遼寧省大連市高中物理 第六章 萬有引力與航天 6.5 宇宙航行同步測試 新人教版必修2.doc

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6.5宇宙航行 1.一宇航員在一星球上以速度v0豎直上拋一物體，經(jīng)t秒落回手中，已知該星球半徑為R，則該星球的第一宇宙速度是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【詳解】根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：g=2v0/t， 根據(jù)mg=，得第一宇宙速度為：v=.故B正確，ACD錯(cuò)誤。 故選：B. 【點(diǎn)睛】由豎直上拋運(yùn)動(dòng)求得該星球表面的重力加速度，根據(jù)第一宇宙速度的表達(dá)式可得正確答案。 2.關(guān)于地球同步衛(wèi)星，它們一定具有相同的（ ） A. 質(zhì)量 B. 高度 C. 向心力 D. 周期 【答案】BD 【解析】 同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同，萬有引力提供向心力為：，可得：，；可知高度和周期一定相同，故BD正確；由于等式兩邊的質(zhì)量相約，所以質(zhì)量不一定相等，故A錯(cuò)誤；向心力為：，因質(zhì)量不一定相等，所以向心力不一定相等，故C錯(cuò)誤。所以BD正確，AC錯(cuò)誤。 3.人造地球衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R，線速度為v，周期為T，要使衛(wèi)星周期變成2T，可能的辦法是（ ） A. R不變，使線速度變?yōu)関/2 B. v不變，使軌道半徑變?yōu)?R C. 軌道半徑變?yōu)? D. 速度、軌道半徑都加倍 【答案】C 【解析】 【詳解】A. 若半徑R不變，使衛(wèi)星的線速度減小，衛(wèi)星將做近心運(yùn)動(dòng)，周期減小。故A錯(cuò)誤； B、若v不變，衛(wèi)星只能在原軌道上運(yùn)動(dòng)，半徑不變，周期也不變。故B錯(cuò)誤； C、設(shè)地球的質(zhì)量為M，衛(wèi)星的質(zhì)量為m，由牛頓第二定律得：，得到，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，使軌道半徑R變?yōu)闀r(shí)，衛(wèi)星的周期變2T.故C正確； D、根據(jù)前面的分析，速度、軌道半徑都加倍，無法實(shí)現(xiàn)，故D錯(cuò)誤。 故選：C. 【點(diǎn)睛】人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由地球的萬有引力提供向心力，牛頓第二定律推導(dǎo)周期T與半徑的關(guān)系，選擇可能的辦法．若半徑R不變，使衛(wèi)星的線速度減小，衛(wèi)星將做近心運(yùn)動(dòng)，周期減?。魐不變，衛(wèi)星只能在原軌道上運(yùn)動(dòng)，周期不變． 4.從1999年11月20日至2002年12月30日，在三年多一點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)，我國已成功發(fā)射了四艘“神舟”號(hào)宇宙飛船，標(biāo)志著我國載人航天事業(yè)取得了新進(jìn)展．若飛船在繞地球的軌道上作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)行速度v的大小（ ） A. v＜7.9km/s B. v＝7.9km/s C. 7.9km/s＜v＜11.2km/s D. v＝11.2km/s 【答案】A 【解析】 第一宇宙速度是物體在地球附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)必須具有的速度。而飛船在繞地球的軌道上作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑大于地球半徑，根據(jù)衛(wèi)星的速度公式可知，衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，即衛(wèi)星運(yùn)行速度，A正確． 5.我們的銀河系的恒星中大約有四分之一是雙星．某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和S2構(gòu)成，兩星在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點(diǎn)Ｃ做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．由天文觀察測得其運(yùn)動(dòng)周期為Ｔ．S1到Ｃ點(diǎn)的距離為r1,S1和S2的距離為r，已知引力常量為Ｇ．由此可求出s2的質(zhì)量為( ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【詳解】因?yàn)殡p星具有相同的周期和角速度，根據(jù)萬有引力提供向心力有：可得m2=，故ABC錯(cuò)誤，D正確。 故選：D 6.關(guān)于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問題，下列說法正確的是（ ） A. 在發(fā)射過程中向上加速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象 B. 在降落過程中向下減速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象 C. 進(jìn)入軌道時(shí)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生失重現(xiàn)象 D. 失重是由于地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的 【答案】ABC 【解析】 在發(fā)射過程中向上加速時(shí)，因加速度向上，故產(chǎn)生超重現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確； 在降落過程中向下減速時(shí)，加速度向上，故產(chǎn)生超重現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；進(jìn)入軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生失重現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確； 失重是由于地球?qū)πl(wèi)星的吸引了等于向心力而引起的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選ABC. 7.兩個(gè)質(zhì)量相等的人造地球衛(wèi)星a、b繞地球運(yùn)行的軌道半徑ra=2rb，下列說法中正確的是：( ) A. 由公式F=可知，衛(wèi)星a的向心力是b的1/2， B. 由公式F=G可知，衛(wèi)星a的向心力是b的1/4， C. 由公式F=m可知，衛(wèi)星a的向心力是b的2倍， D. 以上說法都不對(duì)。 【答案】B 【解析】 【詳解】由公式可知，a的半徑是b的兩倍，所以a的向心力是b的1/4.故ACD錯(cuò)誤，B正確； 故選：B 8.同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面不動(dòng)的人造地球衛(wèi)星（ ） A. 它可以在地面上任何一點(diǎn)的正上方,且離地心的距離可按需要選擇不同值 B. 它可以在地面上任何一點(diǎn)的正上方,但離地心的距離是一定的 C. 它只能在赤道的正上方,但離地心的距離可按需要選擇不同值 D. 它只能在赤道的正上方,離地心的距離也是一定的 【答案】D 【解析】 它若不在赤道平面而在某一緯度平面達(dá)到了同步，那么它的運(yùn)動(dòng)軌道所在平面與受到地球的引力就不在同一平面上，這是不可能的，所以同步衛(wèi)星只能在赤道的正上方。 因?yàn)橥叫l(wèi)星要和地球自轉(zhuǎn)同步，即T相同，根據(jù) ，因?yàn)門是一定值，所以r也是一定值，所以同步衛(wèi)星離地心的距離是一定的。故D正確； 綜上所述本題答案是：D 9.“神舟六號(hào)”載人飛船升空后，在離地面高h(yuǎn)的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球半徑為R，地球表面處的重力加速度為g，宇航員站在飛船艙底靜止不動(dòng)時(shí)，求： （1）宇航員對(duì)艙底的壓力，簡要說明理由； （2）宇航員運(yùn)動(dòng)的加速度大小。 【答案】（1）0（2） 【解析】 【詳解】（1）宇航員對(duì)艙底的壓力為零，因?yàn)榈厍驅(qū)τ詈絾T的萬有引力恰好提供了宇航員隨飛船繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，宇航員處于完全失重狀態(tài)。 （2）在地球表面，有 對(duì)宇宙飛船在軌道上有 聯(lián)立解得 【點(diǎn)睛】（1）宇航員受引力提供向心力，處于完全失重狀態(tài)；（2）根據(jù)萬有引力提供向心力列式，再根據(jù)地球表面重力等于萬有引力列式，最后聯(lián)立求解即可； 10.某中子星的質(zhì)量大約為，它的半徑才不過，求：， （1）此中子星表面處的自由落體加速度？ （2）貼近中子星表面，沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的小衛(wèi)星的環(huán)繞速度？ （, 【答案】（1）（2） 【解析】 【詳解】(1)根據(jù)得中子星表面處的自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度為： g==1.31012m/s2 (2)根據(jù)， 解得：v==1.1108m/s. 答：(1)中子星表面處的自由落體加速度為1.31012m/s2； (2)貼近中子星表面,沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的小衛(wèi)星的環(huán)繞速度為1.11012m/s. 【點(diǎn)睛】根據(jù)萬有引力等于重力求出中子星表面處的重力加速度；根據(jù)萬有引力提供向心力求出沿中子星表面做圓周運(yùn)動(dòng)的小衛(wèi)星的環(huán)繞速度．