2019_2020学年新教材高中物理课时跟踪训练十九人造卫星上天鲁科版必修第二册.doc

课时跟踪训练（十九） 人造卫星上天
A级—学考达标
1．(2019·聊城高一检测)如图是某位同学设想的人造地球卫星轨道(卫星发动机关闭)，其中不可能的是(　　)

解析：选D　人造地球卫星靠万有引力提供向心力，做匀速圆周运动，万有引力的方向指向地心，所以圆周运动的圆心是地心，A、B、C正确，D错误。本题选不可能的，故选D。
2．(2018·浙江6月学考)如图所示为1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中牛顿所画草图。他设想在高山上水平抛出物体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远。当速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。若不计空气阻力，这个速度至少为(　　)
A．7.9 km/s　　　　　　　B．8.9 km/s
C．11.2 km/s D．16.7 km/s
解析：选A　物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，即第一宇宙速度v＝
7.9 km/s。
3．(2019·泰安高一检测)星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2＝v1。已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为(　　)
A. B.
C. D.gr
解析：选C　由题意v1＝＝ ，v2＝v1＝ ，所以C项正确。
4．(2019·全国卷Ⅲ)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金<R地<R火，由此可以判定(　　)
A．a金>a地>a火 B．a火>a地>a金
C．v地>v火>v金 D．v火>v地>v金
解析：选A　行星绕太阳做圆周运动时，由牛顿第二定律和圆周运动知识：
由G＝ma得向心加速度a＝，
由G＝m得速度v＝
由于R金<R地<R火
所以a金>a地>a火，v金>v地>v火，选项A正确。
5.如图所示，三颗人造卫星正在围绕地球做匀速圆周运动，则下列有关说法中正确的是(　　)
A．卫星可能的轨道为a、b、c
B．卫星可能的轨道为a、b
C．同步卫星可能的轨道为a、c
D．同步卫星可能的轨道为a
解析：选D　卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必须与地心重合，所以卫星可能的轨道为a、c，选项A、B错误；同步卫星位于赤道的上方，可能的轨道为a，选项C错误、D正确。
6.(2019·临沂高一检测)2019年9月23日5时10分，我国利用一箭双星技术发射了两颗“北斗”导航卫星，计划到2020年左右，全面建成覆盖全球的“北斗”卫星导航系统。如图所示为其中的两颗地球静止轨道卫星A、B，它们在同一轨道上做匀速圆周运动，卫星A的质量大于卫星B的质量。下列说法正确的是(　　)
A．它们的线速度大小都是7.9 km/s
B．它们受到的万有引力大小相等
C．它们的向心加速度大小相等
D．它们的周期不一定相等
解析：选C　由于F＝G，且A的质量大于卫星B的质量，故FA>FB；由G＝＝ma＝mr，可知v＝< ＝7.9 km/s；由a＝，可知两卫星的向心加速度大小相等；由T＝可知两卫星的周期相等。综上分析，C正确。
7.如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列关系式正确的有(　　)

A．TA<TB B．EkA>EkB
C．SA＝SB D.＝
解析：选D　根据G＝m2r知T＝，轨道半径越大，周期越大，所以TA>TB，故A错误；由G＝知：v＝，所以vB>vA，又因为质量相等，所以EkB>EkA，故B错误；根据开普勒第二定律可知，同一行星与地心连线在单位时间内扫过的面积相等，所以C错误；由开普勒第三定律知，D正确。
8.(2019·菏泽高一检测)如图所示，在圆轨道上运行的国际空间站里，一宇航员静止(相对空间舱)“站”于舱内朝向地球一侧的“地面”上，下列说法正确的是(　　)
A．宇航员此时处于受力平衡状态
B．空间站的运行速度一定等于7.9 km/s
C．宇航员与“地面”之间无弹力作用
D．若宇航员将手中一小球无初速(相对于空间舱)释放，该小球将落到“地”面
解析：选C　宇航员靠地球的万有引力提供向心力，做圆周运动，受力不平衡，故A错误。7.9 km/s是第一宇宙速度，是贴着地球表面做匀速圆周运动的速度，根据轨道半径越大，线速度越小，空间站的运行速度小于7.9 km/s，故B错误。宇航员处于完全失重状态，所以对“地面”的压力等于零，故C正确。宇航员相对于太空舱无初速释放小球，小球受地球的万有引力提供向心力，做圆周运动，故D错误。
9．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星，中子星的半径很小，一般为7～20 km，但它的密度大得惊人。若某中子星的密度为1.2×1017 kg/m3，半径为10 km，那么该中子星的第一宇宙速度约为多少？(G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)(结果保留两位有效数字)
解析：中子星的第一宇宙速度即为它表面卫星的环绕速度，此时卫星的轨道半径可近似认为是中子星的半径，且中子星对卫星的万有引力充当卫星的向心力，由
G＝m，得v＝ ，
又M＝ρV＝ρπR3，
解得v＝R　
＝1×104×　 m/s
＝5.8×107 m/s＝5.8×104 km/s。
答案：5.8×104 km/s
B级—选考提能
10．(安徽学业水平测试)我国发射的第一艘货运飞船“天舟一号”与“天宫二号”空间实验室完成对接后，其组合体在离地面高度约为380 km的轨道上绕地球飞行。已知地球同步卫星的轨道离地面的高度约为36 000 km，将组合体和同步卫星的运动都看成匀速圆周运动，则组合体的(　　)
A．线速度小于同步卫星的线速度
B．角速度小于同步卫星的角速度
C．周期小于同步卫星的周期
D．向心加速度小于同步卫星的向心加速度
解析：选C　根据G＝m可知v＝，轨道半径越大，线速度越小，故同步卫星的线速度小于组合体的线速度，A错误；根据公式G＝mω2r可知ω＝，轨道半径越大，角速度越小，故同步卫星的角速度小于组合体的角速度，B错误；根据G＝mr可知T＝2π ，轨道半径越大，周期越大，故同步卫星的周期大于组合体的周期，C正确；根据G＝ma可得a＝，轨道半径越大，向心加速度越小，故同步卫星的向心加速度小于组合体的向心加速度，D错误。
11．(2019·宁德高一检测)登上火星是人类的梦想。“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。根据下表，火星和地球相比(　　)
行星
半径/m
质量/kg
轨道半径/m
地球
6.4×106
6.0×1024
1.5×1011
火星
3.4×106
6.4×1023
2.3×1011

A．火星的公转周期较小
B．火星做圆周运动的向心加速度较小
C．火星表面的重力加速度较大
D．火星的第一宇宙速度较大
解析：选B　火星和地球都绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力，由G＝mr＝ma知，因r火＞r地，而＝，故T火＞T地，选项A错误；向心加速度a＝，则
a火＜a地，故选项B正确；地球表面的重力加速度g地＝，火星表面的重力加速度
g火＝，代入数据比较知g火＜g地，故选项C错误；地球和火星上的第一宇宙速度：
v地＝ ，v火＝ ，v地>v火，故选项D错误。
12．(2019·滨州高一检测)我国月球探测计划“嫦娥工程”已经启动多年，同学们也对月球有了更多的关注。有同学设计了如下问题，请你解答：
若用g表示月球表面的重力加速度，用R表示月球的半径，用h表示“嫦娥一号”卫星在环月圆轨道上离月球表面的距离。
(1)试写出“嫦娥一号”卫星进入环月圆轨道后，运行的周期的表达式，要求写出推导过程。
(2)在月球上要发射一颗环月卫星，则最小的发射速度多大？
解析：(1)根据万有引力提供向心力得
G＝(R＋h)
由G＝mg，可得T＝。
(2)在月球表面附近mg＝m，得v＝。
答案：(1)见解析　(2)

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