精品7.4 宇宙航行 (人教版新教材)高中物理必修二第七章【知識點+練習(xí)】

1、1vrr第七章 萬有引力與宇宙航行 4 宇宙航行知識點一 人造衛(wèi)星和宇宙速度1 牛頓對人造衛(wèi)星原理的描繪設(shè)想在高山上有一門大炮， 水平發(fā)射炮彈， 初速度越大， 水平射程就越大 可以想象， 當(dāng)初速度足夠大時，這顆炮彈將不會落到地面，將和月球一樣成為地球的一顆人造地球衛(wèi) 星2 人造衛(wèi)星繞地球運行的動力學(xué)原因人造衛(wèi)星在繞地球運行時， 只受到地球?qū)λ娜f有引力作用， 人造衛(wèi)星做圓周運動的向 心力由萬有引力提供3物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度，叫做第一宇宙速度，也叫地面附近 的環(huán)繞速度GMm v24 近地衛(wèi)星的軌道半徑為： rR，萬有引力提供向心力，則有 R2 mR 從而第一GM宇宙速度為：

2、v R 7.9km/s.5第二宇宙速度的大小為 11.2 km/s如果在地面附近發(fā)射飛行器，發(fā)射速度 7.9 km/svm v1v2，所以由軌道 1 進(jìn)入軌道 2 需要在 P 點處減速， B 正確；在橢圓軌道 2 上，從 P 點到 Q 點，即從遠(yuǎn)月點到近月點，速度增大， C 錯誤；無論在哪個軌道經(jīng)過 P 點，受 到的萬有引力都相同，向心加速度相同， D 正確。隨堂練習(xí)1.CD 2.B 3.D 4.BD5. 答案： DmM v2 42r GM解析： 根據(jù) G r2 m r m2rm T2 ma 向得v r ，可知變軌后飛船的線速度變大， A 錯；角速度變大， B 錯；周期變小， C 錯；向心加速

3、度變大， D 正確6. 答案： CMm v2 Mm 42解析： 由 G r2 m r 知， 變軌前后半徑之比為 1 4，故 D 錯 由 G r2 ma m2r m T2 r 可知 C 正確7. 答案： C解析： 當(dāng)探測器在飛越月球上一些環(huán)形山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時， 受到的萬有引力即向GM心力會變大，故探測器的軌道半徑會減小，由v r 得出運行速率 v 將增大，故選 C.8. 答案： BGMMm v2，第一宇宙速度 v r解析： 由 G r2 m r 得線速度 vGMGM 1vr4R 2 8 km/s4 km/s，B 正確GMR6r9. 答案： CMm2解析： 根據(jù)萬有引力定律 FG 可知， 由

4、于各小行星的質(zhì)量和到太陽的距離不同， 萬有引力不同，選項 A 錯誤；設(shè)太陽的質(zhì)量為 M，小行星的質(zhì)量為 m，由萬有引力提供向心力，則 Gm2m2r，則各小行星做勻速圓周運動的周期 T2 ，因為各小行星的軌道半徑 r 大于地球的軌道半徑，所以各小行星繞太陽運動的周期均大于地球的周期一年，F(xiàn) M選項 B 錯誤； 向心加速度 a mGr2 ，內(nèi)側(cè)小行星到太陽的距離小， 向心加速度大， 選項 C正確；由 G r2 m r 得小行星的線速度 v r ，小行星做圓周運動的軌道半徑大于地Mm v2 GM球的公轉(zhuǎn)軌道半徑，線速度小于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的線速度，選項D 錯誤10. 答案： CDGM解析： 由 v r

5、 知，衛(wèi)星的軌道半徑越大， 線速度越小， A 錯人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度在 7.9 km/s 到 11.2 km/s 之間， B 錯衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的速度小于或等于 7.9 km/s，C 對衛(wèi)星向下減速時的加速度方向向上，處于超重狀態(tài)， D 對11. 答案： ABMm GM解析： 由 G R2 mg 得 g R2 ，天體 A、B 表面的重力加速度與它們的質(zhì)量、 半徑均有GM關(guān)系，A 錯 兩顆衛(wèi)星的線速度各等于兩天體的第一宇宙速度v R ，由于不知天體A、 B 的質(zhì)量、半徑關(guān)系，故不能確定兩顆衛(wèi)星靠近天體表面飛行的線速度是否相等， B 錯， C對由 Gm2m2r 得天體的質(zhì)量 M，故天體的

6、密度 ，天體 A、B 的密度一定相等， D 對12. 答案： BD解析： 對同步衛(wèi)星由萬有引力提供向心力得 G ( ) 2 m 2 (Rh)，所以 h3 GMT242 R，故 A 錯誤；第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度， B 正確；同步衛(wèi)星運動的向心GMm GM力由萬有引力提供，應(yīng)為F (Rh) 2，C 錯誤；同步衛(wèi)星的向心加速度為a 同 (Rh) 2，GM地球表面的重力加速度 a 表 R2 ，知 a 表a 同 ，D 正確13. 答案： ACGMm 42rr2 T2解析： 衛(wèi)星和月球都繞地球做圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力， m 得 T2由于近地衛(wèi)星的環(huán)繞半徑小于同步衛(wèi)星的半徑，同步衛(wèi)星的半徑又

7、小于月球繞地球的半徑，所以， 近地衛(wèi)星的周期最小，月球的周期最大 又由于同步衛(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)周期為 T 地，所以： T 衛(wèi)T 地T 月，故 A 、C 正確， B 、D 錯誤故選 A 、C.14. 答案： D解析： 由同步衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)的周期相同，運行的角速度亦相等，則根據(jù)向心加速度 a=2r 可知， 同步衛(wèi)星的加速度與地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度之比等于半徑之比， 即 = ，故 AB 錯誤； 同步衛(wèi)星繞地于做勻速圓周運動， 第一宇宙速度是近地軌道上Mmr2繞地球做勻速圓周運動的線速度，兩者都滿足萬有引力提供圓周運動的向心力即： G m，由此可得： v=，所以有 = ，故 C 錯誤

8、， D 正確；故選 D。15. 答案： AD7Mm 42 Mm解析： 對 B 有 G (Rh) 2 m TB2 (Rh)，對地面物體有 G R2 mg，聯(lián)立解得 TB=2 A 正確；由 Gm2ma，得 aG，可知 B 衛(wèi)星的向心加速度大于同步衛(wèi)的向心加速度，根據(jù)a=2r，同步衛(wèi)星向心加速度大于赤道上物體的向心加速度， 故 B 衛(wèi)星 的向心加速度大于赤道上物體的向心加速度， B 錯誤； B 衛(wèi)星減速，做向心運動，不可能到達(dá) A 衛(wèi)星所在軌道， C 錯誤； AB 再次相遇時， B 比 A 多轉(zhuǎn)一周， AB=2，而 =t，= T ，聯(lián)立可得 t= gR2 ，故 D 正確。2 2(R+h)3 016. 答案： (1)2 6 (2)1.5解析： 根據(jù)題意，由萬有引力定律得