人造衛(wèi)星宇宙速度測(cè)試題及答案提示

1、高中一年級(jí)（下學(xué)期）物理學(xué)科測(cè)試試卷人造衛(wèi)星 宇宙速度）測(cè)試時(shí)間： 120分鐘滿(mǎn)分： 100 分班級(jí)姓名成績(jī)、選擇題（每題 3分，共 36分）1宇宙飛船進(jìn)人一個(gè)圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的近乎圓形軌道上運(yùn)動(dòng)，如果軌道半徑是地球軌道半徑 的 9 倍 ， 那 么 宇 宙 飛 船 繞 太 陽(yáng) 運(yùn) 行 的 周 期 是 （）（A）3年（B）9年（ C） 27 年（ D ） 81 年2人造衛(wèi)星由于受大氣阻力， 軌道半徑逐漸減小， 則線(xiàn)速度和周期變化情況為 （ ）（ A ）線(xiàn)速度增大，周期增大（ B ）線(xiàn)速度增大，周期減?。?C）線(xiàn)速度減小，周期增大（ D ）線(xiàn)速度減小，周期減小3某一顆人造衛(wèi)星（同步）距地面高度為h，設(shè)

2、地球半徑為 R，自轉(zhuǎn)周期為 T ，地面處的重力加速度為 g，則該同步衛(wèi)星線(xiàn)速度大小為（ ）（A）（R h）g（B） 2 （h R） T（C） R2 g（R h）（D） Rh4如圖所示，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道 2 運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送人同步圓軌道3。軌道 1、 2相切于 Q 點(diǎn)，軌道 2、3 相切于 P 點(diǎn)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在 1、2 、3 軌道上正常運(yùn)行時(shí)， 以下說(shuō)法正確的是 （ ）A ）衛(wèi)星在軌道3 上的速率大于在軌道1 上的速率B）衛(wèi)星在軌道3 上的角速度小于在軌道1 上的角速度C）衛(wèi)星在軌道1 上經(jīng)過(guò) Q 點(diǎn)時(shí)的加速度大于在軌道D）

3、衛(wèi)星在軌道2 上經(jīng)過(guò) P 點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道5兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比是12，軌道半徑之比是 3 1，則下述說(shuō)法中，正確的是（ ）（ A）它們的周期之比是3 1（ B ）它們的線(xiàn)速度之比是 1 3（ C）它們的向心加速度之比是 1 9（ D）它們的向心力之比是 1 92 上經(jīng)過(guò) Q 點(diǎn)時(shí)的加速度3 上經(jīng)過(guò) P 點(diǎn)的加速度2 倍，仍做圓周運(yùn)動(dòng)，則6假如一做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來(lái)的 ）A ）根據(jù)公式 v r，可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度將增大到原來(lái)的2 倍2B）根據(jù)公式 F= mv 2/r ，可知衛(wèi)星所需的向心力減小到原來(lái)的12C）根據(jù)公式 F GMm/r 2，可知地球提供的向心

4、力將減小到原來(lái)的14（D）根據(jù)上述 B 和 C中給出的公式，可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度減小到原來(lái)的2 27同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面不動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，它 （ ） （ A ）可以在地面上任一點(diǎn)的正上方，但離地心的距離是一定的 （ B ）只能在赤道的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的值 （ C）可以在地面上任一點(diǎn)的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同的值 （ D）只能在赤道的正上方，且離地心的距離是一定的 8關(guān)于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船的下列說(shuō)法中正確的是 （ ）（ A ）如果知道人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，再利用萬(wàn)有引力恒量，就可算出地 球質(zhì)量（B）兩顆人造地球衛(wèi)星，只要他們的繞行速率相等，

5、不管它們的質(zhì)量、形狀差別有多大， 它們的繞行半徑和繞行周期就一定是相同的（C）原來(lái)在同一軌道上沿同一方向繞行的人造衛(wèi)星一前一后，若要后一衛(wèi)星追上前面衛(wèi) 星并發(fā)生碰撞，只要將后者速率增大一些即可（D）一只繞火星飛行的宇宙飛船，宇航員從艙內(nèi)慢慢走出，并離開(kāi)飛船，飛船因質(zhì)量減 小所受萬(wàn)有引力減小，故飛行速度減小9在一個(gè)半徑為 R 的行星表面以初速度 v0 豎直上拋一個(gè)物體，上升的最大高度為h，若發(fā)射一個(gè)環(huán)繞該星球表面運(yùn)行的衛(wèi)星，則此衛(wèi)星環(huán)繞速度的值為 （ ）（A） Rv0（B） Rv0 （C） 2R v0 （ D ）條件不充分，無(wú)法求出2h 0 h 0 h 010 假設(shè)同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球赤道半

6、徑的n 倍，則 （ ）（ A ）同步衛(wèi)星的向心加速度是地球赤道上物體的向心加速度的1/n 倍（ B）同步衛(wèi)星的向心加速度是地球赤道上物體的重力加速度的1/n2倍（ C ）同步衛(wèi)星的向心加速度是地球赤道上物體的重力加速度的n 倍（ D ）同步衛(wèi)星的向心加速度是地球赤道上物體的向心加速度的n2 倍11 關(guān)于人造地球衛(wèi)星， 下列說(shuō)法中正確的是（ ）（ A ）最小周期為 2 R/ g （ R 是地球半徑， g 為地球表面的重力加速度）（ B）同步人造地球衛(wèi)星的周期為 24 小時(shí)（ C ）人造地球衛(wèi)星中的彈簧秤不能測(cè)任何物體的重量（ D）人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度為4Rg12 關(guān)于第一宇宙速度，下列說(shuō)法中正

7、確的是（ ）（ A ）它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度（ B）它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度（ C）它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度（ D）它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)的近地點(diǎn)的速度 13（選做）據(jù)觀察，某行星的外圍有一模糊不清的環(huán)，為了判斷該環(huán)是連續(xù)物還是衛(wèi)星 群，又測(cè)出了環(huán)中各層的線(xiàn)速度 v 的大小與該層至行星中心的距離R，以下判斷中正確的是（）（ A ）若 v 與 R 成正比，則環(huán)是連續(xù)物（ B ）若 v 與 R 成反比，則環(huán)是連續(xù)物（C）若 v2與 R 成反比，則環(huán)是衛(wèi)星群（ D）若 v2 與 R 成正比，則環(huán)是衛(wèi)星群14（選做） 可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星，

8、 使其圓軌道 （ ） （ A ）與地球表面上某一緯度線(xiàn)（非赤道）是共面同心圓（ B）與地球表面上某一經(jīng)度線(xiàn)所決定的圓是共面同心圓（ C ）與地球表面上的赤道線(xiàn)是共面同心圓，且衛(wèi)星相對(duì)地球表面是靜止的（ D ）與地球表面上的赤道線(xiàn)是共面同心圓，且衛(wèi)星相對(duì)地球表面是運(yùn)動(dòng)的二、填空題（每題 4分，共 24分）15宇宙飛船正在離地面高度 h R 地的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，宇宙飛船的向心加速度 a向=g 地，在飛船艙內(nèi)用彈簧秤懸掛一個(gè)質(zhì)量為m 的物體，則彈簧秤的示數(shù)為 。16若取地球的第一宇宙速度為 8kms，某行星的質(zhì)量是地球的 6 倍，半徑是地球的 1.5 倍，則這行星的第一宇宙速度為 。17

9、 地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的平均角速度為每晝夜約為10，地球離太陽(yáng)的平均距離約為1.5×108km，那么太陽(yáng)的質(zhì)量為 。18 某一星球半徑與地球的半徑之比為1:2，質(zhì)量之比為 1:10，假如某人分別在此星球上和地球上跳高，則這人在此星球上和在地球上豎直跳起的最大高度之比是 。19 有一行星， 它的質(zhì)量和半徑都是地球的一半， 物體在這個(gè)行星上的重力是地球上的重力的 倍，在這個(gè)行星表面將此物體以 19.6m/s 的速度豎直上拋，物體上升的最大高度為 m ，上升到最大高度的時(shí)間是 s。20 已知地球半徑為 R，表面重力加速度為 g，萬(wàn)有引力恒量為 G，若不計(jì)地球自轉(zhuǎn)的影 響，地球的平均密度為 。三、

10、計(jì)算題（每題 8分，共 40分）21兩個(gè)人造地球衛(wèi)星，其軌道半徑比R1:R2 2:1，求：（ 1）向心加速度之比（ 2）線(xiàn)速度之比（ 3）角速度之比（ 4）運(yùn)動(dòng)周期之比。22證明：要想發(fā)射一顆 80min 繞地球一周的衛(wèi)星是不可能的，已知地球質(zhì)量M 6.0×24 6 -11 2 2 1024kg，地球半徑 R=6.4× 106m，萬(wàn)有引力常量 G 6.67 × 10-11N·m2 kg2。23 某行星上一晝夜的時(shí)間10%，求：這個(gè)行星的平均密度24地球和月球的質(zhì)量之比為最小速度之比。t 6min ，在該行星赤道處的彈簧秤示數(shù)比在行星兩極處少 -11 2

11、2。（G 6.67 ×10-11N· m2kg2）81:1，半徑之比為 4:1，求在地球上和月球上發(fā)射衛(wèi)星所需25 試求赤道上空同步衛(wèi)星離地面的高度h 和運(yùn)動(dòng)線(xiàn)速度 v 各是多少？已知地球質(zhì)量24 6 -11 2 2 M=6 .0× 1024 kg ，地球的赤道半徑 R6.4×106m，引力常量 G 6.67 × 10-11N · m2kg2， 地球自轉(zhuǎn)周期 T 24h。26（選做）兩顆衛(wèi)星在同一軌道平面內(nèi)繞地球做繞向相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)地球平均 半徑為 R， a 衛(wèi)星離地面高為 R， b 衛(wèi)星離地面高為 3R，若某時(shí)該兩衛(wèi)星正好同

12、時(shí)通過(guò)地面 同一點(diǎn)正上方， 試求從兩衛(wèi)星位于地面同一點(diǎn)正上方開(kāi)始， 兩衛(wèi)星第一次出現(xiàn)最遠(yuǎn)距離的時(shí) 間是 a 衛(wèi)星周期的幾倍？27（選做） 2000 年 1月 26 日我國(guó)發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星，其定點(diǎn)位置與東經(jīng)980的經(jīng)線(xiàn)在同一平面內(nèi)，若把甘肅省嘉峪關(guān)處的經(jīng)度和緯度近似取為東經(jīng)980 和北緯 400，已知地球半徑 R、地球自轉(zhuǎn)周期 T 、地球表面重力加速度 g（視為常量）和光速 c，試求該同步 衛(wèi)星發(fā)出的微波信號(hào)傳到嘉峪關(guān)處的接收站所需的時(shí)間 （要求用題給的已知量的符號(hào)表示）28（選做）一個(gè)登月的宇航員，能否用一個(gè)彈簧秤和一個(gè)質(zhì)量為m 的砝碼，估測(cè)出月球的質(zhì)量和密度？如果能，說(shuō)明估測(cè)方法并寫(xiě)出表達(dá)

13、式。 （月球半徑為 R）29（選做） 1999 年 11月 20日，我國(guó)成功地發(fā)射了第一艘實(shí)驗(yàn)飛船“神州”1 號(hào)。清晨6時(shí)30分，火箭點(diǎn)火升高； 6時(shí) 40分，飛船進(jìn)入預(yù)定軌道； 21日2時(shí)50分，飛船在軌道 上運(yùn)行約 13 圈半后，接受返回指令離開(kāi)軌道從宇宙空間開(kāi)始返回； 21 日 3 時(shí) 41 分，成功 降落在我國(guó)內(nèi)蒙古中部。 若飛船是沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)， 飛船運(yùn)動(dòng)的周期是多大？軌道半徑是多 大？繞行速度是多少？（已知地球的半徑R6.4× 106m，地面的重力加速度 g=10m/s2）30 （選做）在某星球上，宇航員用彈簧秤稱(chēng)得質(zhì)量為m 的砝碼的重量為 F，乘宇宙飛船在靠近該星球的表面空間飛行，測(cè)得其環(huán)繞周期是T 。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，試求該星球的質(zhì)量。試卷（四）參考答案、選擇題233.03×103 kg/m3 提示：被測(cè)物體在赤道處隨地球的自轉(zhuǎn)1BD2 B3BC4B5 10 B11 ABC12BC13AC二、填空題151/4 ；0 1616km/s30172× 10 30 kg三、計(jì)算題21（1）14（2）2 2(3) 2 4( 4)的最小周期是 84.7 分鐘BC6 CD7 D8AB9A14CD1852192；9.8；1203g4 GR8 122 點(diǎn)撥：經(jīng)計(jì)算人造地球衛(wèi)星7325 3.59×