2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第13講 人造衛(wèi)星 宇宙速度（含解析）

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1、 2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第13講 人造衛(wèi)星 宇宙速度（含解析） 1．xx·吉林檢測(雙選)甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運行高度低于甲的運行高度，兩顆衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道．以下判斷正確的是(　　) 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．甲在運行時能經(jīng)過北極的正上方 2．xx·鹽城模擬(雙選)2011年11月26日美國宇航局的“好奇號”火星探測器發(fā)射成功，順利進(jìn)入飛往火星的軌道以探尋火星上的生命元素．已知質(zhì)量為m的探測器在接近火星表面軌道上飛行，可視為勻速圓周運動．火星質(zhì)量為M，半

2、徑為R1，火星表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮火星自轉(zhuǎn)的影響，則探測器的(　　) A．線速度v＝ B．角速度ω＝ C．運行周期T＝2π D．向心加速度a＝ 3．xx·韶關(guān)模擬中國探月二期工程的先導(dǎo)星——“嫦娥二號”衛(wèi)星，在西昌點火升空，準(zhǔn)確入軌．探月衛(wèi)星發(fā)動機(jī)關(guān)閉，軌道控制結(jié)束，衛(wèi)星進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道．圖K13－1中MN之間的一段曲線表示轉(zhuǎn)移軌道的一部分，P是軌道上的一點，直線AB過P點且和兩邊的軌道相切．下列說法中不正確的是(　　) A．衛(wèi)星此段軌道上動能一直減小 B．衛(wèi)星經(jīng)過P點時動能最小 C．衛(wèi)星經(jīng)過P點時速度方向由P向B D．衛(wèi)星經(jīng)過P點時加速度為零 圖K

3、13－1　　　　　圖K13－2 4．xx·武漢四校聯(lián)考(雙選)如圖K13－2所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ，然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道Ⅱ.若衛(wèi)星的發(fā)射速度為v0，第一宇宙速度為v1，在同步軌道Ⅱ上的運行速度為v2，則(　　) A．v0>v1>v2 B．若衛(wèi)星的發(fā)射速度為2v0，衛(wèi)星最終圍繞地球運行的軌道半徑將變大 C．在軌道Ⅰ上，衛(wèi)星在P點的速度等于在Q點的速度 D．衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ 5．xx·汕頭測評如圖K13－3所示，發(fā)射同步通信衛(wèi)星一般都要采用變軌道發(fā)射的方法：點火，衛(wèi)星進(jìn)入停泊軌道(圓形軌道)，當(dāng)衛(wèi)星

4、穿過赤道平面A時，點火，衛(wèi)星進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道(橢圓軌道)，當(dāng)衛(wèi)星達(dá)到遠(yuǎn)地點B時，點火，進(jìn)入靜止軌道(同步軌道)，則(　　) 圖K13－3 A．衛(wèi)星在同步軌道運行的速度比在圓形軌道時大 B．衛(wèi)星在同步軌道運行的周期比地球的自轉(zhuǎn)周期小 C．變軌前后衛(wèi)星的機(jī)械能相等 D．同步衛(wèi)星的角速度與靜止在赤道上物體的角速度大小相同 6．xx·云浮模擬在圓軌道上做勻速圓周運動的國際空間站里，宇航員手拿小球相對于太空艙靜止“站立”于艙內(nèi)朝向地球一側(cè)的“地面”上，如圖K13－4所示．下列說法正確的是(　　) 圖K13－4 A．宇航員相對于地球的速度介于7.9 km/s與11.2 km/s之間

5、B．若宇航員相對于太空艙無初速釋放小球，小球?qū)⒙涞健暗孛妗鄙? C．宇航員將不受地球的引力作用 D．宇航員對“地面”的壓力等于零 7．(雙選)美國太空總署(NASA)為探測月球是否存在水分，曾利用一支火箭和一顆衛(wèi)星連續(xù)撞擊月球．據(jù)天文學(xué)家測量，月球的半徑約為1 800 km，月球表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的，月球表面在陽光照射下的溫度可達(dá)127 ℃，而此時水蒸氣分子的平均速率達(dá)2 km/s，下列說法正確的是(　　) A．衛(wèi)星撞月前應(yīng)先在原繞月軌道上減速 B．衛(wèi)星撞月前應(yīng)先在原繞月軌道上加速 C．由于月球的第一宇宙速度大于2 km/s，所以月球表面可能有

6、水 D．由于月球的第一宇宙速度小于2 km/s，所以月球表面在陽光照射下不可能有水 圖K13－5 8．xx·泉州模擬如圖K13－5示，a是地球赤道上的一點，t＝0時刻在a的正上空有b、c、d三顆軌道均位于赤道平面內(nèi)的地球衛(wèi)星，這些衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的運行方向均與地球自轉(zhuǎn)方向(順時針轉(zhuǎn)動)相同，其中c是地球的同步衛(wèi)星．設(shè)衛(wèi)星b繞地球運行的周期為T，則在t＝T時刻這些衛(wèi)星相對a的位置最接近實際的是圖K13－6中的(　　) A　　　　　B　　　　　C　　　　　D 圖K13－6 9．xx·南通一診已知地球的半徑為6.4×106 m，地球自轉(zhuǎn)的角速度為7.29×10－5

7、rad/s，地面的重力加速度為9.8 m/s2，在地球表面發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度為7.9×103 m/s，第三宇宙速度為16.7×103 m/s，月球到地球中心的距離為3.84×108 m．假設(shè)地球上有一棵蘋果樹長到了接近月球那么高，則當(dāng)蘋果脫離蘋果樹后，將(　　) A．落向地面 B．成為地球的同步“蘋果衛(wèi)星” C．成為地球的“蘋果月亮” D．飛向茫茫宇宙 10．我們知道在一個恒星體系中，各個行星圍繞著該恒星的運轉(zhuǎn)半徑r與運轉(zhuǎn)周期T之間一般存在以下關(guān)系：＝k，k的值由位于中心的恒星的質(zhì)量決定．現(xiàn)在，天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了相互繞轉(zhuǎn)的三顆恒星，可以將其稱為三星系統(tǒng)．如圖K13－7所示，假設(shè)三顆

8、恒星質(zhì)量相同，均為m，間距也相同，它們僅在彼此的引力作用下繞著三星系統(tǒng)的中心點O做勻速圓周運動，運轉(zhuǎn)軌跡完全相同．它們自身的大小與它們之間的距離相比可以忽略．請你通過計算定量說明：三星系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)半徑的三次方及運轉(zhuǎn)周期的二次方的比值應(yīng)為多少．(引力常量為G) 圖K13－7 11．偵察衛(wèi)星在通過地球兩極上空的圓軌道上運行，它的運行軌道距地面高度為h，要使衛(wèi)星在一天的時間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件下全都拍攝下來，衛(wèi)星在通過赤道上空時，衛(wèi)星上的攝像機(jī)至少應(yīng)拍攝地面上赤道圓周的弧長是多少？設(shè)地球半徑為R，地面處的重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)的周期為T. 課

9、時作業(yè)(十三) 1．AC　[解析] 甲的軌道半徑較大，由開普勒第三定律知，甲的周期大于乙的周期，選項A正確；由牛頓第二定律知G＝ma，故甲的加速度小于乙的加速度，選項C正確；繞地球圓周運動的衛(wèi)星的運行速度總小于或等于第一宇宙速度，選項B錯誤；地球同步衛(wèi)星只能在赤道上空運行，選項D錯誤． 2．AC　[解析] 根據(jù)牛頓第二定律有G＝，解得v＝，選項A正確；根據(jù)mg＝mω2R，解得ω＝，選項B錯誤；根據(jù)mg＝m·R，解得T＝2π，選項C正確；根據(jù)G＝ma，解得a＝，選項D錯誤． 3．A　[解析] 依題意，衛(wèi)星由M到P的過程中，需要克服地球的引力做功，動能減小，而在由P到N的過程中，月球的引力對

10、其做功，動能增大，衛(wèi)星經(jīng)過P點時動能最小，但不為零，選項A錯誤，選項B正確；物體做曲線運動時，其速度沿曲線的切線方向，選項C正確；衛(wèi)星經(jīng)過P點時所受地球和月球的引力合力為零，加速度為零，選項D正確． 4．AD　[解析] 第一宇宙速度為v1是地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是衛(wèi)星繞地球圓周運動的最大運行速度，選項A正確；衛(wèi)星的發(fā)射速度v0大于第一宇宙速度7.9 km/s，則2v0必大于第二宇宙速度11.2 km/s，衛(wèi)星將遠(yuǎn)離地球進(jìn)入繞日軌道或脫離太陽系，選項B錯誤；由開普勒第二定律，衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ運動時，近地點P處的速度最大，遠(yuǎn)地點Q處的速度最小，選項C錯誤；衛(wèi)星在軌道Ⅰ的Q點時萬有引力提供的向

11、心力大于需要的向心力，在軌道Ⅱ的Q點時萬有引力提供的向心力等于需要的向心力，所以衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ，選項D正確． 5．D　[解析] 軌道半徑越大，速度越小，周期越大．變軌前后，需要點火做功，機(jī)械能會改變． 6．D　[解析] 7.9 km/s是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，是衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的最大速度，所有環(huán)繞地球運轉(zhuǎn)的衛(wèi)星、飛船等，其運行速度均小于7.9 km/s，A錯誤；若宇航員相對于太空艙無初速釋放小球，由于慣性，小球仍具有原來的速度，所以地球?qū)π∏虻娜f有引力正好提供它做勻速圓周運動需要的向心力，即G＝m′，其中m′為小球的質(zhì)量，故小球不會落到“地面”上，而是沿原來的軌道繼

12、續(xù)做勻速圓周運動，B錯誤；宇航員受地球的引力作用，此引力提供宇航員隨空間站繞地球做圓周運動的向心力，否則宇航員將脫離圓周軌道，C錯誤；因宇航員受的引力全部提供了向心力，故宇航員不能對“地面”產(chǎn)生壓力，處于完全失重狀態(tài)，D正確． 7．AD　[解析] 當(dāng)月球?qū)πl(wèi)星的引力大于衛(wèi)星繞月運動所需的向心力時，衛(wèi)星將在萬有引力的作用下向月球運動，因此衛(wèi)星撞月前應(yīng)先在繞月軌道上減速，A正確，B錯誤；在萬有引力的作用下，物體在月球表面的第一宇宙速度約為v＝≈1.7 km/s<2 km/s，即月球?qū)λ魵獾娜f有引力小于水蒸氣繞月球運動的向心力，水蒸氣做離心運動，C錯誤，D正確． 8．C　[解析] 衛(wèi)星c是地球

13、的同步衛(wèi)星，始終在a點的正上方；衛(wèi)星b經(jīng)過轉(zhuǎn)過90°；由T＝2π，得Tb