2024-2025學(xué)年廣西高中物理必修第二冊(cè)配人教版同步訓(xùn)練：宇宙航行

4宇宙航行

課后.訓(xùn)練提升

合格考過(guò)關(guān)檢驗(yàn)

一、選擇題（第1~6題為單選題，第7~8題為多選題）

1.某位同學(xué)設(shè)想了人造地球衛(wèi)星軌道（衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉），其中不可能的是（）

ABCD

答案:D

解析:人造地球衛(wèi)星靠萬(wàn)有引力提供向心力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力的方向指

向地心，所以圓周運(yùn)動(dòng)的圓心是地心。故選項(xiàng)A、B、C正確,不符合題意,D錯(cuò)誤,

符合題意。

2.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

答案:A

解析: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，選項(xiàng)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，選項(xiàng)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需的最小發(fā)

射速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

3.關(guān)于靜止衛(wèi)星的描述正確的是（）

A.靜止衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面成0度角

B.靜止衛(wèi)星的軌道高度可以是任意高度

C.靜止衛(wèi)星的周期與月球的公轉(zhuǎn)周期相同

D.靜止衛(wèi)星轉(zhuǎn)向與地球的轉(zhuǎn)向相反

答案:A

解析:靜止衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面成0度角，選項(xiàng)A正確;靜止衛(wèi)星的周期與

地球自轉(zhuǎn)周期相等，小于月球的公轉(zhuǎn)周期，根據(jù)T=27i巨可知周期一定，則運(yùn)動(dòng)半

NGrn0

徑一定，即靜止衛(wèi)星的軌道高度是一定的，距離地球的高度約為36000km,選項(xiàng)

B、C錯(cuò)誤;靜止衛(wèi)星相對(duì)于地球靜止，其轉(zhuǎn)向與地球的轉(zhuǎn)向相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

4.研究表明,地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢,3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22ho假設(shè)這種

趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來(lái)人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的

相比（）

A.距地面的高度變大B.向心加速度變大

C.線速度變大D.角速度變大

答案:A

解析:對(duì)地球同步衛(wèi)星環(huán)繞地球的運(yùn)動(dòng)，由向心力公式及萬(wàn)有引力定律有

器器:m（R+h）印，由此可知，隨著地球自轉(zhuǎn)周期T的逐漸增大，地球同步衛(wèi)星軌

道離地面的高度h將逐漸變大;由°7no,=""一0r=皿H+"）①2可知

（R+h.y（R+九）/R+h（R+九）/\/

衛(wèi)星的向心加速度、線速度和角速度都將逐漸減小,故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤,A正

確。

5.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星的軌道示意圖如圖所示，已知a、b、c三顆衛(wèi)星

均做圓周運(yùn)動(dòng),a是地球同步衛(wèi)星，則（）

A.衛(wèi)星a的角速度的大小小于c的角速度的大小

B.衛(wèi)星a的向心加速度的大小大于b的向心加速度的大小

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24h

答案:A

解析:由左^=加①2r可得①=J^,軌道半徑越大，角速度越小，故衛(wèi)星a的角速

度的大小小于c的角速度的大小，選項(xiàng)A正確;由G-ma可得a-—舞，由于

丁z丁z

a、b的軌道半徑相同，所以兩者的向心加速度大小相同，選項(xiàng)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，由屋挈=加吧可得v=、空處，軌道半徑越

丁/r'yi丁

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，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由

律根#/可得T=2兀旦,a、b軌道半徑相同，周期相同，所以衛(wèi)星b的周期

RTGM地

等于24h,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

6.我國(guó)首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”實(shí)現(xiàn)1200km地表量子態(tài)傳輸新紀(jì)錄。

“墨子號(hào)”由火箭發(fā)射至高度為500km的預(yù)定圓形軌道，此前在西昌衛(wèi)星發(fā)射中

心成功發(fā)射了第二十三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星G7,G7屬于地球靜止軌道衛(wèi)星，高度約為

36000km,關(guān)于兩顆衛(wèi)星，以下說(shuō)法正確的是（）

A.這兩顆衛(wèi)星的運(yùn)行速度可能大于7.9km/s

B.通過(guò)地面控制可以將G7定點(diǎn)于西昌正上方

C.“墨子號(hào)”的周期比G7的周期小

D.“墨子號(hào)”的向心加速度比G7的小

答案:C

解析:根據(jù)詈*，得v=J用,越大,v越小,G7和“墨子號(hào)”的運(yùn)行速度均小于

地球的第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。G7即靜止衛(wèi)星，只能定點(diǎn)于赤道正上方，選項(xiàng)

B錯(cuò)誤。根據(jù)G^=m與得,T=叵亙,則“墨子號(hào)”的周期比G7小，選項(xiàng)C正

確。根據(jù)。=罷，廠越大,。越小，則“墨子號(hào)”的向心加速度比G7的大，選項(xiàng)D錯(cuò)

、口

沃。

7.一群小行星在同一軌道上繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，這些小行星具有（）

A.相同的速度B.相同的加速度

C.相同的運(yùn)轉(zhuǎn)周期D.相同的角速度

答案:CD

解析:研究衛(wèi)星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，列出等式

Gmmv2

—；o-

-m—r=mo

為太陽(yáng)質(zhì)量，廠為軌道半徑。一群小行星在同一軌道上繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn),所以它們的軌

道半徑相等。根據(jù)以上表達(dá)式得速度大小相等但速度方向不同，加速度大小相同

但加速度方向不同,運(yùn)轉(zhuǎn)周期相同，角速度相同，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C、D正確。

8.假如一做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來(lái)的2倍仍做圓周運(yùn)

動(dòng)，順）

A.根據(jù)公式廠。廠,可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度增大到原來(lái)的2倍

B.根據(jù)公式二，可知衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來(lái)的2

C.根據(jù)公式4寫三可知地球提供的向心力將減小到原來(lái)的;

D.根據(jù)上述B和C中給出的公式，可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度減小到原來(lái)的?

答案:CD

解析:V=5中,只有當(dāng)角速度恒定時(shí)，線速度才會(huì)變成原來(lái)的2倍，但事實(shí)上半徑變

化后角速度也隨之發(fā)生變化，應(yīng)該根據(jù)v=叵，①二陣來(lái)判斷，選項(xiàng)A、B錯(cuò)

7r7r§

誤,C、D正確。

二'計(jì)算題

9.某行星的質(zhì)量為地球質(zhì)量的16倍，半徑為地球半徑的4倍，已知地球的第一宇

宙速度為7.9km/s,該行星的第一宇宙速度是多少？

答案:15.8km/s

解析:根據(jù)不罟=加:

得第一宇宙速度廠再

因?yàn)樾行堑馁|(zhì)量為地球質(zhì)量的16倍，半徑為地球半徑的4倍，則行星第一宇宙速

度是地球第一宇宙速度的2倍。所以行星的第一宇宙速度v=7.9x2km/s=15.8

km/So

等級(jí)考素養(yǎng)提升

一、選擇題（第1~5題為單選題，第6~7題為多選題）

1.已知某星球的平均密度是地球平均密度的n倍，半徑是地球半徑的左倍,地球的

第一宇宙速度為v,則該星球的第一宇宙速度為（）

A.小vB.ky/nv

C.nkVkvD.Vnkv

答案:B

解析:由右二=加?得廠后^將加地代入，可得v8rM，所以該星球的第

一宇宙速度是地球第一宇宙速度的左、氏倍，選項(xiàng)B正確。

2.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，二是靜止衛(wèi)星。已

知某極地衛(wèi)星的運(yùn)行周期為12h,則下列關(guān)于極地衛(wèi)星和靜止衛(wèi)星的描述正確的

是（）

A.該極地衛(wèi)星的運(yùn)行速度一定小于靜止衛(wèi)星的運(yùn)行速度

B.該極地衛(wèi)星的向心加速度的大小一定大于靜止衛(wèi)星的向心加速度的大小

C.該極地衛(wèi)星的發(fā)射速度一定大于靜止衛(wèi)星的發(fā)射速度

D.該極地衛(wèi)星和靜止衛(wèi)星均與地面相對(duì)靜止

答案:B

解析:由G=rr^—=ma得I———,a=一言靜止衛(wèi)星的周期為24h,則靜止衛(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，靜止衛(wèi)星的軌道半徑較

大，則靜止衛(wèi)星的線速度較小，向心加速度較小,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;靜止衛(wèi)星的

高度高，所以靜止衛(wèi)星的發(fā)射速度大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;極地衛(wèi)星相對(duì)于地面不靜止，選

項(xiàng)D錯(cuò)誤。

3.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由多顆衛(wèi)星組成，其中有幾顆是靜止衛(wèi)星，下列關(guān)于這幾顆靜

止衛(wèi)星的說(shuō)法正確的是（）

A.它們都是相對(duì)地面靜止

B.它們都定點(diǎn)在我國(guó)領(lǐng)土上空

C.它們的周期不同，但都是地球自轉(zhuǎn)周期的整數(shù)倍

D.它們的高度不同，但都是地球半徑的整數(shù)倍

答案:A

解析:靜止衛(wèi)星，即與地面保持相對(duì)靜止，與地球自轉(zhuǎn)周期相同,其定位于赤道上空,

距離地面的高度為定值，選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤。

4.量子衛(wèi)星成功運(yùn)行后，我國(guó)在世界上首次實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)

建了天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。假設(shè)量子衛(wèi)星軌道在赤道平

面，如圖所示。已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的加倍，靜止衛(wèi)星的軌道半

徑是地球半徑的n倍，圖中P點(diǎn)是地球赤道上一點(diǎn)，由此可知（）

B.靜止衛(wèi)星與P點(diǎn)的速率之比為-

C.量子衛(wèi)星與靜止衛(wèi)星的速率之比為二

m

D.量子衛(wèi)星與P點(diǎn)的速率之比為代

7m

答案:D

3

解析:根據(jù)如臀二根士。得7=2兀I——,由于rt=mR,r同=nR,—=7同3_l(nR)

223

rT7Gm°T量丁量3y](mR)

匡，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。P為地球赤道上的一點(diǎn),P點(diǎn)的角速度等于地球靜止衛(wèi)星的角

速度，根據(jù)v=cor可知胞=—=—=四,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)如臀=加《得v=叵,

vprpR1r,r7r

所以上=—=口^=叵選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由B、C項(xiàng)分析可知,v同=〃丫?,』二

v同Jr*y/m〃同

R聯(lián)立可得空=",選項(xiàng)D正確。

7mvpym

5.羲和號(hào)是我國(guó)首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星。如圖所示，該衛(wèi)星圍繞地球的

運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道平面與赤道平面接近垂直。衛(wèi)星每天在相同時(shí)刻，沿

相同方向經(jīng)過(guò)地球表面A點(diǎn)正上方，恰好繞地球運(yùn)行〃圈。已知地球半徑為R,自

轉(zhuǎn)周期為T,地球表面重力加速度為g,則羲和號(hào)衛(wèi)星軌道距地面高度為（）

11

A2TfL/?2T2y

11

「fgR2T2\3fgR2T2\i

答案:C

解析:地球表面的重力加速度為g,根據(jù)牛頓第二定律得也笑=mg,解得Gmo=gR2,

根據(jù)題意可知，衛(wèi)星的運(yùn)行周期為7=4根據(jù)牛頓第二定律,萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星運(yùn)

n

1

動(dòng)的向心力，則有微篝="票（R+〃）,聯(lián)立解得力=（震J區(qū)選項(xiàng)c正確。

6.在圓軌道上的質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑R,地面

上的重力加速度取8,則（）

A.衛(wèi)星的線速度大小為巡證

B.衛(wèi)星的線速度大小為楞

C.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為4兀后

D.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的加速度為與

答案:BCD

解析:人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得

6^第=嗚^=加羽?ZRn/wa;在地球表面,根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力，得詈=/ng,可得

Gmo=gR2；聯(lián)立兩式解得丫=欄，周期T=4兀后，加速度為a=%選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B、

C、D正確。

7.如圖所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過(guò)程中，衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道I,然后在。

點(diǎn)通過(guò)改變衛(wèi)星速度，使衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道II,則以下說(shuō)法不正確的是（）

P地球]Q

........................................

A.該衛(wèi)星的發(fā)射速度必定大于11.2km/s

B.衛(wèi)星在同步軌道H上的運(yùn)行速度大于7.9km/s

C.在軌道I上,衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度

D.在Q點(diǎn)，衛(wèi)星在軌道I上的加速度大于在軌道II上的加速度

答案:ABD

解析:11.2km/s是第二宇宙速度，若衛(wèi)星