2019-2020年高中物理 万有引力与航天 第五节 宇宙航行课时作业 新人教版必修1.doc

2019-2020年高中物理 万有引力与航天 第五节 宇宙航行课时作业 新人教版必修1一、选择题1关于第一宇宙速度的说法正确的是()A是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B是近地圆形轨道上人造卫星的运行速度C是使卫星进入近地轨道的最小发射速度D是卫星在椭圆轨道上运行到近地点的速度解析一般情况下，我们讨论的人造地球卫星都是做圆周运动的卫星，这些卫星做圆周运动所需要的向心力由万有引力提供，可求出这类卫星的线速度表达式为v，根据此式可知R越大，线速度越小而第一宇宙速度是卫星在地面附近做圆周运动时的速度，这类卫星的轨道半径最小，线速度最大，所以第一宇宙速度是做圆周运动卫星的最大速度，A错、B对在卫星发射时，发射速度必须要大于等于第一宇宙速度，当发射速度等于第一宇宙速度时，成为近地轨道卫星，C对所谓近地点不一定与地球很接近，其速度不一定为第一宇宙速度，D错答案BC2可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道()A与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆B与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是运动的解析万有引力完全用于提供人造地球卫星绕地做圆周运动的向心力，故卫星做圆周运动的轨道的圆心必是地心，A错；B的情景，万有引力全部提供了卫星做圆周运动的向心力，使其轨道平面相对地心、两极固定下来，但由于地球不停地自转，轨道平面不会固定于某一经线决定的平面，B错；在赤道上的卫星除同步卫星外，其他卫星都是相对地面运动的答案CD3人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速度是下列的()A一定等于7.9 km/sB等于或小于7.9 km/sC一定大于7.9 km/s D介于7.911.2 km/s之间解析7.9 km/s是第一宇宙速度，又叫做最大环绕速度(做匀速圆周运动)答案B4人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A半径越大，速度越小，周期越小B半径越大，速度越小，周期越大C所有卫星的速度均是相同的，与半径无关D所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关解析由v知，r越大，v越小，由k(k为常量)知，r越大，T越大，故A错，B对；由v知，r不同，则v不同，故C错；再由vr知，角速度，随r的改变而发生变化，故D错答案B5在地球(看做质量均匀分布的球体)上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是()A它们的质量可能不同B它们的速度可能不同C它们的向心加速度可能不同D它们离地心的距离可能不同解析同步卫星绕地球近似做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供设地球的质量为M，同步卫星的质量为m，地球半径为R，同步卫星距离地面的高度为h，由Gm(Rh)得：hR， 可见同步卫星离地心的距离是一定的由Gm，得：v，所以同步卫星的速度相同由Gma，得：aG.即同步卫星的向心加速度相同由以上各式均可看出地球同步卫星除质量可以不同外，其他物理量值都应是固定的所以正确选项为A.答案A6如图所示，在同一轨道平面上，绕地球做圆周运动的卫星A、B和C，某时刻恰好在同一直线上，当卫星B运转一周时，下列说法正确的有()A因为各卫星的角速度ABC，所以各卫星仍在原位置上B因为各卫星运转周期TATBfBfC，所以卫星A滞后于卫星B，卫星C超前于卫星BD因为各卫星的线速度vAvBBC.由T2知，TATBfBfC，A超前于B，C滞后于B.由v知，vAvBvC，故正确选项为B.答案B7人造卫星在太空绕地球运行的过程中，若天线偶然折断，天线将()A继续和卫星一起沿轨道运动B做平抛运动，落向地球C由于惯性，沿轨道切线方向做匀速直线运动，远离地球D做自由落体运动，落向地球解析天线折断前后均具有与卫星相同的速度v.答案A8A、B为两颗地球卫星，已知它们的运动周期之比为TATB18，则A、B两卫星的轨道半径之比和运动速率之比分别为()ARARB41，vAvB12BRARB41，vAvB21CRARB14，vAvB12DRARB14，vAvB21解析卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，由万有引力定律和牛顿定律，有m()2R，所以R.由题给条件有TATB18，得.根据卫星轨道是圆周，万有引力全部提供向心力，卫星必须做匀速圆周运动，故有v，所以v.21.答案D9人造地球卫星由于受到大气的阻力，其轨道半径逐渐减小，其相应的线速度和周期的变化情况是()A线速度减小，周期增大 B线速度减小，周期减小C线速度增大，周期增大 D线速度增大，周期减小解析本题考查人造卫星的轨道与能量问题认为“卫星受到阻力作用，其机械能减小”是正确的，但认为“其动能也就减小”却是错误的，因为物体动能的变化是由其所受合外力的做功情况决定的，而不是仅由某个力的做功情况决定的，事实上，在卫星的轨道半径减小的过程中，除空气阻力做功外，地球对它的万有引力也做功，且做正功，其值大于克服空气阻力做的功，故卫星的动能应增大，而不是减小由Gm，可得v，则由T，可得T2r，因为G，M不变，当轨道半径r减小时，卫星的线速度增大，周期减小答案D10发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是()A卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度解析由Gm得v因为r3r1，所以v3r1，所以3rB，所以AB.(1)地球对卫星的万有引力定律提供卫星做圆周运动的向心力，故对卫星B有Gm(Rh)，Gmg联立以上两式得TB2.(2)由题意得(B0)t2又因为B所以解得t.答案(1)2(2)12人们认为某些白矮星(密度较大的行星)每秒大约自转一周(万有引力常量G6.671011 Nm2/kg2，地球半径R约为6.4103 km)(1)为使其表面上的物体能够被吸引住而不致由于快速转动被“甩”掉，它的密度至少为多少？(2)假设某白矮星密度约为此值，且其半径等于地球半径，则它的第一宇宙速度约为多少？解析(1)由于白矮星表面的物体随着它自转做圆周运动的角速度相同，而赤道上的物体圆周运动的半径最大，所需的向心力最大，最容易被甩掉，只要保证赤道上的物体不被甩掉，其他物体就不会被甩掉假设赤道上的物体刚好不被甩掉，则白矮星对物体的万有引力恰好提供物体随白矮星转动的向心力设白矮星质量为M，半径为r，赤道上物体的质量为m，则有Gmr.白矮星的质量为M，白矮星的密度为 kg/m31.411011 kg/m3.即要使物体不被甩掉，白矮星的密度至少为1.411011 kg/m3.(2)白矮星的第一宇宙速度，就是物体在万有引力作用下沿白矮星表面绕它做匀速圆周运动的速度，则Gm，白矮星的第一宇宙速度为vm/s4.02107m/s.答案(1)1.411011 kg/m3(2)4.02107m/s