人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行课后作业题

这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行课后作业题，共18页。试卷主要包含了4宇宙航行 课时作业14，2km/s等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册7.4宇宙航行 课时作业14（含解析）  1．如图所示，两颗靠得很近的天体组合为双星系统，它们以两者连线上的某点为圆心做匀速圆周运动，以下说法中正确的是（　　）A．它们做圆周运动的角速度大小相等B．它们做圆周运动的线速度大小相等C．它们的轨道半径与它们的质量成正比D．它们的轨道半径与它们的质量的二次方成反比2．从中国科学院微小卫星创新研究院获悉，北斗卫星导航系统（BDS），预计今年将发射18颗卫星。这就意味着：北斗将全覆盖亚洲地区，尤其是一带一路沿线国家。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，己知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，a和b的轨道半径相同，且均为c的k倍，己知地球自转周期为T。则（　　）A．卫星b也是地球同步卫星B．卫星a的向心加速度是卫星c的向心加速度的k2倍C．a、b、c三颗卫星的运行速度大小关系为va=vb=D．卫星c的周期为3．2019年1月11日1时11分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将“中星2D”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道做匀速圆周运动。该卫星可为全国广播电台、电视台等机构提供广播电视及宽带多媒体等传输任务。若已知“中星2D”的运行轨道距离地面高度h、运行周期T、地球的质量M，引力常量G，忽略地球自转影响，根据以上信息可求出（　　）A．“中星2D”受到地球的引力大小 B．“中星2D”运行时的加速度大小C．“中星2D”运行时的动能 D．“中星2D”卫星的密度4．假设发射两颗探月卫星A和B，如图所示，其环月飞行距月球表面的高度分别为200km和100km。若环月运行均可视为匀速圆周运动，则（　　）A．B环月运行时向心加速度比A小B．B环月运行的速度比A小C．B环月运行的周期比A长D．B环月运行的角速度比A大5．2020年4月24日，在“中国航天日”启动仪式上，备受关注的中国首次火星探测任务名称、任务标识正式公布。中国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，任务标识如图所示。根据计划，我国将在2020年实施首次火星探测任务，目标是通过一次发射任务，实现火星环绕和着陆巡视。设发射火星探测器的速度为，地球的第一、第二、第三宇宙速度分别为、、，则下列关系式正确的是（　　）A． B． C． D．6．北斗问天，国之夙愿，我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍，则该地球静止轨道卫星（　　）A．其发射速度一定大于11.2km/sB．在轨道上运动的线速度一定小于7.9km/sC．环绕地球运动的轨道可能是椭圆D．它可以经过北京正上空，所以我国能利用它进行电视转播 7．2017年人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。假设双中子星由a、b两颗星体组成，这两颗星绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动。这两颗星之间的距离为L，a星绕它们连线上的某点每秒转动n圈，a、b两颗星的轨道半径之差为Δr，（a星的轨道半径大于b星的轨道半径），万有引力常量为G。则（　　）A．a、b两颗星的质量之和为 B．a、b两颗星的质量之比为C．b星的角速度为 D．a、b两颗星的半径之比为8．宇宙中组成双星系统的甲、乙两颗恒星的质量分别为m、km，甲绕两恒星连线上一点做圆周运动的半径为T，根据宇宙大爆炸理论，两恒星间的距离会缓慢增大，若干年后，甲做圆周运动的半径增大为nr，设甲、乙两恒星的质量保持不变，引力常量为G ，则若干年后说法正确的是（　　）A．恒星甲做圆周运动的向心力为B．恒星甲做圆周运动周期变大C．恒星乙做圆周运动的半径为knrD．恒星乙做圆周运动的线速度为恒星甲做圆周运动线速度的倍9．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点。则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　　）A．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度。B．卫星在轨道2上经过Q点时的速度大于它在轨道1上经过Q点时的速度C．卫星在轨道2上经过Q点时的速度小于它在轨道2上经过P点时的速度D．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度10．1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元。“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点的M和远地点的N的高度分别为439km和2384km，下列结论正确的是（　　）A．卫星在M点的速率大于N点的速率B．卫星在M点的角速度大于N点的角速度C．卫星在M点的加速度大于N点的加速度D．卫星在N点的速度大于7.9km/s  11．我国航天人为实现中华民族多年的奔月梦想，正在向着“绕、落、回”的第三步进军， 未来将有中国的航天员登上月球。设想航天员在月球上做自由落体实验，将某物体从距月球表面高h处由静止释放，经时间t后落到月球表面，已知月球是半径为R的均匀球体， 引力常量为G，不考虑月球自转的影响。求：(1)月球表面的重力加速度g月；(2)月球的质量M；(3)绕月探测器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的速率v。12．某中子星的质量为、半径为，已知。求：(1)此中子星表面的自由落体加速度的大小；(2)近中子星表面卫星沿圆轨道运行的速度大小。（以上两问均保留2位有效数字）13．两个靠得很近的天体，离其它天体非常遥远，它们以其连线上某一固定点为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”。如图所示，某双星之间的距离为，它们做匀速圆周运动的周期为，已知万有引力常量为。求：(1)组成双星的两天体的质量之和；(2)组成双星的两天体运动的速率之和。14．黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大、体积极小的天体。黑洞的引力很大，连光都无法逃脱，因此它无法用天文望远镜直接观察。天文学家观测河外星系麦哲伦云时，发现了LMCX-3天体系统，该系统只观测到一颗可见星球。如果该系统是这颗可见星球与一黑洞组成的双星系统，如图所示，可见星球与黑洞在引力作用下绕二者之间连线上的某一点O做匀速圆周运动，可见星球、黑洞和O三点始终共线，已知该可见星球绕O点做速率为v、运行周期为T的匀速圆周运动，可见星球和黑洞的质量分别为m和M，求可见星球与黑洞之间的距离。15．如图所示，a、b是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们到地心的距离分别是2R和3R（R为地球半径），求：(1)a、b的线速度大小之比；(2)a、b的周期之比；(3)a、b的角速度大小之比；(4)a、b的向心加速度大小之比。16．“天问一号”火星探测器将于2020年7—8月间择机发射，它包含轨道器和着陆器两部分，要一次性完成“绕、落、巡”三大任务。探测器被火星引力捕获后经过多次变轨，最终绕火星做半径为r的匀速圆周运动；而着陆器与轨道器分离后经过一系列的减速操作后，在距火星表面高度为h的位置悬停，再关闭反冲发动机，自由下落t秒到达火星表面。已知火星半径为R，引力常量为G，不计火星自转及空气阻力的影响，求：(1)火星的质量M；(2)探测器做匀速圆周运动的周期T。17．我国北斗卫星导航系统有多颗地球同步卫星。如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道上，在卫星经过点时实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地点再次变轨将卫星送入同步轨道。已知同步卫星的运行周期为，距地面高度为地球半径的5.6倍，地球的半径为，忽略地球自转的影响。(1)求地球同步卫星线速度的大小；(2)若已知地球表面重力加速度为，近地圆轨道距地面高度为，求卫星在近地点的加速度的大小。18．2007年10月24日18时05分，我国自主研制的第一个月球探测器——“嫦娥一号”卫星，在西昌卫星发射中心顺利发射升空，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步；截止目前，共发射了4颗嫦娥系列卫星，由轨道器、返回器、着陆器等组成的“嫦娥五号”也即将在今年发射；中国人的探月工程，为人类和平使命月球做出了新的贡献。已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为H，飞行周期为T，月球的半径为R，引力常量为G，求：（1）“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小；（2）月球的质量；（3）若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船，则其绕月运行的线速度应为多大。
参考答案1．A【详解】AB．它们做圆周运动的角速度大小相等，根据，可知线速度大小不一定相等，故A正确，B错误；CD．由可得所以它们的轨道半径与它们的质量成反比，故CD错误。故选A。2．D【详解】A．地球同步卫星必须定点于赤道正上方，所以卫星b不是地球同步卫星，故A错误。根据得卫星的向心加速度大小B．a的轨道半径为c的k倍，则得卫星a的向心加速度是卫星c的向心加速度的倍。故B错误；C．由卫星速度公式得，a、b、c三颗卫星的运行速度大小关系为故C错误；D．a是地球同步卫星，其周期为T，a的轨道半径为c的k倍，由开普勒第三定律得，卫星c的周期为故D正确。故选D。3．B【详解】AC．由于“中星2D”的质量未知，不能求解其受到地球的引力大小，也不能求解其运行时的动能，选项AC错误；B．根据可求解地球的半径R，则根据可求解“中星2D”运行时的加速度大小，选项B正确；  D．由于“中星2D”的质量未知，不能求解卫星的密度，选项D错误。故选B。4．D【详解】A．由题可知根据可知A错误；B．根据可得因此可知B错误；C．根据可得可知C错误；D．根据可知D正确。故选D。5．C【详解】探测器要想飞出地球的引力到达火星，则其速度必须要大于第二宇宙速度；但是火星仍属于太阳系，则探测器的速度不能大于第三宇宙速度，即。故选C。6．B【详解】A．地球静止轨道卫星其发射速度一定大于7.9km/s 而小于11.2km/s，A错误；B．第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，即最大的环绕速度，同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，由得地球静止轨道卫星的线速度一定小于第一宇宙速度，即其在轨道上运动的线速度一定小于7.9km/s，B正确；C．环绕地球运动的轨道是圆，C错误；D．地球静止轨道卫星在赤道平面，因此不经过北京上空，D错误；故选B。7．AD【分析】双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度的大小相等，周期相等，根据向心力的关系求出转动的半径之比，根据向心力相等求出质量关系。【详解】AC．由题意可知b星的角速度由万有引力定律得可得a、b两颗星的质量之和为故A正确，C错误；BD．题意可知解得则a、b两颗星的半径之比为双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，则有解得质量之比为故B错误，D正确。故选AD。【点睛】解决本题的关键知道双星系统的特点，角速度大小相等，向心力大小相等。8．BD【详解】AC．由于双星靠相互间的万有引力提供向心力，它们的向心力大小相等，角速度相等，由知， 甲、乙的轨道半径与质量成反比，所以若干年后，该双星系统甲做圆周运动的半径增大为nr，则乙做圆周运动的半径增大为，故C错误；根据万有引力定律所以若干年后恒星甲做圆周运动的向心力为故A错误；B．对甲恒星，由，可 知F变小，r变大，则T变大，故B正确；D．恒星甲、乙的角速度相等，乙恒星做圆周 运动的半径为恒星甲做圆周运动的半径的倍，由可知，恒星乙做圆周运动的线速度为恒星甲做圆周运动线速度的倍，故D正确。故选BD。9．ABD【详解】A．根据环绕规律“高空低速长周期”可知卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度，故A正确；B．卫星在轨道1上经过Q点时，提供的向心力等于需要的向心力，速度增大后沿轨道2做离心运动，故卫星在轨道2上经过Q点时的速度大于它在轨道1上经过Q点时的速度，故B正确；C．卫星在轨道2上运动时机械能守恒，经过Q点时重力势能小，Q点的动能大于它在轨道2上经过P点时的动能，说明卫星在轨道2上经过Q点时的速度大于它经过P点时的速度，故C错误；D．由牛顿第二定律可知解得分析该式可知只要相同，向心加速大小相同，说明卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，故D正确。故选ABD。10．ABC【详解】A．由M到N地球引力做负功，势能增加，动能减小，卫星在M点的速率大于N点的速率，选项A正确；B．根据牛顿第二定律得因为rM<rN，所以选项B正确；C．根据牛顿第二定律可知近地点加速度大，远地点加速度小，选项C正确；D．卫星在N点进入过N点的圆周轨道需要加速，第一宇宙速度是卫星绕地球圆周运动的最大速度，而过N点的圆周轨道的运行速度小于第一宇宙速度，所以在N点的速度应小于7.9km/s，选项D错误。故选ABC。11．(1)；(2)；(3)【详解】(1)由公式得(2)月球表面物体的重力等于万有引力得解得(3)由公式所以绕月飞行的速率为12．(1)；(2)【详解】（1）设中子星表面的自由落体加速度为g，则解得（2）小卫星的向心力由万有引力提供解得13．(1)；(2)【详解】(1)设质量为m1的轨道半径为r1，质量为m2的轨道半径为r2r1+r2=L根据万有引力充当向心力知联立解得 (2)根据线速度和周期关系知14．【详解】设可见星球与黑洞做匀速圆周运动的半径分别为R、R′，由题意可知可见星球与黑洞的运转周期均为T，则 由牛顿第三定律可知F可见=F黑洞可见星球与黑洞之间的距离得15．(1)；(2)；(3)；(4)【详解】(1)根据得         (2)根据得                   (3)根据得 (4)根据             得16．(1)；(2)【详解】(1)由得由得(2)由得17．(1)；(2)【详解】(1)地球同步卫星线速度大小(2)根据万有引体提供向心力有地球表面附近有联立解得卫星在近地点的加速度的大小18．（1）；（2）；（3）【详解】（1）“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小为：（2）设月球质量为M，“嫦娥一号”的质量为m，根据牛二定律得： 解得：（3）设绕月飞船运行的线速度为，飞船质量为，则：
又
联立得：