h,6 h運動2,而b的軌道半徑小于c的半徑,則b的角速度大,6 h轉(zhuǎn)過的角度大于2,選項D正確.11.C解析 衛(wèi)星做勻速圓周運動,由萬有引力提供向心力,有GMmr2=m42T2r,得r=3GMT242,則r甲r乙=3T甲23T乙2=41,所以甲是衛(wèi)星2,故A錯誤;由GMmr2=mv2r,得v=GMr,則v甲v乙=r乙r甲=12,由動能表達式Ek=12mv2得甲、乙兩衛(wèi)星的動能之比Ek甲Ek乙=m甲v甲2m乙v乙2=12,故B錯誤;若衛(wèi)星2由外側(cè)軌道變軌到衛(wèi)星1的軌道,則需要減速,即需要阻力做功才能變軌到衛(wèi)星1的軌道,所以衛(wèi)星2在外側(cè)軌道上的機械能大于它在衛(wèi)星1軌道上的機械能,而衛(wèi)星2的質(zhì)量比衛(wèi)星1的質(zhì)量大,在同一軌道上衛(wèi)星2的機械能大于衛(wèi)星1的機械能,所以衛(wèi)星2的機械能大于衛(wèi)星1的機械能,故C正確;由萬有引力提供向心力,可得向心力F=GMmr2,可知兩顆衛(wèi)星的向心力之比F甲F乙=m甲r乙2m乙r甲2=18,故D錯誤.12.A解析 由題意知,兩顆人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,萬有引力提供向心力,根據(jù)GMmr2=mv2r,得v=GMr,所以v1v2=r2r1,故A正確,B、C、D錯誤.13.C解析 由天體運動規(guī)律可知,軌道半徑越大,線速度越小,周期越大,加速度越小,故中軌道衛(wèi)星的線速度小于7.9 km/s,靜止軌道衛(wèi)星的線速度小于中軌道衛(wèi)星的線速度,選項A、B錯誤;靜止軌道衛(wèi)星的運行周期大于中軌道衛(wèi)星的運行周期,靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度小于中軌道衛(wèi)星的向心加速度,選項C正確,選項D錯誤.14.D解析 根據(jù)該衛(wèi)星的軌道和地球自轉(zhuǎn)的方向可知,該衛(wèi)星不可能定點于北京正上方,選項A錯誤.兩衛(wèi)星的周期都是24 h,所以兩衛(wèi)星距地面的高度相同,根據(jù)an=r2可知,該衛(wèi)星的向心加速度等于地球靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度,選項B錯誤.將衛(wèi)星發(fā)射到近地軌道的最小速度為7.9 km/s,所以發(fā)射該衛(wèi)星的速度要超過7.9 km/s,選項C錯誤;因為該衛(wèi)星周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,所以其角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相等,選項D正確.15.B解析 a類型軌道上的衛(wèi)星在赤道正上方,相對地面靜止,但不是處于平衡狀態(tài),選項A錯誤;根據(jù)v=GMr可知,a、b類型軌道上的衛(wèi)星的軌道半徑一樣,所以它們的速率相等,選項B正確;b類型軌道上的衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)方向不一致,不可能與地面保持相對靜止,選項C錯誤.根據(jù)a=GMr2可知,c類型軌道上的衛(wèi)星的向心加速度最大,選項D錯誤.16.D解析 已知火星的第一宇宙速度v,根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmR2=mv2R,解得M=Rv2G,因為火星半徑未知,所以無法求出火星質(zhì)量,故A錯誤;火星繞太陽做勻速圓周運動,根據(jù)萬有引力提供向心力得GM0Mr2=M42T2r,火星質(zhì)量M被約去了,所以火星質(zhì)量無法求出,故B錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmR+h2=m42T2R+h,因為不知道衛(wèi)星離火星表面的高度h,所以無法求出火星質(zhì)量,故C錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmr2=m42T2r,解得M=42r3GT2,已知繞火星做勻速圓周運動的衛(wèi)星的軌道半徑和周期,可以求出火星質(zhì)量,故D正確.17.C解析 7.9 km/s為衛(wèi)星實現(xiàn)繞地球做圓周運動的最小發(fā)射速度,A錯誤;為了順利實現(xiàn)對接,“天舟一號”在圖示軌道需要點火加速做離心運動,B錯誤;“天舟一號”運動到“天宮二號”所在軌道后,外界對“天舟一號”做正功,機械能增大,由v=GMr知,軌道高度增大,速度減小,動能也減小,C正確;對接后,“天宮二號”的質(zhì)量增大,與地球間的萬有引力變大,所需的向心力也增大,由GMmr2=mv2r知,“天宮二號”的軌道高度與其質(zhì)量m無關(guān),因此軌道不變,D錯誤.- 7 -