浙江省2019-2020學年高中物理 第五章 課時訓練2 宇宙航行（含解析）

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1、課時訓練2　宇宙航行 基礎鞏固 1.經典力學不能適用于下列哪種運動(　D　) A.火箭的發(fā)射 B.宇宙飛船繞地球的運動 C.“勇氣號”宇宙探測器 D.微觀粒子的波動性 2.如圖所示為1687年出版的《自然哲學的數(shù)學原理》一書中牛頓所畫草圖。他設想在高山上水平拋出物體,若速度一次比一次大,落點就一次比一次遠。當速度足夠大時,物體就不會落回地面,成為人造地球衛(wèi)星。若不計空氣阻力,這個速度至少為(　A　) A.7.9 km/s B.8.9 km/s C.11.2 km/s D.16.7 km/s 3.下列說法正確的是(　C　) A.周期T=24 h的衛(wèi)星都是同步衛(wèi)星 B.

2、同步衛(wèi)星相對地面靜止,它的速度等于赤道上物體的速度 C.近地衛(wèi)星的速度、加速度都大于同步衛(wèi)星的速度、加速度 D.所有極地衛(wèi)星的周期都相同 4.作為一名在軌道上運行的太空飛船里的宇航員,若你面向地球無初速度“釋放”一個物體,則該物體(　D　) A.做自由落體運動并落向地球 B.由于慣性,沿軌道切線做直線運動 C.做平拋運動并落向地球 D.和飛船一起繞地球在同一軌道上運動 5.火星探測器在地球上發(fā)射后向火星運動,最終繞火星做勻速圓周運動,則其發(fā)射速度滿足(　D　) A.等于或小于11.2 km/s B.一定大于16.7 km/s C.介于11.2 m/s～16.7 m/s

3、D.介于11.2 km/s～16.7 km/s 6.天宮二號空間實驗室與神舟十一號載人飛船在距地面393千米的軌道交會對接成功。下列說法正確的是(　C　) A.神舟十一號載人飛船中宇航員沒有受到力的作用 B.神舟十一號載人飛船的周期為24小時 C.神舟十一號載人飛船的周期小于同步衛(wèi)星的周期 D.神舟十一號載人飛船中天平可以正常使用 解析:飛船繞地球做勻速圓周運動,宇航員仍然受到萬有引力,萬有引力提供圓周運動的向心力,故A錯誤;神舟十一號的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑,則由T=可知,神舟十一號的運行周期小于同步衛(wèi)星的周期,即小于24小時,故B錯誤,C正確;神舟十一號載人飛船中天平處

4、于完全失重狀態(tài),不能正常使用,故D錯誤。 7.假如一做圓周運動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍,仍做圓周運動,則(　C　) A.根據(jù)公式v=ωr可知,衛(wèi)星運動的線速度將增大到原來的2倍 B.根據(jù)公式F=m可知,衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的 C.根據(jù)公式F=G可知,地球引力提供的向心力將減小到原來的 D.根據(jù)B和C中給出的兩個公式可知,衛(wèi)星運動的線速度將變?yōu)樵瓉淼谋? 8.(2017·浙江11月學考)如圖所示是小明同學畫的人造地球衛(wèi)星軌道的示意圖,則衛(wèi)星(　D　) A.在a軌道運行的周期為24 h B.在b軌道運行的速度始終不變 C.在c軌道運行的速度大小始終不變

5、 D.在c軌道運行時受到的地球引力大小是變化的 解析:同步衛(wèi)星必須在赤道正上空,所以a軌道不可能是同步衛(wèi)星的軌道,選項A錯誤;b軌道上的衛(wèi)星的速度方向不斷變化,選項B錯誤;地球在c軌道的其中一個焦點上,衛(wèi)星在近地點時的速度大,在遠地點時的速度小,選項C錯誤;在c軌道上,衛(wèi)星與地球的距離變化,根據(jù)F=G可以看出地球的引力大小不斷變化,D正確。 9.2016年10月19日,“神舟十一號”飛船與“天宮二號”空間實驗室對接成功。已知“天宮二號”飛船繞地球運行的周期約為1.5 h,則宇航員隨“天宮二號”繞地球運行過程中(　B　) A.宇航員不受地球引力作用 B.宇航員處于完全失重狀態(tài) C.“天

6、宮二號”離地高度比地球同步衛(wèi)星大 D.“天宮二號”繞地球飛行的速度一定大于7.9 km/s 解析:萬有引力定律指出任何兩個存在質量的物體之間均存在萬有引力,故A錯誤;宇航員隨飛船一起繞地球運動時,萬有引力全部用來提供向心力,宇航員處于完全失重狀態(tài),故B正確;根據(jù)=m()2r可知,周期越大,則軌道半徑越大,由于同步衛(wèi)星的周期為24 h,大于“天宮二號”的周期,所以“天宮二號”離地高度比地球同步衛(wèi)星小,故C錯誤;衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度為7.9 km/s,所以“天宮二號”繞地球飛行的速度一定小于7.9 km/s,故D錯誤。 10.高分專項也被稱為“天眼工程”,2018年6月2日,我國成功將“高分六

7、號”衛(wèi)星發(fā)射升空,至此共有六顆高分系列衛(wèi)星為國家提供高時空分辨率的遙感數(shù)據(jù)。高分系列衛(wèi)星中,只有“高分四號”是地球同步軌道衛(wèi)星,其余衛(wèi)星都在太陽同步軌道運行(太陽同步軌道,軌道平面和赤道平面的夾角超過了80度,衛(wèi)星一次回訪會途經地球兩極點,屬于極地軌道)。表中給出了“高分二號”和“高分四號”的部分數(shù)據(jù),根據(jù)信息可知(　B　) “高分二號”衛(wèi)星參數(shù) 參數(shù) 指標 軌道類型 太陽同步軌道 軌道高度 631 km(標稱值) 傾角 97.908 0° “高分四號”衛(wèi)星參數(shù) 參數(shù) 指標 軌道類型 地球同步軌道 軌道高度 36 000 km 定點位置 105.6°E

8、A.“高分二號”繞地球運行的線速度較小 B.“高分二號”繞地球運行的角速度較大 C.“高分四號”的發(fā)射速度較小 D.“高分四號”也可以途經地球兩極點 解析:根據(jù)萬有引力定律有G=m=mω2r,“高分二號”軌道較低,所以其線速度大,角速度大,故A錯誤,B正確;衛(wèi)星在發(fā)射過程中,首先進入橢圓軌道,然后再從橢圓軌道進入圓軌道,衛(wèi)星的軌道半徑越小,則橢圓軌道的半長軸越短,需要的發(fā)射速度越小,故C錯誤;同步衛(wèi)星定點于赤道上空,不可能經過地球兩極點,D錯誤。 能力提高 11.2017年4月,我國成功發(fā)射的天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室完成了首次交會對接,對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的

9、軌道(可視為圓軌道)運行。與天宮二號單獨運行時相比,組合體運行的(　C　) A.周期變大 B.速率變大 C.動能變大 D.向心加速度變大 解析:設地球質量為M,對天宮二號,由萬有引力提供向心力可得 T=2π,v=,a=,而對接后組合體軌道半徑r不變,則T,v,a均不變,但質量變大,由Ek=mv2知Ek變大,選項C正確。 12.北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng),它由空間段、地面段和用戶段三部分組成。第三代北斗導航衛(wèi)星計劃由35顆衛(wèi)星組成,如圖所示。其中有5顆地球靜止軌道衛(wèi)星(運行在地球同步軌道,離地高度約3.6×104 km)、27顆中地球軌道衛(wèi)星(運行在3個互成1

10、20°的軌道面上,離地高度約2.15×104 km)、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星(其軌道平面與赤道平面有一定的夾角,周期與地球自轉周期相同)。假設所有北斗衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運動,下列說法正確的是(　C　) A.中地球軌道衛(wèi)星的線速度最小 B.傾斜同步軌道衛(wèi)星能定點在北京上空 C.中地球軌道衛(wèi)星的運行周期小于地球同步衛(wèi)星的運行周期 D.傾斜同步軌道衛(wèi)星的軌道半徑大于地球靜止軌道衛(wèi)星的軌道半徑 解析:在所有北斗衛(wèi)星中,中地球軌道衛(wèi)星的軌道半徑最小,根據(jù)=m,得v=,故中地球軌道衛(wèi)星線速度最大,故A錯誤;傾斜同步軌道衛(wèi)星的周期是24小時,可以在每天的同一時刻經過北京上空,但不能定點在北京

11、上空,故B錯誤;根據(jù)=m()2R,得T=,半徑越大,周期越大,故中地球軌道衛(wèi)星的運行周期小于地球同步衛(wèi)星的運行周期,故C正確;由于傾斜同步軌道衛(wèi)星周期與地球靜止軌道衛(wèi)星的周期相同,都等于地球自轉周期,則二者軌道半徑相同,故D錯誤。 13.(2019·嘉興模擬)2018年12月12日,“嫦娥四號”成功實施了近月制動,順利完成“太空剎車”,被月球捕獲,進入了環(huán)月軌道。最終軟著陸至月球背面南極—艾特肯盆地,完成人類探測器首次月球背面軟著陸的壯舉,則“嫦娥四號”(　C　) A.在環(huán)月軌道運行時,處于平衡狀態(tài) B.在地球的發(fā)射速度可以小于7.9 km/s C.在環(huán)月軌道到登陸月球背面過程需要減速

12、 D.被月球捕獲后就不受地球引力了 解析:在環(huán)月軌道上,“嫦娥四號”受到萬有引力而做圓周運動,不處于平衡狀態(tài),選項A錯誤;在地球發(fā)射衛(wèi)星的最小速度為 7.9 km/s,選項B錯誤;登陸月球背面時,速度肯定要減小,需要減速,選項C正確;被月球捕獲之后,依然受到地球的萬有引力,選項D錯誤。 14.通過觀察冥王星的衛(wèi)星,可以推算出冥王星的質量。假設衛(wèi)星繞冥王星做勻速圓周運動,除了引力常量外,至少還需要兩個物理量才能計算出冥王星的質量。這兩個物理量可以是(　D　) A.衛(wèi)星的質量和速度 B.衛(wèi)星的質量和軌道半徑 C.衛(wèi)星的質量和角速度 D.衛(wèi)星的運行周期和軌道半徑 解析:根據(jù)萬有引力提

13、供向心力,則G=m=mω2r,由于衛(wèi)星的質量m約掉,故與衛(wèi)星的質量無關,故A,B,C錯誤;若知道衛(wèi)星的周期和半徑,則G=m()2r,整理得到M=,故選項D正確。 15.如圖所示,天文學家觀測到某行星和地球在同一軌道平面內繞太陽做同向勻速圓周運動,且行星的軌道半徑比地球的軌道半徑小,已知地球的運轉周期為T。地球和太陽中心的連線與地球和行星的連線所夾的角叫做地球對該行星的觀察視角(簡稱視角)。已知該行星的最大視角為θ,當行星處于最大視角處時,是地球上的天文愛好者觀察該行星的最佳時期。則行星繞太陽轉動的角速度ω行與地球繞太陽轉動的角速度ω地的比值ω行∶ω地為(　C　) A. B. C. D.

14、 解析:當行星處于最大視角處時,地球和行星的連線與行星和太陽的連線垂直,三星球的連線構成直角三角形,有sin θ=,據(jù)G=mω2r,得==,選項C正確. 16.某衛(wèi)星運行在高度約500 km的圓形軌道上,下列說法正確的是(　C　) A.該衛(wèi)星的軌道平面一定在赤道平面上 B.該衛(wèi)星運行的周期比同步衛(wèi)星的運行周期大 C.該衛(wèi)星的運行速度比同步衛(wèi)星的運行速度大 D.該衛(wèi)星運行的向心力比同步衛(wèi)星運行的向心力大 解析:衛(wèi)星的轉動圓心為地心即可,軌道平面不一定在赤道平面,A錯誤;地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為36 000 km,根據(jù)=mr,得T=,則軌道半徑越小,周期T越小,B錯誤;根據(jù)=m,得

15、v=,則軌道半徑越小,線速度越大,C正確;向心力由萬有引力提供,F=,由于不確定衛(wèi)星的質量關系,所以不能確定向心力的大小關系,選項D錯誤。 17.世界上沒有永不謝幕的傳奇, NASA的“卡西尼”號探測器進入土星探測任務的最后篇章。據(jù) NASA報道,“卡西尼”4月26日首次到達土星和土星內環(huán)(碎冰塊、巖石塊、塵埃等組成)之間,并在近圓軌道做圓周運動。在極其稀薄的大氣作用下,開啟土星探測之旅的最后階段——“大結局”階段。這一階段將持續(xù)到九月中旬,直至墜向土星的懷抱。若“卡西尼”只受土星引力和稀薄氣體阻力的作用,則(　C　) A.4月26日,“卡西尼”在近圓軌道上繞土星的角速度小于內環(huán)的角速度

16、 B.4月28日,“卡西尼”在近圓軌道上繞土星的速率小于內環(huán)的速率 C.5月到6月間,“卡西尼”的動能越來越大 D.6月到8月間,“卡西尼”的動能以及它與土星的引力勢能之和保持不變 解析:根據(jù)萬有引力提供向心力=mω2r,ω=,“卡西尼”在近圓軌道上繞土星的角速度大于內環(huán)的角速度,A錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力=m,v=,“卡西尼”在近圓軌道上繞土星的速率大于內環(huán)的速率,B錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力=m,“卡西尼”的軌道半徑越來越小,動能越來越大,C正確;“卡西尼”的軌道半徑越來越小,動能越來越大,由于稀薄氣體阻力對“卡西尼”做負功,動能與土星的引力勢能之和減小,D錯誤。 18.若“當太陽生命走到盡頭,人類將整個地球′甩出′太陽系,向人馬座比鄰星進發(fā),讓比鄰星成為地球的第二個母恒星。”已知比鄰星質量是太陽質量的n倍,其半徑是太陽半徑的k倍,假設地球繞比鄰星運行的半徑是地球繞太陽運行半徑的q倍。則地球繞比鄰星的公轉周期為地球繞太陽公轉周期的(　C　) A. B. C. D. 解析:根據(jù)萬有引力提供向心力,地球繞比鄰星公轉時,有G= mr比,地球繞太陽公轉時,有G=mr太,則==,故=,選項C正確。 - 6 -