2020年高中物理 第六章 萬(wàn)有引力與航天 第六節(jié) 經(jīng)典力學(xué)的局限性訓(xùn)練（含解析）新人教版必修2

經(jīng)典力學(xué)的局限性A級(jí)抓基礎(chǔ)1關(guān)于宇宙速度的說(shuō)法，正確的是()A第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的最大環(huán)繞速度B第一宇宙速度是地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度C人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間D第三宇宙速度是物體逃離地球的最小速度解析：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，同時(shí)也是人造地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，故A正確，B、C錯(cuò)誤；第二宇宙速度是物體逃離地球的最小速度，D錯(cuò)誤答案：A2(多選)牛頓的經(jīng)典力學(xué)能很好地解釋下列哪些現(xiàn)象()A高速公路上行駛的汽車(chē)B空氣中下落的雨滴C原子核外電子繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)D空氣中漂浮的肥皂泡解析：經(jīng)典力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界高速公路上行駛的汽車(chē)、空氣中下落的雨滴、空氣中漂浮的肥皂泡都屬于宏觀、低速范疇，經(jīng)典力學(xué)適用；原子核外電子繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)屬于微觀現(xiàn)象，經(jīng)典力學(xué)不適用答案：ABD3(2019·海南卷)2019年5月，我國(guó)第45顆北斗衛(wèi)星發(fā)射成功已知該衛(wèi)星軌道距地面的高度約為36 000 km，是“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室軌道高度的90倍左右，則()A該衛(wèi)星的速率比“天宮二號(hào)”的大B該衛(wèi)星的周期比“天宮二號(hào)”的大C該衛(wèi)星的角速度比“天宮二號(hào)”的大D該衛(wèi)星的向心加速度比“天宮二號(hào)”的大解析：根據(jù)Gmr2mrmma，解得v，T2 ， ，a，因北斗衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑大于“天宮二號(hào)”的軌道半徑，可知該衛(wèi)星的速率比“天宮二號(hào)”的小；該衛(wèi)星的周期比“天宮二號(hào)”的大；該衛(wèi)星的角速度比“天宮二號(hào)”的小；該衛(wèi)星的向心加速度比“天宮二號(hào)”的小；故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤答案：B4(2019·浙江卷)某顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星(即衛(wèi)星相對(duì)于地面靜止)則此衛(wèi)星的()A線(xiàn)速度大于第一宇宙速度B周期小于同步衛(wèi)星的周期C角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度D向心加速度大于地面的重力加速度解析：第一宇宙速度是所有繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星的最大速度，則此衛(wèi)星的線(xiàn)速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星，即為地球的同步衛(wèi)星，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)可知，因此衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑遠(yuǎn)小于月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，可知角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度，選項(xiàng)C正確；根據(jù)a可知，向心加速度小于地面的重力加速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：C5研究表明，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時(shí)這表明地球的自轉(zhuǎn)在減慢，假設(shè)這種趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，則未來(lái)()A近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度比現(xiàn)在的小B近地衛(wèi)星的向心加速度比現(xiàn)在的小C地球同步衛(wèi)星的線(xiàn)速度比現(xiàn)在的大D地球同步衛(wèi)星的向心加速度比現(xiàn)在的小解析：設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，軌道半徑為r，地球的質(zhì)量為M，則有Gmmm2rma向，得衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)2 ，線(xiàn)速度為v ，角速度為，向心加速度a向，由題意知，近地衛(wèi)星的運(yùn)行半徑不變，所以運(yùn)行速度不變，向心加速度也不變，故A、B錯(cuò)誤；若地球自轉(zhuǎn)在減慢，則同步衛(wèi)星的周期變大，則知其軌道半徑r增大，線(xiàn)速度v減小，角速度減小，向心加速度a向減小，故C錯(cuò)誤，D正確答案：D62019年1月，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“中星2D”衛(wèi)星“中星2D”是我國(guó)最新研制的通信廣播衛(wèi)星，可為全國(guó)提供廣播電視及寬帶多媒體等傳輸任務(wù)“中星2D”的質(zhì)量為m、運(yùn)行軌道距離地面高度為h.已知地球的質(zhì)量為M、半徑為R，引力常量為G，根據(jù)以上信息可知“中星2D”在軌運(yùn)行時(shí)()A速度的大小為 B角速度大小為 C向心加速度大小為 D周期為2R 解析：“中星2D”在軌運(yùn)行時(shí)，由萬(wàn)有引力提供向心力，由牛頓第二定律得：Gmm2rmamr，根據(jù)題意有rRh，聯(lián)立解得v ，A錯(cuò)誤；根據(jù)分析解得，B錯(cuò)誤；根據(jù)分析解得a，C正確；根據(jù)分析解得T2(Rh)·，D錯(cuò)誤答案：C7.(多選)如圖所示，A為靜止于地球赤道上的物體，B為繞地球做橢圓軌道運(yùn)行的衛(wèi)星，C為繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，P為B、C兩衛(wèi)星軌道的交點(diǎn)已知A、B、C繞地心運(yùn)動(dòng)的周期相同，相對(duì)于地心，下列說(shuō)法中正確的是()A物體A和衛(wèi)星C具有相同大小的加速度B衛(wèi)星C的運(yùn)行速度大于物體A的速度C可能出現(xiàn)在每天的某一時(shí)刻衛(wèi)星B在A的正上方D衛(wèi)星B在P點(diǎn)的加速度與衛(wèi)星C在P點(diǎn)的加速度相同解析：衛(wèi)星C和物體A的周期相同，則圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越大，線(xiàn)速度越大，向心加速度越大，A錯(cuò)誤，B正確；衛(wèi)星B的周期和地球自轉(zhuǎn)的周期相同，故衛(wèi)星B每一天的固定時(shí)間通過(guò)地球固定點(diǎn)的正上方，C正確；由ma得不同衛(wèi)星處于同一位置時(shí)的加速度相同，D正確答案：BCD8已知地球的半徑為R，地面的重力加速度為g，萬(wàn)有引力常量為G.求：(1)地球的質(zhì)量M；(2)地球的第一宇宙速度v；(3)相對(duì)地球靜止的同步衛(wèi)星，其運(yùn)行周期與地球的自轉(zhuǎn)周期T相同求該衛(wèi)星的軌道半徑r.解析：(1)對(duì)于地面上質(zhì)量為m的物體，有Gmg，解得M；(2)質(zhì)量為m的物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有Gm，解得v；(3)質(zhì)量為m的地球同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有Gmr，解得r .答案：(1)M(2)(3) B級(jí)提能力9.下圖是某一衛(wèi)星運(yùn)行的軌道示意圖，衛(wèi)星先沿橢圓軌道1運(yùn)行，近地點(diǎn)為M，遠(yuǎn)地點(diǎn)為N，當(dāng)衛(wèi)星經(jīng)過(guò)N時(shí)點(diǎn)火加速，使衛(wèi)星由橢圓軌道1轉(zhuǎn)移到圓軌道2上運(yùn)行關(guān)于衛(wèi)星的運(yùn)行過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是()A衛(wèi)星在軌道1和軌道2上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能相等B衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行經(jīng)過(guò)N點(diǎn)的速度小于經(jīng)過(guò)M點(diǎn)的速度C衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行經(jīng)過(guò)N點(diǎn)的加速度小于在軌道2上運(yùn)行經(jīng)過(guò)N點(diǎn)的加速度D衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行經(jīng)過(guò)N點(diǎn)的加速度大于在軌道2上運(yùn)行經(jīng)過(guò)N點(diǎn)的加速度解析：衛(wèi)星由軌道1到軌道2，需要在N點(diǎn)加速，所以變軌后的機(jī)械能大，故A錯(cuò)誤；從N點(diǎn)到M點(diǎn)引力做正功，所以經(jīng)過(guò)N點(diǎn)的速度小于經(jīng)過(guò)M點(diǎn)的速度，故B正確；根據(jù)牛頓第二定律得：Gma，所以無(wú)論軌道1還是軌道2，經(jīng)過(guò)N點(diǎn)加速度一樣，故C、D錯(cuò)誤答案：B10(多選)同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運(yùn)行速率為v1，向心加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球的半徑為R，則下列比值正確的是()A.B.C. D.解析：由于同步衛(wèi)星與赤道上物體的角速度相等，由ar2，得，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由Gm，得v ，故，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤答案：AD11(多選)據(jù)英國(guó)衛(wèi)報(bào)網(wǎng)站報(bào)道，在太陽(yáng)系之外，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆最適宜人類(lèi)居住的類(lèi)地行星，繞恒星橙矮星運(yùn)行，命名為“開(kāi)普勒438b”假設(shè)該行星與地球繞恒星均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行的周期為地球運(yùn)行周期的p倍，橙矮星的質(zhì)量為太陽(yáng)的q倍，則該行星與地球的()A軌道半徑之比為 B軌道半徑之比為C線(xiàn)速度之比為 D線(xiàn)速度之比為解析：行星公轉(zhuǎn)的向心力由萬(wàn)有引力提供，根據(jù)牛頓第二定律，有mR，解得R ，該行星與地球繞恒星均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行的周期為地球運(yùn)行周期的p倍，橙矮星的質(zhì)量為太陽(yáng)的q倍，故，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)v，有··，故C正確，D錯(cuò)誤答案：AC12人們認(rèn)為某些白矮星(密度較大的恒星)每秒鐘大約自轉(zhuǎn)一周(引力常量G6.67×1011 N·m2/kg2，地球半徑R約為6.4×103 km)(1)為使其表面上的物體能夠被吸引住而不至于由于快速轉(zhuǎn)動(dòng)而被“甩”掉，它的密度至少為多少？(2)假設(shè)某白矮星的密度約為此值，且其半徑等于地球半徑，則它的第一宇宙速度約為多少？解析：(1)假設(shè)赤道上的物體剛好不被“甩”掉，則此時(shí)白矮星對(duì)物體的萬(wàn)有引力恰好提供物體隨白矮星轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力，設(shè)白矮星質(zhì)量為M，半徑為r，赤道上物體的質(zhì)量為m，則有Gmr，得白矮星的質(zhì)量為M，則白矮星的密度為 kg/m31.41×1011 kg/m3.(2)白矮星的第一宇宙速度，就是物體在萬(wàn)有引力作用下沿白矮星表面繞它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即Gm，故白矮星的第一宇宙速度為v m/s4.02×107 m/s.答案：(1)1.41×1011 kg/m3(2)4.02×107 m/s- 6 -