2019-2020年高中物理 第6章 萬有引力與航天 5 宇宙航行課時作業(yè) 新人教版必修21關(guān)于宇宙速度，下列說法正確的是()A第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星飛行的最小發(fā)射速度B第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度C第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時的最大速度D第三宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度【解析】第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是地球衛(wèi)星繞地球飛行的最大速度，A對，B錯；第二宇宙速度是在地面上發(fā)射物體，使之成為繞太陽運動或繞其他行星運動的人造衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度，C錯；第三宇宙速度是在地面上發(fā)射物體，使之飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小發(fā)射速度，D錯【答案】A2(多選)三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓周運動，如圖657所示，已知mAmB<mC，則對于三顆衛(wèi)星，正確的是()圖657A運行線速度關(guān)系為vA>vBvCB運行周期關(guān)系為TA<TBTCC向心力大小關(guān)系為FAFB<FCD半徑與周期關(guān)系為【解析】由Gm得v，所以vA>vBvC，選項A正確；由Gmr得T2，所以TA<TBTC，選項B正確；由Gman得anG，所以aA>aBaC，又mAmB<mC，所以FA>FB，F(xiàn)B<FC，選項C錯誤；三顆衛(wèi)星都繞地球運行，故由開普勒第三定律得，選項D正確【答案】ABD3(多選)2013年6月13日13時18分，“神舟十號”飛船與“天宮一號”目標(biāo)飛行器順利完成自動交會對接關(guān)于它們的交會對接，以下說法正確的是()A飛船在同軌道上加速直到追上“天宮一號”完成對接B飛船從較低軌道，通過加速追上“天宮一號”完成對接C在同一軌道上的“天宮一號”通過減速完成與飛船的對接D若“神舟十號”與“天宮一號”原來在同一軌道上運動，則不能通過直接加速或減速某飛行器的方式完成對接【解析】“神舟十號”飛船與“天宮一號”目標(biāo)飛行器正確對接的方法是處于較低軌道的“神舟十號”飛船在適當(dāng)位置通過適當(dāng)加速，恰好提升到“天宮一號”目標(biāo)飛行器所在高度并與之交會對接若“神舟十號”與“天宮一號”原來在同一軌道上運動，后面的飛行器加速會上升到較高運動軌道，前面的飛行器減速會下降到較低的運動軌道，這樣都不會完成交會對接綜上所述，A、C錯誤，B、D正確【答案】BD4關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法正確的是()A所有地球同步衛(wèi)星一定在赤道上空B不同的地球同步衛(wèi)星，離地高度不同C不同的地球同步衛(wèi)星的向心加速度大小不相等D所有地球同步衛(wèi)星受到的向心力大小一定相等【解析】地球同步衛(wèi)星一定位于赤道上方，周期一定，離地面高度一定，向心加速度大小一定，所以A項正確，B、C項錯誤；由于FG，所以不同的衛(wèi)星質(zhì)量不同，其向心力也不同，D項錯誤【答案】A5(xx山東省實驗中學(xué)高一期末)如圖658所示，a、b、c、d是在地球大氣層外的圓形軌道上勻速運行的四顆人造衛(wèi)星其中a、c的軌道相交于P，b、d在同一個圓軌道上某時刻b衛(wèi)星恰好處于c衛(wèi)星的正上方下列說法中正確的是()圖658Ab、d存在相撞危險Ba、c的加速度大小相等，且大于b的加速度Cb、c的角速度大小相等，且小于a的角速度Da、c的線速度大小相等，且小于d的線速度【解析】b、d在同一軌道，線速度大小相等，不可能相撞，A錯；由a向知a、c的加速度大小相等且大于b的加速度，B對；由 知，a、c的角速度大小相等，且大于b的角速度，C錯；由v 知a、c的線速度大小相等，且大于d的線速度，D錯【答案】B6(xx江蘇高考)已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為()A3.5 km/sB5.0 km/sC17.7 km/sD35.2 km/s【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力解題由Gm得，對于地球表面附近的航天器有：G，對于火星表面附近的航天器有：G，由題意知MM、r，且v17.9 km/s，聯(lián)立以上各式得：v23.5 km/s，選項A正確【答案】A7若兩顆人造地球衛(wèi)星的周期之比為T1T221，則它們的軌道半徑之比R1R2_，向心加速度之比a1a2_.【解析】由開普勒定律，R1R21.由牛頓第二定律，Gma，向心加速度之比a1a2RR12【答案】1128有兩顆人造衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運動，已知它們的軌道半徑之比r1r241，求這兩顆衛(wèi)星的：(1)線速度之比；(2)角速度之比；(3)周期之比；(4)向心加速度之比【解析】(1)由Gm得v所以v1v212.(2)由Gm2r得所以1218.(3)由T得T1T281.(4)由Gma得a1a2116.【答案】(1)12(2)18(3)81(4)1169(xx天津高考)研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時假設(shè)這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比()A距地面的高度變大B向心加速度變大C線速度變大D角速度變大【解析】本題應(yīng)抓住同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)周期相同這一特征，結(jié)合萬有引力定律和牛頓第二定律進(jìn)行求解A地球的自轉(zhuǎn)周期變大，則地球同步衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期變大由m(Rh)，得h R，T變大，h變大，A正確B由ma，得a，r增大，a減小，B錯誤C由，得v ，r增大，v減小，C錯誤D由可知，角速度減小，D錯誤【答案】A10(xx雅安三診考試)2013年12月2日，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將著陸器和“玉兔號”月球車組成的嫦娥三號探測器送入軌道現(xiàn)已測得探測器繞月球表面附近飛行時的速率大約為1.75 km/s(可近似當(dāng)成勻速圓周運動)，若已知地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍 ，地球第一宇宙速度約為7.9 km/s，則地球半徑約為月球半徑的多少倍？()A3倍B4倍C5倍D6倍【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力知，當(dāng)環(huán)繞天體在中心天體表面運動時，運行速度即為中心天體的第一宇宙速度，由Gm解得：v，故地球的半徑與月球的半徑之比為約等于4，故B正確；A、C、D錯誤【答案】B11人們認(rèn)為某些白矮星(密度較大的恒星)每秒鐘大約自轉(zhuǎn)一周(引力常量G6.671011 Nm2/kg2，地球半徑R約為6.4103 km)(1)為使其表面上的物體能夠被吸引住而不至于由于快速轉(zhuǎn)動而被“甩”掉，它的密度至少為多少？(2)假設(shè)某白矮星的密度約為此值，且其半徑等于地球半徑，則它的第一宇宙速度約為多少？【解析】(1)假設(shè)赤道上的物體剛好不被“甩”掉，則此時白矮星對物體的萬有引力恰好提供物體隨白矮星轉(zhuǎn)動的向心力，設(shè)白矮星質(zhì)量為M，半徑為r，赤道上物體的質(zhì)量為m，則有Gmr，白矮星的質(zhì)量為M.白矮星的密度為kg/m31.411011 kg/m3.(2)白矮星的第一宇宙速度，就是物體在萬有引力作用下沿白矮星表面繞它做勻速圓周運動時的速度，即Gm.白矮星的第一宇宙速度為vm/s4.02107 m/s.【答案】(1)1.411011 kg/m3(2)4.02107 m/s12月球半徑約為地球半徑的，月球表面重力加速度約為地球表面重力加速度的，把月球和地球都視為質(zhì)量均勻分布的球體求：(1)環(huán)繞地球和月球表面運行衛(wèi)星的線速度之比；(2)地球和月球的平均密度之比.【解析】根據(jù)題意，由萬有引力定律得：(1)GmgGmv2.(2)設(shè)想將一質(zhì)量為m0的小物體放在天體表面處由萬有引力定律可得Gm0g1.5.【答案】(1)2(2)1.5