高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行同步训练题

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4　宇宙航行选择题(第1~4题为单选题，第5~7题为多选题)1.已知某星球的平均密度是地球平均密度的n倍，半径是地球半径的k倍，地球的第一宇宙速度为v，则该星球的第一宇宙速度为(　　)A.v B.kvC.nkv D.v答案：B解析：由G=m，得v=，将m地=πr3ρ代入，可得v∝r，所以该星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的k倍，选项B正确。2.在地球的卫星中有两类卫星的轨道比较特殊，一是极地卫星，二是同步卫星。已知某极地卫星的运行周期为12 h，则下列关于极地卫星和同步卫星的描述正确的是(　　)A.该极地卫星的运行速度一定小于同步卫星的运行速度B.该极地卫星的向心加速度的大小一定大于同步卫星的向心加速度的大小C.该极地卫星的发射速度一定大于同步卫星的发射速度D.该极地卫星和同步卫星均与地面相对静止答案：B解析：由G=m=ma得v=，a=，同步卫星的周期为24h，则同步卫星的周期大于极地卫星的周期，由周期与轨道半径的关系知，同步卫星的轨道半径较大，则同步卫星的线速度较小，向心加速度较小，故选项A错误，B正确；同步卫星的高度高，所以同步卫星的发射速度大，选项C错误；极地卫星不是地球同步卫星，所以相对于地面不静止，选项D错误。3.北斗卫星导航系统由多颗卫星组成，其中有几颗是静止卫星，下列关于这几颗静止卫星的说法正确的是(　　)A.它们都是相对地面静止B.它们都定点在我国领土上空C.它们的周期不同，但都是地球自转周期的整数倍D.它们的高度不同，但都是地球半径的整数倍答案：A解析：静止卫星，即与地面保持相对静止，与地球自转周期相同，其定位于赤道上空，距离地面的高度为定值，选项A正确，B、C、D错误。4.有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，每天上午同一时刻在海南的正上方。已知地球半径为R，地表重力加速度为g，卫星轨道半径为r，则下列说法正确的是(　　)A.该卫星的运行速度大于第一宇宙速度B.该卫星可能是静止卫星C.该卫星的向心加速度为gD.该卫星的周期为T=答案：C解析：第一宇宙速度是从地球表面发射人造地球卫星的最小发射速度，是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，选项A错误；静止卫星一定在赤道上空，选项B错误；根据牛顿第二定律得=ma，根据万有引力等于重力得=mg，解得a=g，选项C正确；卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力，=mr，解得T=2π，选项D错误。5.关于第一宇宙速度，下列说法错误的是(　　)A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度B.它是人造地球卫星在近地轨道运行的最大速度C.它是人造地球卫星进入近地轨道的最小发射速度D.从人造卫星环绕地球运行的速度v=可知，把卫星发射到越远的地方越容易答案：AD解析：人造卫星在圆轨道上运行时，运行速度v=，轨道半径越大，速度越小，由于地球半径作为轨道半径是最小的，故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度，同时也是卫星在近地圆轨道运行的速度，选项A错误，B正确。物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫第一宇宙速度，在地面附近发射飞行器，如果速度等于7.9km/s，飞行器恰好做匀速圆周运动，如果速度小于7.9km/s，就出现万有引力大于飞行器做圆周运动所需的向心力，做近心运动而落地，所以发射速度不能小于7.9km/s，选项C正确。人造卫星在圆轨道上运行时，运行速度v=，根据黄金代换Gm0=gR2，所以人造卫星环绕地球运行的速度还可以表示为v=，g为地球表面重力加速度。根据克服地球的引力做功，可知离地面越高需要克服引力做功越多，所以发射到越远的地方越不容易，选项D错误。6.在圆轨道上的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度取g，则(　　)A.卫星的线速度大小为B.卫星的线速度大小为C.卫星运动的周期为4πD.卫星运动的加速度为答案：BCD解析：人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得G=m=m·2R=ma；在地球表面，根据万有引力等于重力，得G=mg，可得Gm0=gR2；联立两式解得v=，周期T=4π，加速度为a=，选项A错误，B、C、D正确。7.如图所示，宇宙飞船a在轨道1上飞行，空间实验室b和一颗卫星c在轨道2上运行，三个物体均沿逆时针方向转动，则下列选项正确的是(　　)A.若卫星c欲与空间实验室b对接，可以直接加速实现对接B.若卫星c欲与宇宙飞船a对接，可以直接加速实现对接C.若飞船a要对空间实验室b进行物资补给，可以直接加速实现对接D.飞船a从轨道1切换到轨道2后，向心加速度将变小答案：CD解析：卫星c加速后将脱离轨道2做离心运动，不可能沿虚线追上空间站b，也不可能运动到轨道1与飞船a对接，选项A、B错误；飞船a加速后将脱离轨道1做离心运动，可以与空间站b对接，选项C正确；飞船a从轨道1切换到轨道2后，半径变大，由a=可知向心加速度变小，选项D正确。挑战创新如图所示，航天员站在某星球表面一斜坡上P点沿水平方向以初速度v0抛出一个小球。测得小球经时间t落到斜面上另一点Q。斜面的倾角为θ，已知该星球半径为R，求：(1)该星球表面的重力加速度；(2)该星球的第一宇宙速度。答案：(1)　(2)解析：(1)物体落在斜面上有tanθ=，解得g=。(2)根据万有引力提供向心力得G=m，另Gm0=gR2，则v=。