高中物理第六章萬有引力與航天第五六節(jié)宇宙航行經(jīng)典力學局限性分層訓練新人教必修

高中物理第六章萬有引力與航天第五、六節(jié)宇宙航行經(jīng)典力學的限制性分層訓練新人教版必修高中物理第六章萬有引力與航天第五、六節(jié)宇宙航行經(jīng)典力學的限制性分層訓練新人教版必修PAGE高中物理第六章萬有引力與航天第五、六節(jié)宇宙航行經(jīng)典力學的限制性分層訓練新人教版必修第五節(jié)宇宙航行第六節(jié)經(jīng)典力學的限制性[A級抓基礎]1．對于宇宙速度的說法，正確的選項是()A．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星運轉時的最大環(huán)繞速度B．第一宇宙速度是地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度C．人造地球衛(wèi)星運轉時的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間D．第三宇宙速度是物體逃離地球的最小速度解析：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，同時也是人造地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，故A對，B、C錯；第二宇宙速度是物體逃離地球的最小速度，D錯．答案：A2.以以下圖，圖中a、b、c、d四條圓軌道的圓心均在地球的自轉軸上，圖中衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運動，以下判斷圖中衛(wèi)星可能的軌道正確的說法是()A．只需軌道的圓心均在地球自轉軸上都是可能的軌道，圖中軌道a、b、c、d都是可能的軌道B．只有軌道的圓心在地球的球心上，這些軌道才是可能的軌道，圖中軌道a、b、c均可能C．只有軌道平面與地球赤道平面重合的衛(wèi)星軌道才是可能的軌道，圖中只有a軌道是可能的D．只有軌道圓心在球心，且不與赤道平面重合的軌道才是可能的軌道，即圖中軌道b、c才是可能的解析：衛(wèi)星運動過程中的向心力由萬有引力供給，故地球必然在衛(wèi)星運動軌道的中心，即地心為圓周運動的圓心，所以軌道d是不能夠能的，而軌道a、b、c均是可能的軌道，故B正確．答案：B3．當人造地球衛(wèi)星進入預約軌道后，以下說法中正確的選項是()A．衛(wèi)星及衛(wèi)星內(nèi)的任何物體均不受重力作用B．衛(wèi)星及衛(wèi)星內(nèi)的任何物體仍受重力作用，并可用彈簧測力計直接稱出物體所受重力的大小C．假如衛(wèi)星自然破碎成質量不相等的兩塊，則這兩塊仍按本來的軌道和周期運轉D．假如在衛(wèi)星內(nèi)將一個物體自由開釋，則衛(wèi)星內(nèi)察看者將能夠看到物體做自由落體運動解析：衛(wèi)星在預約軌道上運轉時，衛(wèi)星及衛(wèi)星內(nèi)的物體仍舊遇到地球對它的引力作用，但處于失重狀態(tài)，故A、B、D錯誤．若衛(wèi)星自然破碎，任一部分遇到地球的引力恰巧供給該部分做圓周運動的向心力，它仍舊按本來的軌道和周期運轉，故C正確．答案：C4．(多項選擇)甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，此中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運轉高度低于甲的運轉高度，兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道．以下判斷正確的選項是()A．甲的周期大于乙的周期B．乙的速度大于第一宇宙速度C．甲的加快度小于乙的加快度D．甲在運轉時能經(jīng)過北極的正上方解析：衛(wèi)星環(huán)繞地球做圓周運動時，由萬有引力供給向心力，即eq\f(GMm,r2)＝ma＝meq\f(4π2,T2)r，得a＝eq\f(GM,r2)，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，由題可知r甲＞r乙，所以a甲＜a乙，T甲＞T乙，故A、C正確；第一宇宙速度等于近地衛(wèi)星的繞行速度，也是最大的繞行速度，所以B錯誤；同步衛(wèi)星的軌道平面在赤道的正上方，不能夠能經(jīng)過北極正上方，D錯誤．答案：AC5．研究表示，3億年前地球自轉的周期約為22小時．這表示地球的自轉在減慢，假定這類趨向會連續(xù)下去，地球的其余條件都不變，則將來()A．近地衛(wèi)星的運轉速度比此刻的小B．近地衛(wèi)星的向心加快度比此刻的小C．地球同步衛(wèi)星的線速度比此刻的大D．地球同步衛(wèi)星的向心加快度比此刻的小解析：設衛(wèi)星的質量為m，軌道半徑為r，地球的質量為M，則有Geq\f(mM,r2)＝meq\f(4π2r,T2)＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝ma向，得衛(wèi)星的運動周期為T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，線速度為v＝eq\r(\f(GM,r))，角速度為ω＝eq\r(\f(GM,r3))，向心加快度a向＝eq\f(GM,r2)，由題意知，近地衛(wèi)星的運轉半徑不變，所以運轉速度不變，向心加快度也不變，故A、B錯誤；若地球自轉在減慢，則同步衛(wèi)星的周期變大，則知其軌道半徑r增大，線速度v減小，角速度ω減小，向心加快度a向減小，故C錯誤，D正確．答案：D6.(多項選擇)“嫦娥二號”衛(wèi)星已成功發(fā)射，此次發(fā)射的衛(wèi)星直接進入近地點高度200公里、遠地點高度約38萬公里的地月轉移軌道后直接奔月．當衛(wèi)星抵達月球周邊的特定地點時，衛(wèi)星就必然“急剎車”，也就是近月制動，以確捍衛(wèi)星既能被月球正確捕捉，又不會撞上月球，并由此進入近月點100公里、周期為12小時的橢圓軌道a.再經(jīng)過兩次軌道調(diào)整，進入100公里的近月圓軌道b.軌道a和b相切于P點，以以下圖．以下說法正確的選項是()A．“嫦娥二號”衛(wèi)星的發(fā)射速度大于11.2km/sB．“嫦娥二號”衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s且小于11.2km/sC．“嫦娥二號”衛(wèi)星在a、b軌道經(jīng)過P點的速度同樣D．“嫦娥二號”衛(wèi)星在a、b軌道經(jīng)過P點的加快度同樣解析：“嫦娥二號”發(fā)射出去后繞地球沿橢圓軌道運動，知“嫦娥二號”的發(fā)射速度大于7.9km/s，小于11.2km/s，故A錯誤，B正確；衛(wèi)星從a軌道的P點進入b軌道，需減速，則在a軌道上經(jīng)過P點的速度大于在b軌道上經(jīng)過P點的速度，故C錯誤；“嫦娥二號”衛(wèi)星在a、b軌道上經(jīng)過P點時所受的萬有引力大小相等，依據(jù)牛頓第二定律，知加快度同樣，故D正確．答案：BD7.(多項選擇)以以下圖，A為靜止于地球赤道上的物體，B為繞地球做橢圓軌道運轉的衛(wèi)星，C為繞地球做圓周運動的衛(wèi)星，P為B、C兩衛(wèi)星軌道的交點．已知A、B、C繞地心運動的周期同樣，有對于地心，以下說法中正確的選項是()A．物體A和衛(wèi)星C擁有同樣大小的加快度B．衛(wèi)星C的運轉速度大于物體A的速度C．可能出此刻每日的某一時辰衛(wèi)星B在A的正上方D．衛(wèi)星B在P點的加快度與衛(wèi)星C在P點的加快度同樣解析：衛(wèi)星C和物體A的周期同樣，則圓周運動的半徑越大，線速度越大，向心加快度越大，A錯誤，B正確；衛(wèi)星B的周期和地球自轉的周期同樣，故衛(wèi)星B每日的固準時間經(jīng)過地球固定點的正上方，C正確；由eq\f(Gm′m,R2)＝ma得不同樣衛(wèi)星處于同一地點時的加快度同樣，D正確．答案：BCD[B級提能力]8．(多項選擇)同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運轉速率為v1，向心加快度為a1，地球赤道上的物體隨處球自轉的向心加快度為a2，第一宇宙速度為v2，地球的半徑為R，則以下比值正確的選項是()A.eq\f(a1,a2)＝eq\f(r,R)B.eq\f(a1,a2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r,R)))eq\s\up12(2)C.eq\f(v1,v2)＝eq\f(r,R)D.eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(R,r))解析：因為同步衛(wèi)星與赤道上物體的角速度相等，由a＝rω2，得eq\f(a1,a2)＝eq\f(r,R)，選項A正確，B錯誤；由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，得v＝eq\r(\f(GM,r))，故eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(R,r))，選項D正確，C錯誤．答案：AD9．(多項選擇)已知地球質量為M，半徑為R，自轉周期為T，地球同步衛(wèi)星質量為m，引力常量為G，相關同步衛(wèi)星，以下表述正確的選項是()A．衛(wèi)星距地面的高度為eq\r(3,\f(GMT2,4π2))B．衛(wèi)星的運轉速度小于第一宇宙速度C．衛(wèi)星運轉時遇到的向心力大小為Geq\f(Mm,R2)D．衛(wèi)星運轉的向心加快度小于地球表面的重力加快度解析：由同步衛(wèi)星運轉周期等于地球自轉周期為T，利用萬有引力等于向心力，可得衛(wèi)星距地面的高度為h＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2))－R，衛(wèi)星的運轉速度小于第一宇宙速度，選項A錯誤，B正確；衛(wèi)星運轉時遇到的向心力大小為Geq\f(Mm,（R＋h）2)，衛(wèi)星運轉的向心加快度小于地球表面的重力加快度，選項C錯誤，D正確．答案：BD10．(多項選擇)據(jù)英國《衛(wèi)報》網(wǎng)站報導，在太陽系以外，科學家發(fā)現(xiàn)了一顆最適合人類居住的類地行星，繞恒星橙矮星運轉，命名為“開普勒438b”．假定該行星與地球繞恒星均做勻速圓周運動，其運轉的周期為地球運轉周期的p倍，橙矮星的質量為太陽的q倍，則該行星與地球的()A．軌道半徑之比為eq\r(3,p2q)B．軌道半徑之比為eq\r(3,p2)C．線速度之比為eq\r(3,\f(q,p))D．線速度之比為eq\r(\f(1,p))解析：行星公轉的向心力由萬有引力供給，依據(jù)牛頓第二定律，有eq\f(GMm,R2)＝meq\f(4π2,T2)R，解得R＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2))，該行星與地球繞恒星均做勻速圓周運動，其運轉的周期為地球運轉周期的p倍，橙矮星的質量為太陽的q倍，故eq\f(R行,R地)＝eq\r(3,\f(M橙,M日)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T行,T地)))\s\up12(2))＝eq\r(3,qp2)，故A正確，B錯誤；依據(jù)v＝eq\f(2πR,T)，有eq\f(v行,v地)＝eq\f(R行,R地)·eq\f(T地,T行)＝eq\r(3,qp2)·eq\f(1,p)＝eq\r(3,\f(q,p))，故C正確，D錯誤．答案：AC11．一顆人造衛(wèi)星在離地面高度等于地球半徑的圓形軌道上運轉，已知地球的第一宇宙速度為v1＝7.9km/s，g取9.8m/s2.(1)這顆衛(wèi)星運轉的線速度為多大？(2)它繞地球運動的向心加快度為多大？(3)質量為1kg的儀器放在衛(wèi)星內(nèi)的平臺上，儀器的重力為多大？它對平臺的壓力有多大？解析：(1)衛(wèi)星近地運轉時，有Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(veq\o\al(2,1),R)，衛(wèi)星離地面的高度為R時，有Geq\f(Mm,（2R）2)＝meq\f(veq\o\al(2,2),2R)，由以上兩式得v2＝eq\f(v1,\r(2))＝eq\f(\r(2)×7.9,2)km/s≈5.6km/s.(2)衛(wèi)星離地面的高度為R時，有Geq\f(Mm,（2R）2)＝ma，湊近地面時，有eq\f(GMm,R2)＝mg，解得a＝eq\f(1,4)g＝2.45m/s2.(3)在衛(wèi)星內(nèi)，儀器的重力等于地球對它的吸引力，則G′＝mg′＝ma＝1×2.45N＝2.45N.因為衛(wèi)星內(nèi)儀器的重力完滿用于供給做圓周運動的向心力，儀器處于完滿失重狀態(tài)，所以儀器對平臺的壓力為零．答案：(1)5.6km/s(2)2.45m/s2(3)2.45N012．人們以為某些白矮星(密度較大的恒星)每秒鐘大概自轉一周(引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，地球半徑R約為6.4×103km)．(1)為使其表面上的物體能夠被吸引住而不至于因為迅速轉動而被“甩”掉，它的密度最少為多少？(2)假定某白矮星的密度約為此值，且其半徑等于地球半徑，則它的第一宇宙速度約為多少？解析：(1)假定赤道上的物體恰巧不被“甩”掉，則此時白矮星對物體的萬有引力恰巧供給物體隨白矮星轉動的向心力，設白矮星質量為M，半徑為r，赤道上物體的質量為m，則有Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，得白矮星的質量為M＝eq\f(4π2r3,GT2)，則白矮星的密度為ρ＝eq\f(M,V)＝eq\f(\f(4π2r3,GT2),\f(4,3)πr3)＝eq\f(3π,GT2)＝eq\f(3×3.14,6.67×10－11×12)kg/m3＝1.41×1011kg/m