2018_2019学年高中物理第5章万有引力与航天5.4飞出地球去练习（含解析）沪科版 5页

5.4　飞出地球去1.关于宇宙速度,下列说法正确的是(　　)A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度B.第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C.第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度D.第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度解析:第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度,也是地球卫星绕地球飞行的最大速度,A对,B错;第二宇宙速度是在地面上发射物体,使之成为绕太阳运动或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度,C错;第三宇宙速度是在地面上发射物体,使之飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度,D错。答案:A2.(2012·北京理综)关于环绕地球运行的卫星,下列说法正确的是(　　)A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,它们的轨道半径有可能不同D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合解析:环绕地球运动的卫星,由开普勒第三定律=常数,当椭圆轨道半长轴与圆形轨道的半径相等时,两颗卫星周期相同,选项A错误;沿椭圆轨道运行的卫星,只有引力做功,机械能守恒,在轨道上相互对称的地方(到地心距离相等的位置)速率相同,选项B正确;所有地球同步卫星相对地面静止,运行周期都等于地球自转周期,由,R=,轨道半径都相同,选项C错误;同一轨道平面不同轨道半径的卫星,相同轨道半径、不同轨道平面的卫星,都有可能(不同时刻)经过北京上空,选项D错误。答案:B3.发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道。发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方,如图。这样选址的优点是,在赤道附近(　　)A.地球的引力较大B.地球自转线速度较大C.重力加速度较大nD.地球自转角速度较大解析:发射场一般选在赤道附近的原因是此处线速度较大,卫星可借助于此速度,减小发射需要的能量。答案:B4.假设地球的质量不变,而地球的半径增大到原来的半径的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(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.倍B.C.D.2倍解析: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。故有公式成立,所以解得:v=。因此,当M不变,R增加到2R时,v减小到原来的。即正确的选项为B。答案:B5.同步卫星离地心距离为r,运行速度为v1,加速度为a1,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球半径为R,以下关系式中正确的为(　　)A.B.=()2C.D.解析:令地球质量为M,同步卫星质量为m1,地球赤道上的物体质量为m2,由运动学公式有a1=r,a2=R,则,故A正确,B错误。由万有引力知G=m1,G=m2,得,故C、D均错误。答案:A6.如图所示,a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星,下列说法正确的是(　　)nA.b、c的线速度大小相等,且大于a的线速度B.b、c的向心加速度大小相等,且大于a的向心加速度C.c加速可追上同一轨道上的b,b减速可等候同一轨道上的cD.a卫星由于某原因,轨道半径缓慢减小,其线速度将增大解析:由G=m得v=,可知b、c的线速度大小相等,且小于a的线速度,选项A错误;由G=ma得a=,可知b、c的向心加速度大小相等,且小于a的向心加速度,选项B错误;当卫星c加速时,将做离心运动,轨道半径变大,不可能追上同一轨道上的b,同理,卫星b减速时,将做向心运动,半径减小,不能等候同一轨道上的c,选项C错误;当卫星的半径减小时,重力做正功,当在较低的轨道上运动时,由v=可知,其线速度将会变大,选项D正确。答案:D7.(多选)如图所示,美国空军X—37B无人航天飞机于2010年4月首飞。在X—37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中(　　)A.X—37B中燃料的化学能转化为X—37B的机械能B.X—37B的机械能要减少C.X—37B在较高轨道绕地球做圆周运动时的动能大于在较低轨道上运动时的动能D.若X—37B在较高轨道绕地球做圆周运动,则在此轨道上其机械能不变解析:在X—37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中,必须启动助推器,对X—37B做正功,X—37B的机械能增大,选项A正确,B错误;由G=m得,在较高轨道上运动时的动能小,选项C错误;X—37B在确定轨道上绕地球做圆周运动,动能和重力势能都没有发生变化,所以机械能不变,选项D正确。答案:AD8.北京时间2012年10月25日23时33分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭,成功将第十六颗北斗导航卫星发射升空并送入预定轨道。这是一颗地球静止轨道卫星,将与先期发射的n15颗北斗导航卫星组网运行,形成区域服务能力。已知地球半径为R,地球自转周期为T,地球表面重力加速度为g(视为常量)。试求:(1)该卫星运行轨道离地面的高度h;(2)该卫星在运行轨道上的线速度大小v。解析:(1)G=m(R+h)①G=mg②由①②可得h=-R。③(2)v=(R+h)④由③④可得v=。答案:(1)-R　(2)9.恒星演化发展到一定阶段,可能成为横行世界的“侏儒”——中子星,中子星的半径很小,一般为7km~20km,但它的密度大得惊人。若某中子星的密度为1.2×1017kg/m3,半径为10km,那么该中子星的第一宇宙速度约为多少?(G=6.67×10-11N·m2/kg2)(结果保留两位有效数字)解析:中子星的第一宇宙速度即为它表面卫星的环绕速度,此时卫星的轨道半径可近似认为是中子星的半径,且中子星对卫星的万有引力充当卫星的向心力,由G=m,得:v=,又M=ρV=ρπR3,解得v=R=1×104×m/sn=5.8×107m/s=5.8×104km/s答案:5.8×107m/s或5.8×104km/s