高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行当堂达标检测题

人教版（2019）物理必修第二册同步练习

7.4宇宙航行

一、单选题

1.2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有(   )

A.在轨道Ⅱ上经过A的速度大于经过
B.的速度B.在轨道Ⅱ上经过A的速度等于在轨道Ⅰ上经过A 的速度
C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度

2.我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时);然后,经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”;最后奔向月球。如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,则在每次变轨完成后与变轨前相比(  )

A.卫星动能增大,引力势能减小
B.卫星动能增大,引力势能增大
C.卫星动能减小,引力势能减小
D.卫星动能减小,引力势能增大

3.我国已发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”设该卫星的轨道是圆形的且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的,月球的半径约为地球半径的,地球上的第一宇宙速度约为7.9,则该探月卫星绕月球运行的速率约为(   )

A.0.4
B.1.8
C.11
D.36

4.我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是(   )

A、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接

B、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接

C、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接

D、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接

二、多选题

5.我国发射的神舟五号宇宙飞船的周期约为90,如果把它绕地球的运动看作是匀速圆周运动,飞船的运动和一颗周期为120的绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星相比,下列判断中正确的是(   )

A.飞船的轨道半径大于卫星的轨道半径
B.飞船的运行速度小于卫星的运行速度
C.飞船运动的向心加速度大于卫星运动的向心加速度
D.飞船运动的角速度小于卫星运动的角速度

6.关于第一宇宙速度,下面说法中错误的是(  )

A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
B.它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度
C.它是能使卫星进人近地圆形轨道的最小发射速度
D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度

7.已知地球的质量为,半径为,自转周期为,地球同步卫星质量为,引力常量为。有关同步卫星,下列结论正确的是(   )

A.卫星距离地面的高度为
B.卫星的运行速度小于第一宇宙速度
C.卫星运行时受到向心力的大小为
D.卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度

三、计算题

8.已知地球半径为,地球表面重力加速度为,万有引力常量为,不考虑地球自转的影响.
1.求卫星环绕地球运行的第一宇宙速度;
2.若卫星绕地球做匀速圆周运动且运行周期为,求卫星运行半径;
3.由题目所给条件,请提出一种估算地球平均密度的方法,并推导出密度表达式.

参考答案

1.答案：C

解析：

2.答案：D

解析：周期变长,表明轨道半径变大,速度减小,动能减小,引力做负功,故引力势能增大,选D.

3.答案：B

解析：星球的第一宇宙速度即为围绕星球做圆周运动的轨道半径为该星球半径时的环绕速度,由万有引力提供向心力即可得出这一最大环绕速度。卫星所需的向心力由万有引力提供, 得,

又由故月球和地球上第一宇宙速度之比1.8km/s,因此B正确。

4.答案：C

解析：A. B. 在同一轨道上运行加速做离心运动，减速做向心运动均不可实现对接。则AB错误

C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，则其做离心运动可使飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接。则C正确

D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，则其做向心运动，不可能与空间实验室相接触。则D错误。

故选：C

5.答案：AC

解析：卫星绕地球运行时,地球对卫星的万有引力提供卫星运行的向心力,由得,,由于地球同步卫星的周期较长,故同步卫星的轨道半径较大,同步卫星的运行速度较小,A正确、B错误;由得，知同步卫星的角速度较小,D错误;由得, ,知飞船运动的向心加速度大于同步卫星运动的向心加速度.C正确。

6.答案：AD

解析：第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大运行速度,即近地圆形轨道上的运行速度,也是使人造地球卫星进人近地圆形轨道运行的最小发射速度, 选项错, 选项正确;当时.卫星在椭圆轨道上运动, 选项错.

7.答案：BD

解析：根据,A错;由,B正确;由,C错、D正确。

8.答案：1.
2.
3.

解析：1.重力等于向心力
解得
即卫星环绕地球运行的第一宇宙速度.
2.若不考虑地球自转的影响,地面上质量为的物体所受的重力等于地球对物体的引力,即①
卫星受到的万有引力等于向心力②
由①②两式解得
即卫星运行半径.
3.由①式解得
因而.
即地球的密度为 .