2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第13講 人造衛(wèi)星 宇宙速度（含解析）1xx·吉林檢測(雙選)甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度，兩顆衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道以下判斷正確的是()A甲的周期大于乙的周期B乙的速度大于第一宇宙速度C甲的加速度小于乙的加速度D甲在運(yùn)行時(shí)能經(jīng)過北極的正上方2xx·鹽城模擬(雙選)2011年11月26日美國宇航局的“好奇號(hào)”火星探測器發(fā)射成功，順利進(jìn)入飛往火星的軌道以探尋火星上的生命元素已知質(zhì)量為m的探測器在接近火星表面軌道上飛行，可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)火星質(zhì)量為M，半徑為R1，火星表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮火星自轉(zhuǎn)的影響，則探測器的()A線速度vB角速度C運(yùn)行周期T2D向心加速度a3xx·韶關(guān)模擬中國探月二期工程的先導(dǎo)星“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星，在西昌點(diǎn)火升空，準(zhǔn)確入軌探月衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，軌道控制結(jié)束，衛(wèi)星進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道圖K131中MN之間的一段曲線表示轉(zhuǎn)移軌道的一部分，P是軌道上的一點(diǎn)，直線AB過P點(diǎn)且和兩邊的軌道相切下列說法中不正確的是()A衛(wèi)星此段軌道上動(dòng)能一直減小B衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最小C衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)速度方向由P向BD衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)加速度為零圖K131圖K1324xx·武漢四校聯(lián)考(雙選)如圖K132所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道，然后在Q點(diǎn)通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道.若衛(wèi)星的發(fā)射速度為v0，第一宇宙速度為v1，在同步軌道上的運(yùn)行速度為v2，則()Av0>v1>v2B若衛(wèi)星的發(fā)射速度為2v0，衛(wèi)星最終圍繞地球運(yùn)行的軌道半徑將變大C在軌道上，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度等于在Q點(diǎn)的速度D衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過加速實(shí)現(xiàn)由軌道進(jìn)入軌道5xx·汕頭測評(píng)如圖K133所示，發(fā)射同步通信衛(wèi)星一般都要采用變軌道發(fā)射的方法：點(diǎn)火，衛(wèi)星進(jìn)入停泊軌道(圓形軌道)，當(dāng)衛(wèi)星穿過赤道平面A時(shí)，點(diǎn)火，衛(wèi)星進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道(橢圓軌道)，當(dāng)衛(wèi)星達(dá)到遠(yuǎn)地點(diǎn)B時(shí)，點(diǎn)火，進(jìn)入靜止軌道(同步軌道)，則()圖K133A衛(wèi)星在同步軌道運(yùn)行的速度比在圓形軌道時(shí)大B衛(wèi)星在同步軌道運(yùn)行的周期比地球的自轉(zhuǎn)周期小C變軌前后衛(wèi)星的機(jī)械能相等D同步衛(wèi)星的角速度與靜止在赤道上物體的角速度大小相同6xx·云浮模擬在圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的國際空間站里，宇航員手拿小球相對(duì)于太空艙靜止“站立”于艙內(nèi)朝向地球一側(cè)的“地面”上，如圖K134所示下列說法正確的是()圖K134A宇航員相對(duì)于地球的速度介于7.9 km/s與11.2 km/s之間B若宇航員相對(duì)于太空艙無初速釋放小球，小球?qū)⒙涞健暗孛妗鄙螩宇航員將不受地球的引力作用D宇航員對(duì)“地面”的壓力等于零7(雙選)美國太空總署(NASA)為探測月球是否存在水分，曾利用一支火箭和一顆衛(wèi)星連續(xù)撞擊月球據(jù)天文學(xué)家測量，月球的半徑約為1 800 km，月球表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的，月球表面在陽光照射下的溫度可達(dá)127 ，而此時(shí)水蒸氣分子的平均速率達(dá)2 km/s，下列說法正確的是()A衛(wèi)星撞月前應(yīng)先在原繞月軌道上減速B衛(wèi)星撞月前應(yīng)先在原繞月軌道上加速C由于月球的第一宇宙速度大于2 km/s，所以月球表面可能有水D由于月球的第一宇宙速度小于2 km/s，所以月球表面在陽光照射下不可能有水圖K1358xx·泉州模擬如圖K135示，a是地球赤道上的一點(diǎn)，t0時(shí)刻在a的正上空有b、c、d三顆軌道均位于赤道平面內(nèi)的地球衛(wèi)星，這些衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行方向均與地球自轉(zhuǎn)方向(順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng))相同，其中c是地球的同步衛(wèi)星設(shè)衛(wèi)星b繞地球運(yùn)行的周期為T，則在tT時(shí)刻這些衛(wèi)星相對(duì)a的位置最接近實(shí)際的是圖K136中的()ABCD圖K1369xx·南通一診已知地球的半徑為6.4×106 m，地球自轉(zhuǎn)的角速度為7.29×105rad/s，地面的重力加速度為9.8 m/s2，在地球表面發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度為7.9×103 m/s，第三宇宙速度為16.7×103 m/s，月球到地球中心的距離為3.84×108 m假設(shè)地球上有一棵蘋果樹長到了接近月球那么高，則當(dāng)蘋果脫離蘋果樹后，將()A落向地面B成為地球的同步“蘋果衛(wèi)星”C成為地球的“蘋果月亮”D飛向茫茫宇宙10我們知道在一個(gè)恒星體系中，各個(gè)行星圍繞著該恒星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑r與運(yùn)轉(zhuǎn)周期T之間一般存在以下關(guān)系：k，k的值由位于中心的恒星的質(zhì)量決定現(xiàn)在，天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了相互繞轉(zhuǎn)的三顆恒星，可以將其稱為三星系統(tǒng)如圖K137所示，假設(shè)三顆恒星質(zhì)量相同，均為m，間距也相同，它們僅在彼此的引力作用下繞著三星系統(tǒng)的中心點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡完全相同它們自身的大小與它們之間的距離相比可以忽略請(qǐng)你通過計(jì)算定量說明：三星系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑的三次方及運(yùn)轉(zhuǎn)周期的二次方的比值應(yīng)為多少(引力常量為G)圖K13711偵察衛(wèi)星在通過地球兩極上空的圓軌道上運(yùn)行，它的運(yùn)行軌道距地面高度為h，要使衛(wèi)星在一天的時(shí)間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件下全都拍攝下來，衛(wèi)星在通過赤道上空時(shí)，衛(wèi)星上的攝像機(jī)至少應(yīng)拍攝地面上赤道圓周的弧長是多少？設(shè)地球半徑為R，地面處的重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)的周期為T.課時(shí)作業(yè)(十三)1AC解析 甲的軌道半徑較大，由開普勒第三定律知，甲的周期大于乙的周期，選項(xiàng)A正確；由牛頓第二定律知Gma，故甲的加速度小于乙的加速度，選項(xiàng)C正確；繞地球圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的運(yùn)行速度總小于或等于第一宇宙速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；地球同步衛(wèi)星只能在赤道上空運(yùn)行，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2AC解析 根據(jù)牛頓第二定律有G，解得v，選項(xiàng)A正確；根據(jù)mgm2R，解得，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)mgm·R，解得T2，選項(xiàng)C正確；根據(jù)Gma，解得a，選項(xiàng)D錯(cuò)誤3A解析 依題意，衛(wèi)星由M到P的過程中，需要克服地球的引力做功，動(dòng)能減小，而在由P到N的過程中，月球的引力對(duì)其做功，動(dòng)能增大，衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最小，但不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度沿曲線的切線方向，選項(xiàng)C正確；衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)所受地球和月球的引力合力為零，加速度為零，選項(xiàng)D正確4AD解析 第一宇宙速度為v1是地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是衛(wèi)星繞地球圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度，選項(xiàng)A正確；衛(wèi)星的發(fā)射速度v0大于第一宇宙速度7.9 km/s，則2v0必大于第二宇宙速度11.2 km/s，衛(wèi)星將遠(yuǎn)離地球進(jìn)入繞日軌道或脫離太陽系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由開普勒第二定律，衛(wèi)星在橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，近地點(diǎn)P處的速度最大，遠(yuǎn)地點(diǎn)Q處的速度最小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；衛(wèi)星在軌道的Q點(diǎn)時(shí)萬有引力提供的向心力大于需要的向心力，在軌道的Q點(diǎn)時(shí)萬有引力提供的向心力等于需要的向心力，所以衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過加速實(shí)現(xiàn)由軌道進(jìn)入軌道，選項(xiàng)D正確5D解析 軌道半徑越大，速度越小，周期越大變軌前后，需要點(diǎn)火做功，機(jī)械能會(huì)改變6D解析 7.9 km/s是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，是衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度，所有環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星、飛船等，其運(yùn)行速度均小于7.9 km/s，A錯(cuò)誤；若宇航員相對(duì)于太空艙無初速釋放小球，由于慣性，小球仍具有原來的速度，所以地球?qū)π∏虻娜f有引力正好提供它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，即Gm，其中m為小球的質(zhì)量，故小球不會(huì)落到“地面”上，而是沿原來的軌道繼續(xù)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；宇航員受地球的引力作用，此引力提供宇航員隨空間站繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，否則宇航員將脫離圓周軌道，C錯(cuò)誤；因宇航員受的引力全部提供了向心力，故宇航員不能對(duì)“地面”產(chǎn)生壓力，處于完全失重狀態(tài)，D正確7AD解析 當(dāng)月球?qū)πl(wèi)星的引力大于衛(wèi)星繞月運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)，衛(wèi)星將在萬有引力的作用下向月球運(yùn)動(dòng)，因此衛(wèi)星撞月前應(yīng)先在繞月軌道上減速，A正確，B錯(cuò)誤；在萬有引力的作用下，物體在月球表面的第一宇宙速度約為v1.7 km/s<2 km/s，即月球?qū)λ魵獾娜f有引力小于水蒸氣繞月球運(yùn)動(dòng)的向心力，水蒸氣做離心運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確8C解析 衛(wèi)星c是地球的同步衛(wèi)星，始終在a點(diǎn)的正上方；衛(wèi)星b經(jīng)過轉(zhuǎn)過90°；由T2，得Tb<Tc<Td，衛(wèi)星d轉(zhuǎn)得最慢，選項(xiàng)C正確9D解析 如果地球上有一棵蘋果樹長到了接近月球那么高，蘋果脫離蘋果樹后的速度為vr7.29×105×3.84×108 m/s2.80×104 m/s，此速度比第三宇宙速度1.67×104 m/s還要大，所以蘋果將飛向茫茫宇宙，D正確10.解析 設(shè)三星系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑為r，運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T，由幾何關(guān)系可知：兩個(gè)天體間的距離應(yīng)為d2rcos30°.對(duì)任意一顆衛(wèi)星受力分析，由牛頓第二定律，有：·cos30°mr解得：.11.解析 如果周期是12小時(shí)，每天能對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行兩次觀測如果周期是6小時(shí)，每天能對(duì)同一緯度的地方進(jìn)行四次觀測如果周期是小時(shí)，每天能對(duì)同一緯度的地方進(jìn)行n次觀測設(shè)衛(wèi)星運(yùn)行周期為T1，則有Gm(hR)物體在地面上時(shí)有Gm0g解得：T1在一天內(nèi)衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為，即在日照條件下有次經(jīng)過赤道上空，所以每次攝像機(jī)拍攝的赤道弧長為sT1，將T1結(jié)果代入得s.