高中物理 第5章 萬有引力定律及其應(yīng)用 第2講、第3講 萬有引力定律的應(yīng)用 人類對(duì)太空的不懈追求題組

題組一對(duì)三個(gè)宇宙速度的理解1．如下說法正確的答案是()A．第一宇宙速度是從地面上發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度B．第一宇宙速度是在地球外表附近環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星的最大速度C．第一宇宙速度是同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度D．衛(wèi)星從地面發(fā)射時(shí)的發(fā)射速度越大，如此衛(wèi)星距離地面的高度就越大，其環(huán)繞速度如此可能大于第一宇宙速度2．如下關(guān)于繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星的運(yùn)行速度的說法中正確的答案是()3．假設(shè)地球的質(zhì)量不變，而地球的半徑增大到原來半徑的2倍，那么從地球發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的大小應(yīng)為原來的()1A.2倍B.倍212C.倍D．2倍2題組二人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律4．可以發(fā)射一顆這樣的人造衛(wèi)星，使其圓軌道()A．與地球外表上某一緯線(非赤道)是共面同心圓1/72/7B．與地球外表上某一經(jīng)線所決定的圓是共面同心圓C．與地球外表上的赤道線是共面同心圓，且衛(wèi)星相對(duì)地球外表是靜止的D．與地球外表上的赤道線是共面同心圓，但衛(wèi)星相對(duì)地球外表是運(yùn)動(dòng)的km，“神舟十號(hào)〞的運(yùn)行軌道高度為343km.它們的運(yùn)行軌道均視為圓周，如此()A．“天宮一號(hào)〞比“神舟十號(hào)〞速度大B．“天宮一號(hào)〞比“神舟十號(hào)〞周期長C．“天宮一號(hào)〞比“神舟十號(hào)〞角速度大D．“天宮一號(hào)〞比“神舟十號(hào)〞加速度大6．兩顆行星A和B各有一顆衛(wèi)星a和b，衛(wèi)星軌道接近各自的行星外表，如果兩行星質(zhì)量MRT之比為MA＝p，兩行星半徑之比RA＝q，如此兩個(gè)衛(wèi)星周期之比Ta為()BBbpqqpA.pqB．qpC．pqp圓軌道上質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球的半徑R，地球外表的A．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度為2Rg2RgB．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為4πg(shù)C．衛(wèi)星的向C．衛(wèi)星的向心加速度為g22D．衛(wèi)星的角速度為28．兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，周期之比為T∶T＝1∶8，如此軌道半徑之比和AB運(yùn)動(dòng)速率之比分別為()ABABABABABABABAB題組三地球同步衛(wèi)星9．如下關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法正確的答案是()A．它的周期與地球自轉(zhuǎn)同步，但高度和速度可以選擇，高度增大，速度減小B．它的周期、高度、速度都是一定的3/7ordC．我們國家發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星定點(diǎn)在上空D．我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星也定點(diǎn)在赤道上空動(dòng)，如此這兩位觀察者的位置以與兩顆人造衛(wèi)星到地球中心的距離可能是()A．一人在南極，一人在北極，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等B．一人在南極，一人在北極，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應(yīng)成整數(shù)倍C．兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等D．兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應(yīng)成整數(shù)倍11．甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度，兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道．以下判斷正確的答案是()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．甲的加速度小于乙的加速度D．甲在運(yùn)行時(shí)能經(jīng)過北極的正上方同步衛(wèi)星，如下表述正確的答案是()3GMT24π2A4π2B．衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度MmC．衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為D．衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球外表的重力加速度題組四綜合應(yīng)用月球外表(設(shè)月球半徑為R)．據(jù)上述信息推斷，飛船在月球外表附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速率為()2Rh2RhttA.ttRhRhC.tD.2t14．地球半徑為R，地球外表的重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響．4/7ord(2)假設(shè)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星的運(yùn)行周期T.15．據(jù)報(bào)載：某國發(fā)射了一顆質(zhì)量為100kg，周期為1h的人造環(huán)月衛(wèi)星，一位同學(xué)記不4住引力常量G的數(shù)值，且手邊沒有可查找的資料，但他記得月球半徑為地球半徑的，月球416外表重力加速度為地球外表重力加速度的，經(jīng)過推理，他認(rèn)定該報(bào)道是如此假新聞，試寫6出他的論證方案．(地球半徑約為6.4×103km，g取9.8m/s2)地5/7rd答案精析1．AB[第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的最大速度，GM道半徑r2．B[衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí)，萬有引力提供向心力，由此可得道半徑rr越大，衛(wèi)星的環(huán)繞速度越小，實(shí)際的衛(wèi)星軌道半徑大于地球半徑R，所以環(huán)繞速度一定小3．B[因第一宇宙速度即為地球的近地衛(wèi)星的線速度，此時(shí)衛(wèi)星的軌道半徑近似的認(rèn)為是Mmmv2GM地球的半徑，且地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力充當(dāng)向心力．故公式GR2＝R成立，解得v＝R，2可能是地軸上(除地心外)的某一點(diǎn)，故A是不對(duì)的；由于地球同時(shí)繞著地軸在自轉(zhuǎn)，5．B[由題知“天宮一號(hào)〞運(yùn)行的軌道半徑r大于“神舟十號(hào)〞運(yùn)行的軌道半徑r，天體12Mmv2GMr2rr12運(yùn)行時(shí)萬有引力提供向心力．根據(jù)G＝m，得v＝r2rr12MmGM周期較長，選項(xiàng)B正確；根據(jù)Gr2＝mω2r，得ω＝r3，故“天宮一號(hào)〞的角速度較小，MmGMr2r2選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)G＝ma，得a＝，故“天宮一號(hào)〞的加速度較小，選項(xiàng)r2r2r3q6．D[由周期公式T＝2πGM，所以周期之比為qp.]Mmv27．BD[萬有引力提供向心力，有GR＋R2＝m2R6/72π×2R4πR22π×2R4πR2vGM又g＝R2，故v＝v2v2ga＝r＝2R＝4，C錯(cuò)；ABBBBABBBBRT2＝RATB＝1，故D正確．]BA9．BD[同步衛(wèi)星的軌道平面過地心，且相對(duì)地面靜止，只能在赤道上空，它的高度一定，，周期一定，與地球自轉(zhuǎn)同步，應(yīng)當(dāng)選項(xiàng)B、D正確．]10．C[觀察者看到的都是同步衛(wèi)星，衛(wèi)星在赤道上空，到地心的距離相等．]Mm4π2Mm4π2r3r出周期和軌道半徑的關(guān)系T＝2πGM，軌道半徑越大，衛(wèi)星周期越長．可得出A選項(xiàng)正Mmv2確．又由萬有引力充當(dāng)向心力的另一個(gè)表達(dá)式G＝mGMMmMrr2r2，軌道半徑越大，線速度越小．可得出B項(xiàng)錯(cuò)誤．又由G＝marr2r2Mm4π212．BD[根據(jù)萬有引力提供向心力，GH＋R2＝mT2(H＋R)，衛(wèi)星距地面的高度為HMm4π2Mmv2Mmv24π2HR第一宇H＋R4π2HR第一宇Mm宙速度為，C錯(cuò)；根據(jù)2，Mm宙速度為，C錯(cuò)；根據(jù)2RMmG＝MmG＝ma，可得衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度為a＝G，而地球外表的重力加速度H＋R2M2Mmv2GMm2RhMmv2GMm2Rh7/7RR4地gRR4地g月mingR＋hR