2019-2020版高中物理人教版必修2习题:6.5宇宙航行 含解析.docx
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1、5.宇宙航行基础巩固1发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道,发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方,如图所示。这样选址的优点是,在赤道附近()A.地球的引力较大B.地球自转线速度较大C.重力加速度较大D.地球自转角速度较大解析:由于发射卫星需要将卫星以一定的速度送入运行轨道,在靠近赤道处的地面上的物体的线速度最大,发射时较节能,因此B正确。答案:B22016年10月17日发射的神舟十一号飞船成功进入目标轨道,要使神舟十一号飞船追上天宫二号空间实验室完成交会对接,则()A.只能从较低轨道上加速B.只能从较高轨道上加速C.只能从天宫二号同一高度的轨道上加速D.无论在什么轨道上,只要加速就行解
2、析:当神舟十一号开始加速时,神舟十一号由于速度增大,故将向高轨道偏移,所以神舟十一号为了追上天宫二号,只能从低轨道上加速,A项正确。答案:A3(多选)气象卫星是用来拍摄云层照片、观测气象资料和测量气象数据的,我国先后自行成功研制和发射了风云一号和风云二号两种气象卫星。风云一号卫星是一种极地圆轨道卫星,它大约每1.7 h绕地球一周;风云二号卫星是一种地球同步卫星,它每24 h绕地球一周。则下列说法正确的是()A.风云一号卫星轨道平面与某一固定经度圈一直共面B.风云二号卫星轨道平面与零度纬线一直共面C.风云二号卫星可以进行全球气象监测,而风云一号不能D.风云一号卫星比风云二号卫星向心加速度大解析:
3、因为地球在自转,风云一号卫星轨道平面不会与某一固定经度圈一直共面,可进行全球气象监测,而风云二号卫星为同步卫星,所以一直和零度纬线共面,但只能监测赤道左右一些区域,A、C错误,B正确;根据风云二号卫星周期大于风云一号卫星的周期,可知风云二号卫星高于风云一号卫星,所以风云一号卫星比风云二号卫星向心加速度大,D正确。答案:BD4(多选)地球半径为R,地面上重力加速度为g,在高空绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,其线速度的大小可能是()A.2gRB.12gRC.gR2D.2gR解析:由GMmr2=mv2r可得v=GMr,卫星的轨道半径越小,速度越大。当轨道半径等于地球半径时,速度最大,即vmax=GM
4、R,而GM=gR2,所以vmax=gR。答案:BC5已知地球的质量约为火星质量的10倍,地球的半径约为火星半径的2倍,则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为()A.3.5 km/sB.5.0 km/sC.17.7 km/sD.35.2 km/s解析:设地球质量M,半径R。由GMmR2=mv2R,得v=GMR,则v火v地=M火RMR火=15,即v火=v地53.54 km/s,选项A正确。答案:A6嫦娥二号月球探测器在环绕月球运行的过程中,设探测器运行的轨道半径为r,运行速率为v,当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时()A.r、v都将略为减小B.r、v都将保持不变C.r
5、将略为减小,v将略为增大D.r将略为增大,v将略为减小解析:飞船在轨道上飞行时F万=F向,即GMmr2=mv2r,当飞船飞到质量密集区上空时,v不变但M增加,即F万增加,但F向不变,这就导致了F万F向,飞船要做近心运动,所以r略为减小,在新轨道上的运行速度v就略为增大。答案:C7已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,不考虑地球自转的影响。(1)推导第一宇宙速度v1的表达式。(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,求卫星的运行周期T。解析:(1)设卫星的质量为m,地球的质量为M,在地球表面附近满足GMmR2=mg得GM=R2g卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力m
6、v12R=GMmR2式代入式,得到v1=Rg。(2)卫星受到的万有引力为F=GMm(R+h)2=mgR2(R+h)2由牛顿第二定律F=m42T2(R+h)联立解得T=2R(R+h)3g。答案:(1)v1=Rg(2)2R(R+h)3g8已知地球的半径为R=6 400 km,地球表面附近的重力加速度g取9.8 m/s2,若发射一颗地球的同步卫星,使它在赤道上空运转,其高度和速度应为多大?解析:设同步卫星的质量为m,离地面的高度为h,速度为v,周期为T,地球的质量为M,同步卫星的周期等于地球自转的周期。GMmR2=mgGMm(R+h)2=m(R+h)2T2由两式得h=3R2T2g42-R=3(6 4
7、00103)2(243 600)29.843.142 m-6 400103 m3.6107 m。又因为GMm(R+h)2=mv2R+h由两式得v=R2gR+h=(6 400103)29.86 400103+3.6107 m/s3.1103 m/s。答案:3.6107 m3.1103 m/s能力提升1(多选)人造地球卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动,设地球半径为R,地面处的重力加速度为g,人造地球卫星()A.绕行的线速度最大为RgB.绕行的周期小于2RgC.在距地面高为R处的绕行速度为Rg2D.在距地面高为R处的周期为22Rg解析:靠近地面的卫星由万有引力定律和牛顿定律GMm(R+h)2=mv2
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