高中物理人教版第六章万有引力与航天课时作业1.docxVIP

课时作业(十一)宇宙航行

[基础训练]

1．下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是()

A．第一宇宙速度v1＝km/s，第二宇宙速度v2＝km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2

B．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度

C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度

D．第一宇宙速度km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度

答案：CD

解析：第一宇宙速度v1＝km/s是发射卫星的最小速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大速度，A错误，D正确；发射火星探测器其发射速度应大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度，B错误，C正确．

2．假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的()

\r(2)倍\f(1,\r(2))倍\f(1,2)倍D．2倍

答案：B

解析：因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度，此时卫星的轨道半径近似的认为是地球的半径，且地球对卫星的万有引力充当向心力．故公式Geq\f(Mm,R2)＝eq\f(mv2,R)成立，解得v＝eq\r(\f(GM,R))，因此，当M不变，R增加为2R时，v减小为原来的eq\f(1,\r(2))倍，即选项B正确．

3．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，且卫星相对于地球表面是静止的

D．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对于地球表面是运动的

答案：CD

解析：发射人造地球卫星，必须使卫星受到的地球对它的万有引力提供向心力，所以不可能与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆，因为此时卫星受到的万有引力与轨道半径有一非零的夹角，因此与地球表面上某一经度线所决定的圆只同心而不共面，所以选项A错．由于地球自转与卫星轨道面重合的经度线不断变化，因此与地球表面上某一经度线所决定的圆只同心而不共面，所以选项B错．选项C是可以的，选项D也是可以的，只是卫星不是地球同步卫星．

4．我国发射的“天宫一号”飞行器和“神舟八号”飞船在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350km，“神舟八号”的运行轨道高度为343km.它们的运行轨道均视为圆，则()

A．“天宫一号”比“神舟八号”线速度大

B．“天宫一号”比“神舟八号”周期长

C．“天宫一号”比“神舟八号”角速度大

D．“天宫一号”比“神舟八号”加速度大

答案：B

解析：根据题意，“天宫一号”飞行器和“神舟八号”飞船的运行轨道均视为圆，二者均绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力：根据Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可导出v＝eq\r(\f(GM,r))，则轨道半径越大，线速度越小，选项A错误；由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r可导出T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))，则轨道半径越大，周期越长，选项B正确；由Geq\f(Mm,r2)＝mω2r可导出ω＝eq\r(\f(GM,r3))，则轨道半径越大，角速度越小，选项C错误；由Geq\f(Mm,r2)＝ma可导出a＝eq\f(GM,r2)，则轨道半径越大，加速度越小，选项D错误．

5．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，仍做圆周运动，则()

A．根据公式v＝ωr可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍

B．根据公式F＝eq\f(mv2,r)可知卫星所需的向心力将减小到原来的eq\f(1,2)

C．根据公式F＝Geq\f(Mm,r2)可知地球提供的向心力将减小到原来的eq\f(1,4)

D．根据上述B和C中给出的公式可知，卫星运行的线速度将减小到原来的eq\f(\r(2),2)

答案：CD

解析：人造卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，有

F＝Geq\f(Mm,r2)＝eq\f(mv2,r)，得v＝eq\r(\f(GM,r))

从上式可看出，离地球越远的卫星速度越小，当半径加倍时，引力变为原来的eq\f(1,4)，速度变为原来的eq\f(\r(2),2)，选项C、D正确．

对于做不同的圆周运动的人造地球卫星，我们知道其角速度ω＝eq\r(\f(GM,r3))不同，所以根据公式v＝ωr不能得到卫星的线速度v跟r成正比关系的结论．实际上卫星运行线速度的决定式为v＝eq\r(\f(GM,r))，所以选项A错误．同理，F＝eq\f(mv2,r)中卫星运行速度是变量，向心力F跟r成反比关系不成立，它的决定