專(zhuān)題五 宇宙速和人造衛(wèi)星

1、溫馨提示：檢測(cè)題庫(kù)為Word版，請(qǐng)按住Ctrl，滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，點(diǎn)擊右上角的關(guān)閉按鈕可返回目錄。專(zhuān)題五 宇宙速度和人造衛(wèi)星一、選擇題1（2010·湛江高一檢測(cè)）有甲、乙兩顆地球同步衛(wèi)星，它們繞地球運(yùn)行的軌道可能是圖中的哪一個(gè)（ ）A BCD 答案：D。2.（2010·鎮(zhèn)江高一檢測(cè)）可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星，使其圓軌道()A與地球表面上某一緯度線(非赤道)是共面同心圓B與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓是共面同心圓C與地球表面上的赤道線是共面同心圓，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是共面同心圓，但衛(wèi)星相對(duì)地球表面是運(yùn)動(dòng)的【解析】選CD。人

2、造衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力是萬(wàn)有引力提供的，人造衛(wèi)星受地球的引力一定指向地心，所以任何人造衛(wèi)星的穩(wěn)定軌道平面都是通過(guò)地心的A選項(xiàng)所述的衛(wèi)星不能滿(mǎn)足這個(gè)條件，A錯(cuò)B選項(xiàng)所述的衛(wèi)星雖然滿(mǎn)足這個(gè)條件，但是由于地球在自轉(zhuǎn)，經(jīng)線所決定的平面也在轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣的衛(wèi)星又不可能有與地球自轉(zhuǎn)同方向的速度，所以不可能始終在某一經(jīng)線所決定的平面內(nèi)，如圖所示，故B項(xiàng)也錯(cuò)無(wú)論高低如何，軌道平面與地球赤道平面重合的衛(wèi)星都是存在的，C選項(xiàng)所述衛(wèi)星就是地球同步衛(wèi)星，而D項(xiàng)所述衛(wèi)星不是同步衛(wèi)星，故C、D項(xiàng)都對(duì)3（2010·萬(wàn)州區(qū)高一檢測(cè)）嫦娥二號(hào)衛(wèi)星預(yù)計(jì)將于2010年10月發(fā)射。圖4為“嫦娥二號(hào)”的姐妹星“嫦娥一

3、號(hào)”某次在近地點(diǎn)A由軌道1變軌為軌道2的示意圖，其中B、C分別為兩個(gè)軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)。關(guān)于上述變軌過(guò)程及“嫦娥一號(hào)”在兩個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)的情況，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A“嫦娥一號(hào)”在軌道1的A點(diǎn)處應(yīng)點(diǎn)火減速圖4B“嫦娥一號(hào)”在軌道1的A點(diǎn)處的速度比在軌道2 的A點(diǎn)處的速度大C“嫦娥一號(hào)”在軌道1的B點(diǎn)處的加速度比在軌道2的C點(diǎn)處的加速度大D以上說(shuō)法均不正確答案：C4. （2010·萬(wàn)州區(qū)高一檢測(cè)）已知地球質(zhì)量為M,半徑為R,地球表面的重力加速度為g,引力常數(shù)為G,有一顆人造地球通訊衛(wèi)星，在離地面上空高h(yuǎn)處的圓軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),那么這個(gè)衛(wèi)星的運(yùn)行速率為 （ ） A. B. C. D

4、. 答案：B5（2010·廣州高一檢測(cè)）據(jù)報(bào)道，嫦娥二號(hào)探月衛(wèi)星將于2010年發(fā)射，其環(huán)月飛行的高度距離月球表面100km，所探測(cè)到的有關(guān)月球的數(shù)據(jù)將比環(huán)月飛行高度距離月球表面200km的嫦娥一號(hào)更加翔實(shí)。若衛(wèi)星環(huán)月運(yùn)行均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行軌道如圖5所示。則A嫦娥二號(hào)環(huán)月運(yùn)行的周期比嫦娥一號(hào)更大B嫦娥二號(hào)環(huán)月運(yùn)行的周期比嫦娥一號(hào)更小C嫦娥二號(hào)環(huán)月運(yùn)行時(shí)向心加速度比嫦娥一號(hào)更大D嫦娥二號(hào)環(huán)月運(yùn)行時(shí)向心加速度與嫦娥一號(hào)更小答案：BC北abc6（2010·姜堰高一檢測(cè)）如圖所示的三個(gè)人造地球衛(wèi)星，則說(shuō)法正確的是（ ）衛(wèi)星可能的軌道為a、b、c 衛(wèi)星可能的軌道為a、c同步衛(wèi)星

5、可能的軌道為a、c 同步衛(wèi)星可能的軌道為aA是對(duì)的B是對(duì)的C是對(duì)的D是對(duì)的【解析】選B。對(duì)于衛(wèi)星的軌道問(wèn)題，我們應(yīng)明確：任意地球衛(wèi)星的中心都是以地心為中心的，可以與赤道在同一個(gè)平面內(nèi)或過(guò)極地。而同步衛(wèi)星的軌道必須與赤道在同一個(gè)平面內(nèi)且距地面的高度確定，即所由同步衛(wèi)星的軌道都是相同的。由以上分析可知B項(xiàng)正確。7.（2010·廣東四校聯(lián)考）在圓軌道上運(yùn)行的國(guó)際空間站里，一宇航員靜止（相對(duì)空間艙）“站”于艙內(nèi)朝向地球一側(cè)的“地面”上，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是 （ ）A. 宇航員此時(shí)處于受力平衡狀態(tài)B. 空間站的運(yùn)行速度一定小于7.9km/sC. 宇航員與“地面”之間無(wú)彈力作用 D. 若宇

6、航員將手中一小球無(wú)初速（相對(duì)于空間艙）釋放，該小球?qū)⒙涞健暗亍泵娲鸢福築C。8（2010·常州高一檢測(cè)）據(jù)中新社3月10日消息，我國(guó)將于2011年上半年發(fā)射“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器，2011年下半年發(fā)射“神舟八號(hào)”飛船并與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接。某同學(xué)得知上述消息后，畫(huà)出“天宮一號(hào)”和“神舟八號(hào)”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的假想圖如圖所示，A代表“天宮一號(hào)”，B代表“神舟八號(hào)”，地球AB虛線為各自的軌道。由此假想圖，可以判定（ ）AA的運(yùn)行速率小于B的運(yùn)行速率BA的周期大于B的周期CA的向心加速度大于B的向心加速度DB適度加速有可能與A實(shí)現(xiàn)對(duì)接【解析】選A、B、D。由，知，因，由此可知A、B正

7、確，C錯(cuò)誤。若B適當(dāng)加速將會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，將可能與A對(duì)接，D正確。9.（2010·綿陽(yáng)高一檢測(cè)）通信衛(wèi)星大多是相對(duì)地球“靜止”的同步衛(wèi)星，如圖所示在地球周?chē)鶆虻嘏渲萌w同步通信衛(wèi)星，就覆蓋了全部地球表面，可以實(shí)現(xiàn)全球通信。下列說(shuō)法中正確的是（ ）A同步衛(wèi)星運(yùn)行的線速度大于第一宇宙速度B同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道根據(jù)需要可以經(jīng)過(guò)綿陽(yáng)上空C同步衛(wèi)星運(yùn)行的加速度大于地球表面的物體自轉(zhuǎn)的加速度D同步衛(wèi)星運(yùn)行的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相答案：C、D。10. （2010·濟(jì)南模擬）美國(guó)太空總署（NASA）為探測(cè)月球是否存在水分，于2009年10月9日利用一支火箭和一顆衛(wèi)星連續(xù)撞擊月球據(jù)天

8、文學(xué)家測(cè)量，月球的半徑約為l 800 km,月球表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的1/6，月球表面在陽(yáng)光照射下的溫度可達(dá)127 ，而此時(shí)水蒸氣分子的平均速率達(dá)2 km/s，下列說(shuō)法正確的是（ ）A衛(wèi)星撞月前應(yīng)先在原繞月軌道上減速B衛(wèi)星撞月前應(yīng)先在原繞月軌道上加速C由于月球的第一宇宙速度大于2 kms，所以月球表面可能有水D由于月球的第一宇宙速度小于2 kms，所以月球表面在陽(yáng)光照身下不可能有水【解析】選A、D。要想使衛(wèi)星落到月球上，則衛(wèi)星應(yīng)先減速，從而做近心運(yùn)動(dòng)，這樣衛(wèi)星會(huì)到達(dá)地面，故A正確，B錯(cuò)誤。知月球表面的重力加速度為，地球表面的第一宇宙速度為且，則月球表面的，可知C錯(cuò)，D正確。故

9、選A、D。11. （2010·濟(jì)寧高一檢測(cè)）2008年9月27日，“神舟七號(hào)”宇航員翟志剛順利完成出艙活動(dòng)任務(wù)，他的第一次太空行走（如圖所示）標(biāo)志著中國(guó)航天事業(yè)全新時(shí)代的到來(lái)若“神舟七號(hào)”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為r，另有一顆衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為2r，則可以確定（ ）A翟志剛出艙后不再受地球引力B翟志剛出艙取回外掛實(shí)驗(yàn)樣品，若樣品脫手，則樣品做自由落體運(yùn)動(dòng)C“神舟七號(hào)”與衛(wèi)星的加速度大小之比為4：lD“神舟七號(hào)”與衛(wèi)星的線速度大小之比為1：4答案：C12. （2010·泰安高一檢測(cè)）我國(guó)成功實(shí)施了“神舟”七號(hào)載人航天飛行并實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙。若飛船先沿

10、橢圓軌道1飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn)343km處點(diǎn)火加速，由橢圓軌道1變成高度為343km的圓軌道2，在圓軌道2上飛船的運(yùn)行周期約為90min。下列判斷正確的是 ( )A飛船變軌前后的速度大小相等B飛船在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)C飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的角速度等于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度D飛船變軌前通過(guò)橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)的加速度大于變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的加速度【解析】選B。飛船在變軌前后線速度發(fā)生變化，故A錯(cuò)誤。在圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星處于完全失重狀態(tài)，故B正確。在圓軌道2上飛船的運(yùn)行周期約為90min，由此可知C錯(cuò)誤。因都是由萬(wàn)有引力產(chǎn)生加速度，故飛船變軌前通過(guò)橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)的加速度等于變軌后沿圓

11、軌道運(yùn)動(dòng)的加速度，可知D錯(cuò)誤。13.（2010·煙臺(tái)高一檢測(cè)）英國(guó)新科學(xué)家（New Scientist）雜志評(píng)選出了2008年度世界8項(xiàng)科學(xué)之最，在XTEJ1650-500雙星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半徑R約45km，質(zhì)量M和半徑R的關(guān)系滿(mǎn)足（其中c為光速，大小為3×108m/s，G為引力常量），則該黑洞表面重力加速度的數(shù)量級(jí)為（ ）A.108m/s2 B.1010m/s2 C.1012m/s2 D.1014m/s2 【解析】選C。本體為信息給予題，解題時(shí)注意挖掘題目給出的信息。天體表面的重力近似等于萬(wàn)有引力，即，得。由知，m/s，故選C。14.（2010&

12、#183;無(wú)錫高一檢測(cè)）為紀(jì)念伽利略將望遠(yuǎn)鏡用于天文觀測(cè)400周年，2009年被定為以“探索我的宇宙”為主題的國(guó)際天文年我國(guó)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星經(jīng)過(guò)一年多的繞月運(yùn)行，完成了既定任務(wù)，于2009年3月1日16時(shí)13分成功撞月如圖為“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星撞月的模擬圖，衛(wèi)星在控制點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)入撞月軌道假設(shè)衛(wèi)星繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，周期為T(mén)，引力常量為G.根據(jù)題中信息，以下說(shuō)法正確的是( )A可以求出月球表面的重力加速度B可以求出月球?qū)Α版隙鹨惶?hào)”衛(wèi)星的引力C“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星在控制點(diǎn)處應(yīng)減速D“嫦娥一號(hào)”在地面的發(fā)射速度大于11.2 km/s【解析】選C。根據(jù)Gm2R，已知衛(wèi)星的T、R和引力常量G，

13、可以求月球的質(zhì)量m1；因?yàn)椴恢馈版隙鹨惶?hào)”衛(wèi)星的質(zhì)量，故無(wú)法知道月球?qū)Α版隙鹨惶?hào)”衛(wèi)星的引力，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在控制點(diǎn)，衛(wèi)星要做向心運(yùn)動(dòng)，故需要減速，C項(xiàng)正確；11.2 km/s是第二宇宙速度，是衛(wèi)星脫離地球引力的束縛成為太陽(yáng)的人造行星的最小發(fā)射速度，而“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星并不能脫離地球引力的范圍，故其發(fā)射速度小于11.2 km/s，D項(xiàng)錯(cuò)誤15.（2010·吉林高一檢測(cè)）設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為0，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g。某人造衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，且r<5R，飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同。在某時(shí)刻，該人造衛(wèi)星通過(guò)赤道上某建筑物的正上方，則到下一次通過(guò)

14、該建筑物正上方所需時(shí)間為( )A B C D【解析】選A。因r<5R且飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同，得，又知且，聯(lián)立得，故選A。二非選擇題16.（2010·長(zhǎng)春高一檢測(cè)）歐盟和我國(guó)合作的“伽利略”全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的空間部分由平均分布在三個(gè)軌道平面上的30顆軌道衛(wèi)星構(gòu)成，每個(gè)軌道平面上有10顆衛(wèi)星，從而實(shí)現(xiàn)高精度的導(dǎo)航定位現(xiàn)假設(shè)“伽利略”系統(tǒng)中每顆衛(wèi)星均圍繞地心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，一個(gè)軌道平面上某時(shí)刻10顆衛(wèi)星所在位置如圖所示，相鄰衛(wèi)星之間的距離相等，衛(wèi)星1和衛(wèi)星3分別位于軌道上A、B兩位置，衛(wèi)星按順時(shí)針運(yùn)行地球表面重力加速度為g，地球的半徑為R，不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用

15、力求衛(wèi)星1由A位置運(yùn)行到B位置所需要的時(shí)間【解析】設(shè)地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，每顆衛(wèi)星的運(yùn)行周期為T(mén)，萬(wàn)有引力常量為G，由萬(wàn)有引力定律和牛頓定律有Gmr2 地球表面重力加速度為gG聯(lián)立式可得T 衛(wèi)星1由A位置運(yùn)行到B位置所需要的時(shí)間為tT聯(lián)立式可得t .答案： 17.（2010·吉林高一檢測(cè)）神奇的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的一種特殊天體，探尋黑洞的方案之一是觀測(cè)雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。天文學(xué)家觀測(cè)河外星系大麥哲倫云時(shí)，發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng)，它由可見(jiàn)星A和不可見(jiàn)的暗星B構(gòu)成。兩星視為質(zhì)點(diǎn)，不考慮其它天體的影響，A、B圍繞兩者連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的距離保持不變。引力常

16、量為G，由觀測(cè)能夠得到可見(jiàn)星A的速率和運(yùn)行周期T。（1）可見(jiàn)星A所受暗星B的引力可等效為位于O點(diǎn)處質(zhì)量為的星體（視為質(zhì)點(diǎn)）對(duì)它的引力，設(shè)A和B的質(zhì)量分別為、，試求（用、表示）；（2）求暗星B的質(zhì)量與可見(jiàn)星A的速率、運(yùn)行周期T和質(zhì)量之間的關(guān)系式。（即表示、T、G、之間的關(guān)系）【解析】（1）設(shè)A、B的圓軌道半徑分別為、，由題意知，A、B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相同，設(shè)其為。由牛頓運(yùn)動(dòng)定律，有設(shè)A、B之間的距離為，又，由上述各式得 由萬(wàn)有引力定律，有，將代入得 令 比較可得 （2）由牛頓第二定律，有 又可見(jiàn)星A的軌道半徑 由式解得 答案：（1） （2）18.（2010·江西白鷺洲中學(xué)高一檢測(cè)）“神舟六號(hào)”載人飛船于2005年10月12日上午9點(diǎn)整在酒泉航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空由長(zhǎng)征運(yùn)載火箭將飛船送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的