人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行巩固练习

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宇宙航行（二）限时练1.国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，如图所示，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上.设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为(　　)A.a2>a1>a3   B.a3>a2>a1C.a3>a1>a2   D.a1>a2>a32. (多选)如图所示，同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是(　　)A.＝   B.＝()2C.＝   D.＝3.2017年11月15日，我国又一颗第二代极轨气象卫星“风云三号D”成功发射，顺利进入预定轨道.极轨气象卫星围绕地球南北两极运行，其轨道在地球上空650～1 500 km之间，低于地球静止轨道卫星(高度约为36 000 km)，可以实现全球观测.有关“风云三号D”，下列说法中正确的是(　　)A.“风云三号D”轨道平面为赤道平面B.“风云三号D”的发射速度可能小于7.9 km/sC.“风云三号D”的周期小于地球静止轨道卫星的周期D.“风云三号D”的加速度小于地球静止轨道卫星的加速度4.中国计划2020年左右建成覆盖全球的北斗卫星导航系统.如图所示，北斗卫星导航系统由5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星(离地面高度约21 000 km)及其他轨道卫星共35颗组成.则(　　)A.静止轨道卫星指相对地表静止，其可定位在北京正上空B.中地球轨道卫星比同步卫星速度更快C.中地球轨道卫星周期大于24小时D.静止轨道卫星的发射速度小于第一宇宙速度5.如图所示是小明同学画的人造地球卫星轨道的示意图，则卫星(　　)A.在a轨道运行的周期一定为24 h   B.在b轨道运行的速度始终不变C.在c轨道运行的速度大小始终不变D.在c轨道运行时受到的地球引力大小是变化的6.我国在轨运行的气象卫星有两类，如图所示，一类是极地轨道卫星——“风云1号”，绕地球做匀速圆周运动的周期为12 h，另一类是地球同步轨道卫星“风云2号”，运行周期为24 h.下列说法正确的是(　　)A.“风云1号”的线速度大于“风云2号”的线速度B.“风云2号”的运行速度大于7.9 km/sC.“风云1号”的发射速度大于“风云2号”的发射速度D.“风云1号”“风云2号”相对地面均静止7.如图所示，地球赤道上的山丘e、近地卫星p和同步卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设e、p、q的线速度大小分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则(　　)A.v1＞v2＞v3   B.v1＜v2＜v3C.a1＞a2＞a3   D.a1＜a3＜a28.设地球半径为R，a为静止在地球赤道上的一个物体，b为一颗近地绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球的一颗同步卫星，其轨道半径为r.下列说法中正确的是(　　)A.a与c的线速度大小之比为            B.a与c的线速度大小之比为C.b与c的周期之比为                  D.b与c的周期之比为9.一些星球由于某种原因而发生收缩，假设该星球的直径缩小到原来的四分之一，若收缩时质量不变，则与收缩前相比(　　)A.同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的4倍B.同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的16倍C.星球的第一宇宙速度增大到原来的4倍D.星球的第一宇宙速度增大到原来的2倍10.地球上站着两位相距非常远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动，则这两位观察者的位置及两颗卫星到地球中心的距离是(　　)A.一人在南极，一人在北极，两颗卫星到地球中心的距离一定相等B.一人在南极，一人在北极，两颗卫星到地球中心的距离可以不等C.两人都在赤道上，两颗卫星到地球中心的距离可以不等D.两人都在赤道上，两颗卫星到地球中心的距离一定相等11.2015年12月29日，“高分四号”对地观测卫星升空.这是中国“高分”专项首颗高轨道高分辨率、设计使用寿命最长的光学遥感卫星，也是当时世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星.下列关于“高分四号”地球同步卫星的说法中正确的是(　　)A.该卫星定点在北京上空          B.该卫星定点在赤道上空C.它的高度和速度是一定的，但周期可以是地球自转周期的整数倍D.它的周期和地球自转周期相同，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小12. (多选)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料.设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是(　　)A.同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍     B.同步卫星运行速度是第一宇宙速度的C.同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的D.同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的(忽略地球的自转效应)  答案1.答案　D解析　卫星围绕地球运行时，万有引力提供向心力，对于东方红一号，在远地点时有G＝m1a1，即a1＝，对于东方红二号，有G＝m2a2，即a2＝，由于h2>h1，故a1>a2，东方红二号卫星与地球自转的角速度相等，由于东方红二号做圆周运动的轨道半径大于地球赤道上物体做圆周运动的半径，根据an＝ω2r，故a2>a3，所以a1>a2>a3，选项D正确，选项A、B、C错误.2.答案　AD解析　地球同步卫星：轨道半径为r，运行速率为v1，向心加速度为a1；地球赤道上的物体：轨道半径为R，随地球自转的向心加速度为a2；以第一宇宙速度运行的卫星为近地卫星.对于卫星，其共同特点是万有引力提供向心力，则G＝m，故 ＝.对于同步卫星和地球赤道上的物体，其共同特点是角速度相等，则an＝ω2r，故 ＝.3.答案　C4.答案　B解析　静止轨道卫星即同步卫星，其离地面高度约36 000 km，周期为24 h，它的轨道半径比中地球轨道卫星的大，故静止轨道卫星的线速度比中地球轨道卫星小，周期比中地球轨道卫星大，B正确，C错误.静止轨道卫星只能定位在赤道上空，A项错误.第一宇宙速度是近地卫星的发射速度，D项错误.5答案　D6答案　A解析　由＝k知，“风云2号”的轨道半径大于“风云1号”的轨道半径，由G＝m得v＝，r越大，v越小，所以A正确.第一宇宙速度7.9 km/s是最大的环绕速度，B错误.把卫星发射的越远，所需发射速度越大，C错误.只有同步卫星相对地面静止，所以D错误.7答案　D解析　卫星的速度v＝，可见卫星距离地心越远，r越大，则线速度越小，所以v3＜v2.q是同步卫星，其角速度ω与地球自转角速度相同，所以其线速度v3＝ωr3＞v1＝ωr1，选项A、B均错误.由G＝man，得an＝，同步卫星q的轨道半径大于近地卫星p的轨道半径，可知向心加速度a3＜a2.由于同步卫星q的角速度ω与地球自转的角速度相同，即与地球赤道上的山丘e的角速度相同，但q的轨道半径大于e的轨道半径，根据an＝ω2r可知a1＜a3.根据以上分析可知，选项D正确，选项C错误.8答案　D解析　物体a与同步卫星c角速度相等，由v＝rω可得，二者线速度大小之比为，选项A、B均错误；而b、c均为卫星，由T＝2π可得，二者周期之比为，选项C错误，D正确.9.答案　BD解析　在星球表面由重力等于万有引力mg＝G可知，同一物体在星球表面受到的重力增大为原来的16倍，选项A错误，B正确.由第一宇宙速度计算式v＝可知，星球的第一宇宙速度增大为原来的2倍，选项C错误，D正确.10.答案　D解析　两位相距非常远的观察者，都发现自己正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动，说明此卫星为地球同步卫星，运行轨道为位于地球赤道平面内的圆形轨道，距离地球的高度约为36 000 km，所以两个人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等，故D正确.11.答案　B解析　地球同步卫星若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到的地球的引力就不在一个平面上，且稳定做圆周运动，这是不可能的，因此地球同步卫星相对地面静止不动，必须定点在赤道的正上方，选项A错误，B正确；因为同步卫星要和地球自转同步，即它们的T和ω都相同，根据G＝m＝mω2r，因为ω一定，所以r必须固定，且v也固定，选项C、D错误.12.答案　AB解析　地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，所以同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍，A正确.由万有引力提供向心力得＝，v＝，r＝nR，第一宇宙速度v′＝，所以同步卫星运行速度是第一宇宙速度的，B正确.同步卫星与地球赤道上的物体具有相同的角速度，根据v＝rω知，同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转的速度的n倍，C错误.根据＝ma，得a＝，则同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的，D错误.