2022年高考物理總復習 第4章 第5課時 衛(wèi)星與航天課時作業(yè)（含解析）

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1、2022年高考物理總復習 第4章 第5課時 衛(wèi)星與航天課時作業(yè)（含解析） 一、單項選擇題 1．據媒體報道，“嫦娥一號”衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道，軌道高度200 km，運行周期127分鐘．若還知道引力常量和月球平均半徑，僅利用以上條件不能求出的是(　　) A．月球表面的重力加速度 B．月球對衛(wèi)星的吸引力 C．衛(wèi)星繞月運行的速度 D．衛(wèi)星繞月運行的加速度 【答案】B 【解析】設月球質量為M，平均半徑為R，月球表面的重力加速度為g，衛(wèi)星的質量為m，周期為T，離月球表面的高度為h，月球對衛(wèi)星的吸引力完全提供向心力，由萬有引力定律知 G＝m· ① G＝mg ② 由①②可得g

2、＝，故選項A可求；因衛(wèi)星的質量未知，故不能求出月球對衛(wèi)星的吸引力，故選項B不可求；衛(wèi)星繞月運行的速度v＝，故選項C可求；衛(wèi)星繞月運行的加速度a＝，故選項D可求． 2．據報道，“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行器的圓形軌道距月球表面分別約為200 km和100 km，運行速率分別為v1和v2.那么，v1和v2的比值為(月球半徑取1 700 km)(　　) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】“嫦娥一號”和“嫦娥二號”環(huán)繞月球做圓周運動，由萬有引力提供向心力，故有＝可得v＝ (M為月球質量)，因為它們的軌道半徑分別為R1＝1 900 k

3、m、R2＝1 800 km，代入上式可得v1∶v2＝∶，即v1∶v2＝∶. 3．如圖1所示，A為靜止于地球赤道上的物體，B為繞地球沿橢圓軌道運行的衛(wèi)星，C為繞地球做圓周運動的衛(wèi)星，P為B、C兩衛(wèi)星軌道的交點．已知A、B、C繞地心運動的周期相同，相對于地心，下列說法中正確的是(　　) 圖1 A．物體A和衛(wèi)星C具有相同大小的線速度 B．物體A和衛(wèi)星C具有相同大小的加速度 C．衛(wèi)星B在P點的加速度與衛(wèi)星C在該點的加速度一定相同 D．衛(wèi)星B在P點的線速度與衛(wèi)星C在該點的線速度一定相同 【答案】C 【解析】物體A和衛(wèi)星B、C周期相同，故物體A和衛(wèi)星C角速度相同，但半徑不同，根據v＝ωr可

4、知二者線速度不同，A項錯；根據a＝rω2可知，物體A和衛(wèi)星C向心加速度不同，B項錯；根據牛頓第二定律，衛(wèi)星B和C在P點的加速度a＝，故兩衛(wèi)星在P點的加速度相同，C項正確；衛(wèi)星C做勻速圓周運動，萬有引力完全提供向心力，衛(wèi)星B軌道為橢圓，故萬有引力與衛(wèi)星C所需向心力不相等，二者線速度一定不相等，D項錯． 4．如圖2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

5、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地的比值為(　　) 圖2 A. B. C. D. 【答案】C 【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，三者連線構成直角三角形，有sin θ＝，據G＝mω2r，得＝＝，選項C正確． 5．全球定位系統(tǒng)(GPS)有24顆衛(wèi)星分布在繞地球的6個軌道上運行，距地面的高度都為2萬千米．已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度為3.6萬千米，地球半徑約為6 400 km，則全球定位系統(tǒng)的這些衛(wèi)星的運行速度約為(　　) A．3.1 km/s B．3.9 km/s C．7.9

6、 km/s D．11.2 km/s 【答案】B 【解析】由萬有引力定律得，G＝m，GM＝rv2，即v1＝v2，v2＝7.9 km/s，r2＝6 400 km，代入數值得，v1≈3.9 km/s. 二、雙項選擇題 6．質量為m的人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑為r，線速度為v，加速度a，周期為T，動能為Ek.下列關系正確的是(　　) A．v∝ B．a∝ C．T2∝r3 D．Ek∝ 【答案】CD 【解析】本題考查人造衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動的規(guī)律，意在考查學生靈活應用圓周運動的知識解決問題的能力． 設地球的質量為M，質量為m的人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，

7、萬有引力提供向心力，由G＝m＝ma＝m()2r，解得v＝、a＝、T2＝r3，且Ek＝mv2＝，選項A、B錯誤，選項C、D正確． 7．(xx·新課標全國卷)目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變?。粜l(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是(　　) A．衛(wèi)星的動能逐漸減小 B．由于地球引力做正功，引力勢能一定減小 C．由于氣體阻力做負功，地球引力做正功，機械能保持不變 D．衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小 【答案】BD 【解析】由于空氣阻力做負功，衛(wèi)星軌道半徑變小，地球引力做

8、正功，引力勢能一定減小，動能增大，機械能減小，選項A、C錯誤，B正確．根據動能定理，衛(wèi)星動能增大，衛(wèi)星克服阻力做的功小于地球引力做的正功，而地球引力做的正功等于引力勢能的減小，所以衛(wèi)星克服阻力做的功小于引力勢能的減小，選項D正確． 8．(xx·惠州三模)已知地球半徑為R，質量為M，自轉角速度為ω，地球表面重力加速度為g，萬有引力常量為G，地球同步衛(wèi)星與地心間的距離為r，則(　　) A.地面赤道上物體隨地球自轉運動的線速度為ωR B．地球同步衛(wèi)星的運行速度為 C．地球近地衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度為ωR D．地球近地衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度為 【答案】AD 【解析】由線速度與角

9、速度的關系可知v地面＝ωR，A正確；由萬有引力定律G＝m＝mωr，結合黃金代換GM＝gR2，同步衛(wèi)星的運行速度v＝＝，B錯誤；近地衛(wèi)星的線速度v′＝，D正確，C錯誤． 9．(xx·深圳調研)若地球自轉在逐漸變快，地球的質量與半徑不變，則未來發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現在的相比(　　) A．離地面高度變小 B．角速度變小 C．線速度變小 D．向心加速度變大 【答案】AD 【解析】地球自轉在逐漸變快，地球的自轉周期在減小，所以未來人類發(fā)射的衛(wèi)星周期也將減小，根據萬有引力充當向心力可知：G＝m＝m＝mrω2＝ma.T＝2π，衛(wèi)星周期減小，所以離地面高度變小，故A正確；ω＝，離地面高度變小，角

10、速度增大，故B錯誤；v＝，離地面高度變小，線速度增大，故C錯誤；a＝，離地面高度變小，向心加速度變大，故D正確. 三、非選擇題 10．已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，萬有引力常量為G，不考慮地球自轉的影響． (1)求衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的第一宇宙速度v1； (2)若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動且運行周期為T，求衛(wèi)星運行半徑r； (3)由題目所給條件，請?zhí)岢鲆环N估算地球平均密度的方法，并推導出密度表達式． 【答案】(1)　(2)　(3)ρ＝ 【解析】(1)設衛(wèi)星的質量為m，地球的質量為M 衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動滿足 G＝mg ① 第一宇宙速度是指衛(wèi)星在

11、地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度，衛(wèi)星做圓周運動的向心力等于它受到的萬有引力 G＝m ② ①式代入②式，得v1＝. (2)衛(wèi)星受到的萬有引力為 G＝m()2r ③ 由①③式解得r＝. (3)設質量為m0的小物體在地球表面附近所受重力為m0g，則G＝m0g 將地球看成是半徑為R的球體，其體積為V＝πR3 地球的平均密度為ρ＝＝. 11．月球自轉一周的時間與月球繞地球運行一周的時間相等，都為T0.我國的“嫦娥一號”探月衛(wèi)星于2007年11月7日成功進入繞月運行的“極月圓軌道”，這一圓形軌道通過月球兩極上空，距月面的高度為h.若月球質量為m月，月球半徑為R，引力常量為G.

12、 (1)求“嫦娥一號”繞月運行的周期； (2)在月球自轉一周的過程中，“嫦娥一號”將繞月運行多少圈？ (3)“嫦娥一號”攜帶了一臺CCD攝像機(攝像機拍攝不受光照影響)，隨著衛(wèi)星的飛行，攝像機將對月球表面進行連續(xù)拍攝．要求在月球自轉一周的時間內，將月面各處全部拍攝下來，攝像機拍攝時拍攝到的月球表面寬度至少是多少？ 【答案】(1)2π (2) (3) 【解析】(1)“嫦娥一號”軌道半徑 r＝R＋h， 由G＝mr 可得“嫦娥一號”衛(wèi)星繞月周期 T＝2π. (2)在月球自轉一周的過程中，“嫦娥一號”將繞月運行的圈數 n＝＝. (3)攝像機只要將月球的“赤道”拍攝全，便能將月面各處全部拍攝下來；衛(wèi)星繞月球轉一周可對月球“赤道”拍攝兩次，所以攝像機拍攝時拍攝到的月球表面寬度至少為 s＝＝.