2020高考物理總復(fù)習(xí) 人造衛(wèi)星 宇宙速度講與練配套課時作業(yè) 新課標(biāo)

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1、課時作業(yè)15　人造衛(wèi)星　宇宙速度 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 1．火星有兩顆衛(wèi)星，分別為火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓．已知火衛(wèi)一的周期為7小時39分，火衛(wèi)二的周期為30小時18分，則兩顆衛(wèi)星相比(　　) A．火衛(wèi)一距火星表面較近　 B．火衛(wèi)二的角速度較大 C．火衛(wèi)一的運動速度較大 D．火衛(wèi)二的向心加速度較大 解析：本題主要考查衛(wèi)星不同軌道各物理量之間的關(guān)系．軌道越高的衛(wèi)星，周期越大，線速度、角速度、向心加速度越小，由于火衛(wèi)一的周期小，所以火衛(wèi)一軌道較低，選項A、C正確，選項B、D錯誤． 答案：AC 圖1 2．發(fā)射地球同步衛(wèi)

2、星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點(如圖1所示)．則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是(　　) A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度 C．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度 D．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度 答案：BD 3．同步衛(wèi)星離地心距離為r，運行速率為v1，加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第

3、一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列比值正確的為(　　) A.＝ B.＝()2 C.＝ D.＝ 解析：設(shè)地球質(zhì)量為M，同步衛(wèi)星質(zhì)量為m1，地球赤道上的物體質(zhì)量為m2，在地球表面運行的物體質(zhì)量為m3，由于地球同步衛(wèi)星周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，則a1＝rω12，a2＝Rω22，ω1＝ω2.所以＝，故A選項正確．依據(jù)萬有引力定律和向心力表達式可得：對m1：G＝m1，所以v1＝① 對m3：G＝m3，所以v2＝② ①式除以②式得：＝，故D選項正確． 答案：AD 4．(2020·江蘇模擬)縱觀月球探測的歷程，人類對月球探索認識可分為三大步——“探、登、駐”．我國為探月活動確定的三小步

4、是：“繞、落、回”，目前正在進行的是其中的第一步——繞月探測工程.2020年10月24日18時05分，“嫦娥一號”衛(wèi)星的成功發(fā)射標(biāo)志著我國探月工程邁出了關(guān)鍵的一步．我們可以假想人類不斷向月球“移民”，經(jīng)過較長時間后，月球和地球仍可視為均勻球體，地球的總質(zhì)量仍大于月球的總質(zhì)量，月球仍按原軌道運行，以下說法正確的是(　　) A．月地之間的萬有引力將變小 B．月球繞地球運動的周期將變大 C．月球繞地球運動的向心加速度將變小 D．月球表面的重力加速度將變大 解析：設(shè)移民質(zhì)量為Δm，未移民時的萬有引力F引＝G與移民后的萬有引力F引′＝G比較可知，由于M比m大，所以F引′>F引；由于地球的質(zhì)量變

5、小，由F引′＝G＝(m＋Δm)r()2＝(m＋Δm)a可知，月球繞地球運動的周期將變大，月球繞地球運動的向心加速度將變?。挥稍虑?qū)ζ浔砻嫖矬w的萬有引力等于其重力可知，由于月球質(zhì)量變大，因而月球表面的重力加速度將變大． 答案：BCD 圖2 5．(2020·廣東高考)發(fā)射人造衛(wèi)星是將衛(wèi)星以一定的速度送入預(yù)定軌道．發(fā)射場一般選擇在盡可能靠近赤道的地方，如圖2所示．這樣選址的優(yōu)點是，在赤道附近(　　) A．地球的引力較大 B．地球自轉(zhuǎn)線速度較大 C．重力加速度較大 D．地球自轉(zhuǎn)角速度較大 解析：本題考查圓周運動和萬有引力定律，意在考查考生將所學(xué)的知識應(yīng)用到實際問題中的能力．地球的自

6、轉(zhuǎn)角速度是一定的，根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系v＝rω可知，離赤道近的地方地球表面的線速度較大，所以發(fā)射人造地球衛(wèi)星較容易，故正確答案為B. 答案：B 6．地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可由r3＝求出，已知式中a的單位是m，b的單位是s，c的單位是m/s2，則：(　　) A．a(chǎn)是地球半徑，b是地球自轉(zhuǎn)的周期，c是地球表面處的重力加速度 B．a(chǎn)是地球半徑，b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期，c是同步衛(wèi)星的加速度 C．a(chǎn)是赤道周長，b是地球自轉(zhuǎn)周期，c是同步衛(wèi)星的加速度 D．a(chǎn)是地球半徑，b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期，c是地球表面處的重力加速度 解析：由萬有引力定律導(dǎo)出人造地球衛(wèi)星運轉(zhuǎn)半徑的表達式

7、，再將其與題給表達式中各項對比，以明確式中各項的物理意義．AD正確． 答案：AD 7．(2020·山東高考)2020年9月25日至28日，我國成功實施了“神舟”七號載人航天飛行并實現(xiàn)了航天員首次出艙．飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠地點343千米處點火加速，由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運行周期約為90分鐘．下列判斷正確的是(　　) A．飛船變軌前后的機械能相等 B．飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于失重狀態(tài) C．飛船在此圓軌道上運動的角速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度 D．飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時的加速度大于變軌后沿圓軌道運動的加速度 解析：本題考查對

8、圓周運動、萬有引力定律和航天知識、牛頓第二定律及對超重、失重概念的理解，意在考查考生靈活運用物理知識和規(guī)律處理緊密聯(lián)系生活實際、科技發(fā)展等問題的能力．飛船在橢圓軌道的遠地點點火加速，發(fā)動機對飛船做正功，所以飛船的機械能應(yīng)增加，A錯；宇航員出艙前后，其受到的萬有引力全部提供他做圓周運動的向心力，處于完全失重狀態(tài)，B正確；飛船做圓周運動的軌道半徑比同步衛(wèi)星的小，由G＝mω2r得：ω＝，所以飛船的角速度大，C項正確；由牛頓第二定律知，飛船的加速度取決于在某點時的萬有引力大小，所以飛船在橢圓軌道的遠地點變軌前后加速度相同，D項錯誤． 答案：BC 8．(2020·四川理綜)a是地球赤道上一幢建筑，b

9、是在赤道平面內(nèi)做勻速圓周運動、距地面9.6×106 m的衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，某一時刻b、c剛好位于a的正上方(如圖3甲所示)，經(jīng)48 h，a、b、c的大致位置是圖3乙中的(取地球半徑R＝6.4×106 m，地球表面重力加速度g＝10 m/s2，π＝)(　　) 圖3 解析：由G＝m(R＋h)可得T＝＝，代入數(shù)據(jù)可求得b的周期為20000 s．從圖甲位置經(jīng)48 h后，同步衛(wèi)星c應(yīng)位于a的正上方，而衛(wèi)星b繞地球做完整圓周運動的次數(shù)為8.64次，可以判斷只有B符合要求． 答案：B 二、計算題(3×12′＝36′) 9．某物體在地面上受到的重力為160 N，將它放在衛(wèi)星中，在衛(wèi)星以加速

10、度a＝g隨火箭向上加速上升的過程中，當(dāng)物體與衛(wèi)星中的支持物的相互擠壓力為90 N時，求此時衛(wèi)星距地球表面的高度．(地球半徑R＝6.4×103 km，g＝10 m/s2) 解析：設(shè)衛(wèi)星隨火箭上升離地球表面的高度為h，火箭上物體受支持物的支持力為FN，重力為mg′，根據(jù)牛頓第二定律得： FN－mg′＝ma 在高h處物體的重力為G＝mg′ 物體在地球表面時物體的重力為G＝mg 由以上各式得FN－＝ma 解得衛(wèi)星距地球表面的高度為 h＝( －1)R ＝( －1)×6.4×103 km ＝1.92×104 km. 答案：1.92×104 km 10．偵察衛(wèi)星在通過地球兩極上的圓軌道

11、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的情況下全都拍攝下來，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. 解析：如果周期是12小時，每天能對同一地區(qū)進行兩次觀測．如果周期是6小時，每天能對同一緯度的地方進行四次觀測．如果周期是小時，每天能對同一緯度的地方進行n次觀測． 設(shè)上星運行周期為T1，則有G＝m 物體處在地面上時有＝m0g 解得：T1＝ 在一天內(nèi)衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為，即在日照條件下有次經(jīng)過赤道上空，所以每次攝像機拍攝的赤道弧長為S＝＝T1，將

12、T1結(jié)果代入得S＝ 答案： 圖4 11．(2020·全國Ⅰ理綜)如圖4，質(zhì)量分別為m和M的兩個星球A和B在引力作用下都繞O點做勻速圓周運動，星球A和B兩者中心之間的距離為L.已知A、B的中心和O三點始終共線，A和B分別在O的兩側(cè)．引力常數(shù)為G. (1)求兩星球做圓周運動的周期； (2)在地月系統(tǒng)中，若忽略其他星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球A和B，月球繞其軌道中心運行的周期記為T1，但在近似處理問題時，常常認為月球是繞地心做圓周運動的，這樣算得的運行周期記為T2.已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.98×1024 kg和7.35×1022 kg.求T2與T1兩者平方之比．(結(jié)果

13、保留3位小數(shù)) 解析：(1)設(shè)兩個星球A和B做勻速圓周運動的軌道半徑分別為r和R，相互作用的引力大小為f，運行周期為T.根據(jù)萬有引力定律有 f＝G ① 由勻速圓周運動的規(guī)律得 f＝m()2r ② f＝M()2R ③ 由題意有L＝R＋r ④ 聯(lián)立①②③④式得 T＝2π ⑤ (2)在地月系統(tǒng)中，由于地月系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)所圍繞的中心O不在地心，月球做圓周運動的周期可由⑤式得出 T1＝2π ⑥ 式中，M′和m′分別是地球與月球的質(zhì)量，L′是地心與月心之間的距離．若認為月球在地球的引力作用下繞地心做勻速圓周運動，則 G＝m′()2L′ ⑦ 式中，T2為月球繞地心運動的周期．由⑦式得 T2＝2π， ⑧ 由⑥⑧式得，()2＝1＋， ⑨ 代入題給數(shù)據(jù)得()2＝1.012. ⑩ 答案：(1)2π·　(2)1.012