高中物理必修二課時(shí)作業(yè)(十一)

1、課時(shí)作業(yè)(十一)宇宙航行A組：基礎(chǔ)落實(shí)練1關(guān)于宇宙速度，下列說(shuō)法正確的是()A第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星飛行的最小發(fā)射速度B第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度C第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)的最大速度D第三宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度解析：解決本題的關(guān)鍵點(diǎn)是要弄清三種宇宙速度在發(fā)射速度和運(yùn)行速度上的大小關(guān)系第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是地球衛(wèi)星繞地球飛行的最大速度，A正確，B錯(cuò)誤；第二宇宙速度是在地面上發(fā)射物體，使之成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)或繞其他行星運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度，C錯(cuò)誤；第三宇宙速度是在地面上發(fā)射物體，使之飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間所必

2、需的最小發(fā)射速度，D錯(cuò)誤答案：A2(多選)關(guān)于地球同步通信衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是()A它一定在赤道上空運(yùn)行B各國(guó)發(fā)射的這種衛(wèi)星軌道半徑都一樣C它運(yùn)行的線速度一定小于第一宇宙速度D它運(yùn)行的線速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間解析：地球同步衛(wèi)星一定位于赤道上空，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可知，地球同步衛(wèi)星的軌道是確定的，故選項(xiàng)B正確；穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)veq r(f(GM,r)，且rRh，故同步衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：ABC3亞洲號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)發(fā)射的通信衛(wèi)星，它是地球同步衛(wèi)星，設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度一定，下面關(guān)于亞洲號(hào)衛(wèi)星的說(shuō)法正確的是()A它繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度等于地

3、球自轉(zhuǎn)的角速度B它沿著與赤道成一定角度的軌道運(yùn)動(dòng)C運(yùn)行的軌道半徑可以有不同的取值D如果需要可以發(fā)射到北京上空解析：A對(duì)：地球的同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的周期相同，故它繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度B、D錯(cuò)：它的軌道平面與赤道平面重合，即只能定點(diǎn)在赤道的上空C錯(cuò)：根據(jù)Geq f(Mm,r2)m2r可知，運(yùn)行的軌道半徑是固定的值答案：A4三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C在同一平面內(nèi)沿不同的軌道繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且繞行方向相同，已知RARBTBTA，其一定不能在A點(diǎn)下方，且B、C位置一定不在同一條直線上，所以C正確答案：C5.如圖所示是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星的軌道示意圖，已知a、b、c三顆衛(wèi)星均做圓

4、周運(yùn)動(dòng)，a是地球同步衛(wèi)星，則()A衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度B衛(wèi)星a的加速度大于b的加速度C衛(wèi)星a的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度D衛(wèi)星b的周期大于24 h解析：由Geq f(Mm,r2)m2r可得eq r(f(GM,r3)，軌道半徑越大，角速度越小，故衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度，A正確；由Geq f(Mm,r2)ma可得aeq f(GM,r2)，由于a、b的軌道半徑相同，所以兩者的向心加速度大小相同，B錯(cuò)誤；第一宇宙速度是近地衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度，由Geq f(Mm,r2)meq f(v2,r)可得veq r(f(GM,r)，軌道半徑越大，線速度越小，所以衛(wèi)星a的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度

5、，C錯(cuò)誤；由Geq f(Mm,r2)meq f(42,T2)r可得T2eq r(f(r3,GM)，a、b軌道半徑相同，周期相同，所以衛(wèi)星b的周期等于24 h，D錯(cuò)誤答案：A6已知某星球的平均密度是地球的n倍，半徑是地球的k倍，地球的第一宇宙速度為v，則該星球的第一宇宙速度為()A.eq r(f(n,k) v Bkeq r(n) vCnkeq r(k) v D.eq r(nk) v解析：由Geq f(Mm,r2)meq f(v2,r)，得veq r(f(GM,r)，將Meq f(4,3)r3，代入可得vreq r()，所以該星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的keq r(n)倍，本題答案為B.

6、答案：B7登上火星是人類的夢(mèng)想“嫦娥之父”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露：中國(guó)計(jì)劃于2020年登陸火星地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，忽略行星自轉(zhuǎn)影響根據(jù)下表，火星和地球相比()行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m地球6.41066.010241.51011火星3.41066.410232.31011A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小B火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較小C火星表面的重力加速度較大D火星的第一宇宙速度較大解析：根據(jù)Geq f(Mm,r2)mreq f(42,T2)，得eq f(T2,r3)eq f(42,GM)，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可算出火星的公轉(zhuǎn)周期較大，A錯(cuò)；根據(jù)Geq f(Mm,r2)ma，得aGeq f(M,r2)，

7、可判斷火星的加速度較小，B對(duì)；根據(jù)gGeq f(M,R2)，可算出火星表面的重力加速度較小，C錯(cuò)；第一宇宙速度veq r(f(GM,R)，可算出火星的第一宇宙速度較小，D錯(cuò)答案：B8在地球的衛(wèi)星中有兩類衛(wèi)星的軌道比較特殊，一是極地衛(wèi)星，二是同步衛(wèi)星已知某極地衛(wèi)星的運(yùn)行周期為12 h，則下列關(guān)于對(duì)極地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星的描述正確的是()A該極地衛(wèi)星的運(yùn)行速度一定小于同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度B該極地衛(wèi)星的向心加速度一定大于同步衛(wèi)星的向心加速度C該極地衛(wèi)星的發(fā)射速度一定大于同步衛(wèi)星的發(fā)射速度D該極地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星均與地面相對(duì)靜止解析：由Geq f(Mm,r2)meq f(v2,r)ma得veq r(f(GM,

8、r)，aeq f(GM,r2)，同步衛(wèi)星的周期為24 h，則同步衛(wèi)星的周期大于極地衛(wèi)星的周期，由周期與軌道半徑的關(guān)系知，同步衛(wèi)星的軌道半徑較大，則同步衛(wèi)星的線速度較小，加速度較小，故A錯(cuò)誤、B正確；同步衛(wèi)星的高度高，所以同步衛(wèi)星的發(fā)射速度大，C錯(cuò)誤；極地衛(wèi)星不是地球同步衛(wèi)星，所以相對(duì)于地面不靜止，D錯(cuò)誤答案：B9已知海王星和地球的質(zhì)量之比為M:m16:1，它們的半徑比為R:r4:1，求：(1)海王星和地球的第一宇宙速度之比；(2)海王星表面和地球表面的重力加速度之比解析：(1)設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，對(duì)繞海王星和繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，分別有Geq f(Mm,R2)eq f(mvoal(2,1),R)，G

9、eq f(mm,r2)eq f(mvoal(2,2),r)聯(lián)立解得eq f(v1,v2)eq r(f(Mr,mR)2.(2)對(duì)海王星表面的物體，有Geq f(Mm,R2)mg1對(duì)地球表面的物體，有Geq f(mm,r2)mg2聯(lián)立解得g1:g2eq f(Mr2,mR2)1.答案：(1)2:1(2)1:1B組：能力提升練10a是地球赤道上一幢建筑，b是在赤道平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)、距地面9.6106 m的衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，某一時(shí)刻b、c剛好位于a的正上方(如圖甲所示)，經(jīng)48 h，a、b、c的大致位置是圖乙中的(取地球半徑R6.4106 m，地球表面重力加速度g10 m/s2，eq r(10

10、)()解析：由于a物體和同步衛(wèi)星c的周期都為24 h所以48 h后兩物體又回到原位置，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；b是在赤道平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)、距地面9.6106 m的衛(wèi)星，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，得Geq f(Mm,r2)meq f(42,T2)r忽略地球自轉(zhuǎn)，地面上物體的萬(wàn)有引力近似等于重力，有Geq f(Mm,R2)mg由式，解得b衛(wèi)星運(yùn)行的周期T2104 s，然后再算b衛(wèi)星在48小時(shí)內(nèi)運(yùn)行的圈數(shù)n48 h/T，代入數(shù)據(jù)得n8.64圈，故選B項(xiàng)答案：B11宇航員在月球上做自由落體實(shí)驗(yàn)，將某物體由距月球表面高h(yuǎn)處釋放，經(jīng)時(shí)間t后落到月球表面(設(shè)月球半徑為R)據(jù)上述信息推斷，飛船在月球表面附近繞月球做勻速

11、圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速率為()A.eq f(2r(Rh),t) B.eq f(r(2Rh),t)C.eq f(r(Rh),t) D.eq f(r(Rh),2t)解析：設(shè)月球表面的重力加速度為g，由物體“自由落體”可得heq f(1,2)gt2，飛船在月球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)可得Geq f(Mm,R2)meq f(v2,R)，在月球表面附近mgeq f(GMm,R2)，聯(lián)立得veq f(r(2Rh),t)，故B正確答案：B12利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)

12、現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為()A1 h B4 hC8 h D16 h解析：地球自轉(zhuǎn)周期變小，衛(wèi)星要與地球保持同步，則衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期也應(yīng)隨之變小，由開(kāi)普勒第三定律eq f(r3,T2)k可知衛(wèi)星離地球的高度應(yīng)變小，要實(shí)現(xiàn)三顆衛(wèi)星覆蓋全球的目的，則衛(wèi)星周期最小時(shí)，由數(shù)學(xué)幾何關(guān)系可作出他們間的位置關(guān)系如圖所示衛(wèi)星的軌道半徑為req f(R,sin30)2R由eq f(roal(3,1),Toal(2,1)eq f(roal(3,2),Toal(2,2)得eq f(6.6R3,242)eq f(2R3,Toal(2,2).解得T24 h.答案：B13星球上的物體脫離星球引力所需要的最小速度

13、稱為該星球的“第二宇宙速度”，星球的“第二宇宙速度”v2與“第一宇宙速度”v1的關(guān)系是v2eq r(2)v1.已知某星球的半徑為r，它表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的eq f(1,6)，不計(jì)其他星球的影響，則該星球的“第二宇宙速度”為()A.eq r(gr) B. eq r(f(1,6)gr)C. eq r(f(1,3)gr) D.eq f(1,3)gr解析：設(shè)地球的質(zhì)量為M，半徑為r，繞其飛行的衛(wèi)星質(zhì)量為m，由萬(wàn)有引力提供向心力得：eq f(GMm,r2)meq f(v2,r)在地球表面有eq f(GMm,R2)mg求第一宇宙速度時(shí)有Rr聯(lián)立式得veq r(gR)利用類比的關(guān)系知該星

14、球“第一宇宙速度”為v1eq r(f(gr,6)“第二宇宙速度”v2與“第一宇宙速度”v1的關(guān)系是v2eq r(2)v1即v2eq r(f(gr,3).答案：C142019山東濱洲市聯(lián)考木星的衛(wèi)星之一叫“艾奧”，它上面的珞珈火山噴出的巖塊初速度為18 m/s時(shí)，上升高度可達(dá)90 m已知“艾奧”的半徑為R1 800 km，忽略“艾奧”的自轉(zhuǎn)及巖塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到稀薄氣體的阻力，引力常量G6.671011 Nm2/kg2，求：(1)“艾奧”的質(zhì)量；(2)“艾奧”的第一宇宙速度解析：(1)巖塊做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，有veq oal(2,t)veq oal(2,0)2gh，解得geq f(voal(2,0),2h)eq f