2019-2020年高中物理 6.5宇宙航行（精講優(yōu)練課型）課時提升作業(yè) 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 6.5宇宙航行（精講優(yōu)練課型）課時提升作業(yè) 新人教版必修2一、選擇題(本題共5小題，每小題8分，共40分。多選題已在題號后標出)1.由于通信和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的( )A.質量可以不同B.軌道半徑可以不同C.軌道平面可以不同D.速率可以不同【解析】選A。同步衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面重合，且具有確定的軌道半徑、確定的速率、確定的周期，選項B、C、D錯誤。根據G=mr，可得G=r，所以衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質量無關，同步衛(wèi)星的質量是可以不同的，選項A正確。2.(xx湛江高一檢測)恒星演化發(fā)展到一定階段，可能成為恒星世界的“侏儒”中子星，中子星的半徑較小，一般在720km，但它的密度大得驚人。若中子星的半徑為10km，密度為1.21017kg/m3，那么該中子星的第一宇宙速度約為( )A.6 km/sB.3102km/sC.3103km/sD.6104km/s【解析】選D。根據v=和M=R3可得v=6104km/s，選項D正確。3.(xx臨沂高一檢測)研究表明，地球自轉在逐漸改變，3億年前地球自轉的周期約為22小時。假設這種趨勢會持續(xù)下去，且地球的質量、半徑都不變，若干年后( )A.近地衛(wèi)星(以地球半徑為軌道半徑)的運行速度比現(xiàn)在大B.近地衛(wèi)星(以地球半徑為軌道半徑)的向心加速度比現(xiàn)在小C.同步衛(wèi)星的運行速度比現(xiàn)在小D.同步衛(wèi)星的向心加速度與現(xiàn)在相同【解題指南】解答本題應注意以下兩點：(1)近地衛(wèi)星的軌道半徑等于地球半徑，所以滿足G=m。(2)隨著地球自轉周期增大，同步衛(wèi)星的周期也增大?！窘馕觥窟xC。近地衛(wèi)星由萬有引力提供向心力，據G=m知，近地衛(wèi)星的運行速度v=，地球的質量和半徑都不變，故運行速度大小不變，所以A錯誤；近地衛(wèi)星向心力由萬有引力提供，據G=ma知，衛(wèi)星的向心加速度a=G，地球質量和半徑都不變，故向心加速度保持不變，所以B錯誤；萬有引力提供圓周運動向心力，有G=m=mr，周期T=，由于地球自轉周期變慢，故同步衛(wèi)星的軌道高度r變大，又據v=知，軌道半徑r變大，衛(wèi)星的線速度變小，所以C正確；據C分析知，同步衛(wèi)星的r變大，據向心加速度a=G知，向心加速度減小，故D錯誤。4.(多選)圖中的甲是地球赤道上的一個物體，乙是“神舟十號”宇宙飛船(周期約90min)，丙是地球的同步衛(wèi)星，它們運行的軌道示意圖如圖所示，它們都繞地心做勻速圓周運動。下列有關說法中正確的是( )A.它們運動的向心加速度大小關系是a乙>a丙>a甲B.它們運動的線速度大小關系是v乙<v丙<v甲C.已知甲運動的周期T甲=24h，可計算出地球的密度=D.已知乙運動的周期T乙及軌道半徑r乙，可計算出地球質量M=【解析】選A、D。乙和丙都是人造衛(wèi)星，由G=man=m可得an=G，v=，所以a乙>a丙，v乙>v丙，B錯；又因為甲和丙的角速度相同，由an=2r可得，a丙>a甲，故a乙>a丙>a甲，A對；甲是赤道上的一個物體，不是近地衛(wèi)星，故不能由=計算地球的密度，C錯；由G=mr乙可得，地球質量M=，D對。5.“神舟十號”與“天宮一號”在對接前，在各自軌道上運行，它們的軌道如圖所示，假定它們都做勻速圓周運動，則( )A.宇航員在“神舟十號”上不受地球引力作用B.“天宮一號”的運行周期比“神舟十號”長C.“天宮一號”的加速度比“神舟十號”大D.“神舟十號”運行速度較大，要減速才能與“天宮一號”對接【解析】選B。宇航員在“神舟十號”上也受地球引力作用，選項A錯誤；“神舟十號”與“天宮一號”在對接前，“天宮一號”的軌道半徑大于“神舟十號”的軌道半徑，根據G=mr可得：“天宮一號”的運行周期比“神舟十號”長，選項B正確；根據a=G可得：“天宮一號”的加速度比“神舟十號”小，選項C錯誤；“神舟十號”若減速，將做向心運動，會遠離“天宮一號”的軌道，選項D錯誤。二、計算題(10分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數值計算的要注明單位)6.(xx濰坊高一檢測)設想著陸器完成了對月球表面的考察任務后，由月球表面回到圍繞月球做圓周運動的軌道艙，其過程如圖所示。設軌道艙的質量為m，月球表面的重力加速度為g，月球的半徑為R，軌道艙到月球中心的距離為r，引力常量為G，試求：(1)月球的質量。(2)軌道艙的速度和周期?！窘忸}指南】解答本題應注意以下兩點：(1)g為月球表面的重力加速度，與月球半徑R有關，與衛(wèi)星軌道半徑r無關，注意r與R的區(qū)別。(2)月球質量可由月球表面的重力加速度表示。【解析】(1)設月球的質量為M，則在月球表面G=mg，得月球質量M=g(2)設軌道艙的速度為v，周期為T，則G=m得：v=RG=mr得：T=答案：(1)g(2)R(25分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題，每小題8分，共32分。多選題已在題號后標出)1.(多選)已知地球半徑為R，質量為M，自轉角速度為，地面重力加速度為g，萬有引力常量為G，地球同步衛(wèi)星的運行速度為v，則第一宇宙速度的值可表示為()A.B.C.D.R【解析】選A、B、C。第一宇宙速度等于近地衛(wèi)星運行的速度，由mg=，解得第一宇宙速度v1=，A、C項正確；對同步衛(wèi)星，設運行半徑為r，由v=r，=，結合=m得v1=，B項正確。2.(xx福建高考)若有一顆“宜居”行星，其質量為地球的p倍，半徑為地球的q倍，則該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度是地球衛(wèi)星環(huán)繞速度的( )A.倍B.倍C.倍D.倍【解析】選C。據G=m可得環(huán)繞速度v=，利用比值法可知C正確。3.我國的火星探測器，預計xx年12月在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，探測器將由長征三號乙改運載火箭發(fā)射升空并直接送入地火轉移軌道，xx年9月左右抵達火星。如果火星的質量為地球質量的，火星的半徑為地球半徑的。那么關于火星探測器，下列說法中正確的是( )A.探測器的發(fā)射速度只有達到了第三宇宙速度才可以發(fā)射成功B.火星的密度是地球密度的倍C.探測器在火星表面上的重力是在地球表面上重力的倍D.火星探測器環(huán)繞火星運行的最大速度為繞地球運行的第一宇宙速度的2倍【解析】選B。探測器發(fā)射速度達到第二宇宙速度即可，A錯；=，=()3=8=，B對；由=mg知=()2=4=，C錯；由=m得v=，=，D錯。4.(多選)(xx攀枝花高一檢測)假設將來人類登上了火星，考察完畢后，乘坐一艘宇宙飛船從火星返回地球時，經歷了如圖所示的變軌過程，則有關這艘飛船的下列說法正確的是( )A.飛船在軌道上經過P點時的速度大于飛船在軌道上經過P點時的速度B.飛船在軌道上運動時，經過P點時的速度大于經過Q點時的速度C.飛船在軌道上運動到P點時的加速度等于飛船在軌道上運動到P點時的加速度D.飛船繞火星在軌道上運動的周期跟飛船返回地球的過程中繞地球以與軌道同樣的軌道半徑運動的周期相同【解析】選B、C。飛船在軌道上運動至P點時必須點火加速才能進入軌道，因此飛船在軌道上經過P點時的速度小于飛船在軌道上經過P點時的速度，A錯誤；由開普勒第二定律可知，飛船在軌道上運動時，經過P點時的速度大于經過Q點時的速度，B正確；由公式a=G可知，飛船在軌道上運動到P點時的加速度等于飛船在軌道上運動到P點時的加速度，C正確；由公式T=2可知，因地球質量和火星質量不同，所以飛船繞火星在軌道上運動的周期跟飛船返回地球的過程中繞地球以與軌道同樣的軌道半徑運動的周期不相同，D錯誤。二、計算題(本題共2小題，共18分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數值計算的要注明單位)5.(8分)(xx南通高一檢測)已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，地球自轉的周期為T，試求地球同步衛(wèi)星的向心加速度大小?！窘馕觥吭O地球同步衛(wèi)星離地面高度為h，萬有引力提供其做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律有G=ma=m(R+h)在地球表面，有mg=G解得a=答案：【總結提升】巧解衛(wèi)星運動問題(1)建立模型：不管是自然天體(如月球)還是人造衛(wèi)星，只要它們是在繞某一中心天體做圓周運動，就可以將其簡化為質點的勻速圓周運動模型。(2)列方程求解：根據中心天體對環(huán)繞天體的萬有引力提供向心力：G=m=mr2=mr()2=ma列出合適的向心力表達式進行求解。(3)巧用“黃金代換GM=gR2”：若不知天體的質量M，但知道其表面的重力加速度g，則可利用物體在天體表面的重力等于萬有引力，列出方程G=mg，繼而“GM=gR2”，用“gR2”替代“GM”，將問題簡單化。6.(10分)據報載：某國發(fā)射了一顆質量為100kg，周期為1 h的人造環(huán)月衛(wèi)星，一位同學記不住引力常量G的數值，且手邊沒有可查找的資料，但他記得月球半徑為地球半徑的，月球表面重力加速度為地球表面重力加速度的，經過推理，他認定該報道是則假新聞，試寫出他的論證方案。(地球半徑約為6.4103km，g地取9.8m/s2)【解題指南】解答本題時可按以下步驟進行：(1)寫出環(huán)月衛(wèi)星所受到的萬有引力的表達式。(2)寫出環(huán)月衛(wèi)星含有周期T的向心力的表達式。(3)由萬有引力為環(huán)月衛(wèi)星提供向心力列方程，求出環(huán)月衛(wèi)星周期T的表達式。(4)寫出月球質量與月球表面重力加速度之間的關系。(5)討論何時環(huán)月衛(wèi)星的周期最小，并將已知量代入求出環(huán)月衛(wèi)星的最小周期。【解析】對環(huán)月衛(wèi)星，根據萬有引力定律和牛頓第二定律得=mr，解得T=2r=R月時，T有最小值，又=g月故Tmin=2=2=2代入數據解得Tmin=1.73h環(huán)月衛(wèi)星最小周期為1.73h，故該報道是則假新聞。答案：見解析