人造卫星 宇宙速度测试题及答案提示

人造卫星宇宙速度（后附答案）课前准备1．可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道( )A. 与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆B. 与地球表面某一经度线所决定的圆是共面同心圆C. 与地球表面的赤道线是共面同心圆，且卫星相对于地面高度是不变的D. 以上都有可能2．人造地球卫星中的物体处于失重状态是指物体( )A. 不受地球引力作用B. 受到的合力为零C. 不受地球引力，也不受卫星对它的作用力D. 对支持它的物体没有压力3．下列关于第一宇宙速度说法正确的有( )A. 人造天体环绕地球运动的最小速度B. 使人造天体环绕地球运动所必需的最小地面发射速度C. 使人造天体环绕地球运动所必需的最大地面发射速度D. 它是在近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度课堂训练4．人造地球卫星在运行中，由于受到稀薄大气的阻力作用，其运动轨道半径会逐渐减小，在此进程中，以下说法中正确的是 （ ）A. 卫星的速率将增大B. 卫星的周期将增大C. 卫星的向心加速度将增大D. 卫星的向心力将减小5．月球表面的重力加速度是地球表面的1/6，月球半径是地球半径的1/4，则在月球表面作匀速圆周运动的登月舱的线速度是地球第一宇宙速度的 （ ）A ．241B ．126C ．246D ．121 6．当人造卫星进入轨道作匀速圆周运动后，下列叙述正确的是 （ ）A ．在任何轨道上运动时，地球球心都在卫星的轨道平面内B ．卫星运动速度一定不超过7.9km/sC ．卫星内的物体仍受重力作用，并可用弹簧秤直接测出所受重力的大小D ．卫星运行时的向心加速度等于卫星轨道所在处的重力加速度7．通信卫星又叫同步卫星，下面关于同步卫星的说法中正确的是 （ ）A ．所有的地球同步卫星都位于地球的赤道平面内B ．所有的地球同步卫星的质量都相等C ．所有的地球同步卫星绕地球作匀速圆周运动的角速度都相等D ．所有的地球同步卫星离地心的距离都相等8．一颗人造地球同步卫星距地面的高度为h ，设地球半径为R ，卫星运动周期为T ，地球表面处的重力加速度为g ，则该同步卫星的线速度的大小应该为 （ ）A ．g R h )(+B ．2π（h+R ）/TC ．)/(2R h g R +D ．Rg9．人造卫星在轨道上绕地球做圆周运动，它所受的向心力F 跟轨道半径r 的关系是 （ ）A ．由公式F=rmv 2可知F 和r 成反比 B ．由公式F=m ω2r 可知F 和ω2成正比C ．由公式F=mωv 可知F 和r 无关D ．由公式F=2rGMm 可知F 和r 2成反比 课后拓展一．选择题10．同步卫星离地心距离为r ，运动速度为v 1，加速度为a 1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球的半径为R ，则下列各比值中正确的是（） ①R r a a =21 ②221)(r R a a = ③R r v v =21 ④rR v v =21 A ．①④ B ．②④ C ．①③ D ．②③二．填空题11．已知地球半径为R，地球自转角速度为 ，地球表面的重力加速度为g，则在赤道上空，一颗相对地面静止的同步通讯卫星离地面的高度为（用已知三个量表示）。

2025届高考物理复习：经典好题专项（人造卫星、宇宙速度）练习1．(多选)下列关于三大宇宙速度的说法正确的是()A．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2B．从地球发射的火星探测器，其发射速度大于第三宇宙速度C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的飞行器的最小发射速度D．第一宇宙速度(7.9 km/s)是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度2．(多选)(2023ꞏ云南昆明市模拟)2003年10月，我国首位航天英雄杨利伟搭乘“神舟五号”载人飞船，历时约21小时绕地球转动14圈后返回；某气象卫星是极地卫星，卫星飞过两极上空，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为12小时，若飞船和卫星的运动轨迹均为圆，则() A．载人飞船与气象卫星的运行周期之比约为1∶8B．载人飞船与气象卫星的轨道半径之比约为1∶2C．载人飞船与气象卫星的线速度大小之比约为2∶1D．载人飞船与气象卫星的向心加速度大小之比约为4∶13．(2023ꞏ北京市东城区模拟)设地球的质量为M，平均半径为R，自转角速度为ω，引力常量为G，则下列说法不正确的是()A．静止卫星的轨道与地球的赤道在同一平面内B．同步卫星的离地高度为h＝3GMω2C．同步卫星的离地高度为h＝3GMω2－RD．同步卫星的角速度为ω，线速度大小为3GMω4．(2023ꞏ江西南昌市质检)我国首个独立火星探测器“天问一号”已于2021年5月15日成功着陆火星表面，对我国持续推进深空探测、提升国家软实力和国际影响力具有重要意义。

假设火星是质量分布均匀的球体，半径为R，自转周期为T，引力常量为G，则()A．火星密度为3πGT2B．火星的第一宇宙速度为2πR TC．火星“赤道”表面的重力加速度为4π2R T2D．一个质量为m的物体分别静止在火星“两极”和“赤道”时对地面的压力的差值为4π2mR T25．(多选)(2023ꞏ山东省模拟)为了探测某未知星球，探测飞船载着登陆舱先是在离该星球中心距离为r 1的圆轨道上运动，经测定周期为T 1；随后登陆舱脱离飞船，变轨到该星球的近地圆轨道上运动。

高一物理人造卫星宇宙速度测试达标练习1、关于第一宇宙速度，下面说法中正确的是（）A. 它是人造卫星绕地飞行的最小速度B. 它是人造卫星在近地圆形轨道上的运行速度C. 它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D. 它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度2、若人造地球卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（）A. 半径越大，速度越小，周期越小B. 半径越大，速度越小，周期越大C. 所有卫星的线速度均是相同的，与半径无关D. 所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关3、同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星（）A. 它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的数值B. 它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的C. 它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的数值D. 它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的4、两颗人造卫星A和B的质量之比为1：2，轨道半径之比1：3，某一时刻它们的连线通过地心，则此时它们的线速度之比v A:v B= ，向心加速度之比a A:a B= ，向心力之比F A:F B=5、有两个人造地球卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比r1:r2=4:1，求这两个卫星的：（1）线速度之比；（2）角速度之比；（3）向心加速度之比；（4）运动周期之比。

巩固与提高1、在环绕地球运行的宇宙飞船上的实验舱内，下面几项实验中可以正常运行的是（）A. 用天平称物体的重量B. 用弹簧秤称物体的重力C. 上紧闹钟上的发表D. 用体温表测宇航员的体温2、我国已发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。

设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面。

已知月球质量是地球质量的1/81，月球半径是地球半径的1/4，地球上的第一宇宙速度为7.9km/s ，则该探月卫星绕月运行的速率为 （ ）A ．0.4 km/sB ．1.8 km/sC ．11 km/sD ．36 km/s3、在圆轨道上运动的质量为m 的人造地球卫星,它到地面的距离等于地球半径R.地面上的重力加速度为g,则( )A.卫星运动的速度为2RgB.卫星运动的加速度为12g C.卫星运动的周期为g R 24π D.卫星的动能为14mRg 4、如图所示的三个人造地球卫星，则说法正确的是（ ）①卫星可能的轨道为a 、b 、c ②卫星可能的轨道为a 、c③同步卫星可能的轨道为a 、c ④同步卫星可能的轨道为aA ．①③是对的B ．②④是对的C ．②③是对的D ．①④是对的5、图为“嫦娥一号”月球探测器飞行路线示意图 （1）在探测器飞离地球的过程中，地球对它的引力 （选填“增大”、“减小”或“不变”）（2）已知月球与地球质量之比为M 月：M 地=1：81。

第三章万有引力定律§3-4人造卫星宇宙速度一、选择题（共15题）1．中国预计2020年底发射“嫦娥五号”月球探测器，实现区域软着陆及取样返回。

中国进入探月新阶段。

如图所示，探测器发射到月球上要经过多次变轨，最终降落到月球表面上，其中轨道Ⅰ为圆形轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道。

下列说法正确的是（）A．探测器的发射速度必定大于11.2km/sB．探测器在环月轨道Ⅰ上P点的加速度大于在环月轨道Ⅱ上P点的加速度C．探测器在轨道Ⅱ上的运行周期小于在轨道Ⅰ上的运行周期D．探测器在轨道Ⅰ运行时的加速度大于月球表面的重力加速度2．2021年4月29日，中国用“长征”5B运载火箭在海南文昌航天发射场将首个空间站核心舱“天和”号成功送入太空。

中国空间站包括“天和”核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱3个舱段，整体呈“T”字构型，计划于2022年全部完成发射构建。

假设“天和”核心舱绕地球做匀速圆周运动（如图所示），轨道半径为，运动周期为T，万有引力常量为G，地球表面重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．“天和”核心舱的线速度大小为vB．地球的质量为2324r MGTπ=C．在“问天”实验舱内漂浮的球形水滴不受重力作用D．要实现“问天”、“梦天”实验舱从低轨道与“和”核心舱对接，需使实验舱减速3．现有中子星（可视为均匀球体），它的自转周期为T0时恰能维持星体的稳定（不因自转而瓦解），则当中子星的自转周期增为T=2T0时，某物体在该中子星“两极”所受重力与在“赤道”所受重力的比值为( )A．5/4 B．3/2 C．2 D．4/34．关于地球同步卫星，以下说法：①和地球公转具有相同的周期；②只能在赤道的正上方；③做匀速圆周运动，合外力为零；④离地心的距离是一定值．以上说法中正确的有：A．①③B．①④C．②③D．②④5．地球的质量为M，半径为R，自转角速度为ω，万有引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，同步卫星距地面的距离为，则同步卫星的线速度大小为（）ωB C．DA．R6．如图所示是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测．下列说法正确的是A．发射“嫦娥一号”的速度必须达到第二宇宙速度B．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比C．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关D．在绕月圆轨道上，卫星以大于月球的第一宇宙速度运行7．2019年“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面。

人造卫星宇宙速度（25分钟·60分）一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分)1.以下关于宇宙速度的说法中正确的是（）A.卫星绕地球做圆轨道运行的速度都是第一宇宙速度B.卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度是第二宇宙速度C。

第一宇宙速度是人造地球卫星做圆轨道运动的最大运行速度D.地球上的物体无论以多大的速度发射都不可能脱离太阳的束缚【解析】选C.第一宇宙速度，由：G=m,其中M是地球的质量，R是地球的半径,得v=,所以当卫星的轨道半径最小等于地球半径R时,速度是最大的,故A错误；卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度小于第二宇宙速度，故B错误；第一宇宙速度是人造地球卫星做圆轨道运动的最大运行速度,故C正确；当物体速度达到16.7 km/s时，就会脱离太阳的束缚,故D错误。

2.2019年12月16日，我国的西昌卫星发射中心又一次成功发射两颗北斗卫星，标志着“北斗三号”全球系统核心星座部署完成。

若北斗卫星运行时都绕地心做匀速圆周运动，则（) A。

线速度大的北斗卫星，运行周期大B.北斗卫星的发射速度应大于7。

9 km/sC.北斗卫星的运行速度有可能大于7.9 km/sD。

北斗卫星内的设备处于完全失重状态,不受重力【解析】选B。

根据=m，=m（)2r,可知,线速度大的卫星运动的轨道半径小，而轨道半径小的卫星运动周期短,因此线速度大的北斗卫星，运行周期小，A错误;卫星的发射速度应大于7。

9 km/s,才能将卫星发射到太空，B正确；贴近地球表面运动的卫星,运动速度为7。

9 km/s，北斗卫星的运行速度都小于7。

9 km/s,C错误；北斗卫星内的设备处于完全失重状态，不是不受重力,而是重力全部用来提供做匀速圆周运动的向心力，D 错误.3。

2019年春节上映的科幻电影《流浪地球》，讲述了因太阳急速膨胀，地球将被太阳吞没,为了自救，人类提出一个名为“流浪地球"的大胆计划,倾全球之力在地球表面建造上万座发动机，推动地球离开太阳系,奔往另外一个栖息之地。

人造卫星宇宙速度习题精选1、关于第一宇宙速度，下列说法哪些是正确的？（）A、它是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小运行速度B、这是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度C、它是人造卫星绕地球飞行所需的最小水平发射速度D、它是人造卫星绕地球运动的最大运行速度2、侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为，要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件下的情况全都拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？设地球的半径为及地面处的重力加速度为，地球自转的周期为。

3、1999年11月20日我国发射了“神舟”号载人航天试验飞船，飞船顺利升空，在绕地球飞行一段时间后，于11月21月安全降落在内蒙古中部地区．航空航天是一个集物理、化学、生物、天文、地学、工程、气象等多学科的综合性工程．请解答：(1)地球半径＝6400km，地球表面重力加速度=9.8m／s2，若使航天飞航在无推动力作用的情祝下在离地=140km的圆轨道上绕地球运行？则飞行速度应为___________。

(2)载人航天飞船的发射升空和降落时，如果宇航员保持直立姿态，则他的心血管系统会受到何种影响？你认为宇航员应采取什么姿态？(3)在轨道上为了将燃料已烧完分开，采用引爆爆炸螺栓中的炸药，炸断螺栓，同时推进火箭和载人航天飞船分别向前和向后推，在此以后( )A、火箭和航天飞船仍在同一圆轨道上运行。

B、火箭将进人较低轨道，而航天飞船将进入较高轨道。

C、火箭将进入较高轨道，而航天飞船将进入较低轨道。

D、火箭将成为自由落体而坠落，航天飞船仍在原轨道运行。

(4)载人航天飞船的返回舱中有多种植物种子，为什么将这些植物种子携带上天再带回地面？(5)飞船的轨道舱是宇航员在轨道上进行各种实验的场所，由于空间不大，所用仪器都要经过精选，下列哪些仪器一般不会被选中（）A、水银气压计B、天平C、摆钟D、多用电表(6)宇航员所在轨道舱和返回舱都是密封的，宇航员吸人氧气，呼出二氧化碳；如果二氧化碳浓度过高，会使宇航员困乏、呼吸频率加快，严重的会引起窒息，为使二氧化碳浓度降低而保持舱内气氧的适当比例，可以在舱内放人( )A、Na2O2B、NaOC3C、NaOHD、氧气瓶(7)载人航天飞船返回大气层时，由于速度很大，和空气摩擦会产生高热，为了保护载人航天飞船，采用下列哪些措施是可行的 ( )A、返回开始阶段利用反推力火箭使载人航天飞船调整到适当的返回角度并减速B、使载人航天飞船钝圆部朝向前进方向C、在朝向前进方向的部分安装一层易熔金属，高温时蒸发吸收热量D、刚开始返回即张开降落伞(8)吊在降落伞下的载人航天飞船返回舱下落速度仍达14m／s．为实现软着陆，在返回舱离地面约1.5m时启动5个反推力小火箭，若返回舱重8t，则每支火箭的平均推力约为多大？参考答案：1、BC；2、3、（1）=7.55×103m/s （2）平卧姿态（3）B（4）生物问题（5）ABC （6）A （7）ABC（8）1.2×105N。

人造卫星 宇宙速度素养目标：1.会比较卫星运行的各物理量之间的关系。

2.理解三种宇宙速度，并会求解第一宇宙速度的大小。

3.会分析天体的“追及”问题。

1．北京时间2024年5月3日17时27分，长征五号遥五运载火箭在我国文昌航天发射场点火升空，嫦娥六号顺利发射。

如图所示，嫦娥六号探测器进行多次变轨修正之后，“着陆器、上升器组合体”降落月球表面，下列关于嫦娥六号探测器的说法正确的是（ ）A ．在地球上的发射速度一定大于第二宇宙速度B ．在P 点由轨道1进入轨道2需要加速C ．在轨道1与轨道2上经过P 点时，机械能相同D ．在轨道2上运行时经过P 点时的速度小于经过Q 点时的速度考点一　卫星运行参量的分析1．基本公式(1)线速度大小：由G Mmr 2＝m v 2r得v(2)角速度：由GMm r 2＝mω2r 得ω(3)周期：由G Mmr 2＝m (2πT )2r 得T ＝(4)向心加速度：由G Mmr2＝ma n得a n＝GMr2。

结论：同一中心天体的不同卫星，轨道半径r越大，v、ω、a n越小，T越大，即越高越慢。

2．“黄金代换式”的应用忽略中心天体自转影响，则有mg＝G MmR2，整理可得GM＝gR2。

在引力常量G和中心天体质量M未知时，可用gR2替换GM。

3．人造卫星卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道，同步卫星中的静止卫星的轨道是赤道轨道。

(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。

(2)同步卫星①静止卫星的轨道平面与赤道平面共面，且与地球自转的方向相同。

②周期与地球自转周期相等，T＝24 h。

③高度固定不变，h＝3.6×107 m。

④运行速率约为v＝3.1 km/s。

(3)近地卫星：轨道在地球表面附近的卫星，其轨道半径r＝R(地球半径)，运行速度等于第一宇宙速度v＝7.9 km/s(人造地球卫星做匀速圆周运动的最大运行速度)，T＝85 min(人造地球卫星的最小周期)。

课时作业(二十二)1．(多选)(2018·广东)已知地球质量为M ，半径为R ，自转周期为T ，地球同步卫星质量为m ，引力常量为G.有关同步卫星，下列表述正确的是( )A ．卫星距地面的高度为3GMT 24π2B ．卫星的运行速度小于第一宇宙速度C ．卫星运行时受到的向心力大小为G MmR2D ．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 解析 卫星受到的万有引力提供向心力，大小为G Mm ＋2，选项C 错误；由GMm ＋2＝m 4π2T2(R ＋h)，可得卫星距地面的高度h ＝3GMT 24π2－R ，选项A 错误；由G Mm ＋2＝mv2R ＋h，可得卫星的运行速度v ＝GMR ＋h，而第一宇宙速度v 1＝GMR，选项B 正确．由G Mm ＋＝ma ，可得卫星的向心加速度a ＝GM ＋，而地球表面的重力加速度g ＝GMR2，选项D 正确．答案 BD2．(单选)(2018·江西师大附中临川一中高三联考)物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度，第二宇宙速度v 2与第一宇宙速度v 1的关系是v 2＝2v 1.已知某星球半径是地球半径R 的1/3，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g 的1/6.不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为( )A.gRB.13gR C.16gR D.3gR解析 对该星球附近的卫星，有mg′＝m v′21r ，则第一宇宙速度v′1＝g′r＝26·gR ，所以该星球的第二宇宙速度为v′2＝2v′1＝gR3，则B 项正确． 答案 B3．(多选)(2018·苏北四市二模)设想我国宇航员随“嫦娥”号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，宇航员测出飞船绕行n 圈所用的时间为t.登月后，宇航员利用身边的弹簧秤测出质量为m 的物体重力为G 1.已知引力常量为G ，根据以上信息可得到( )A ．月球的密度B ．飞船的质量C ．月球的第一宇宙速度D ．月球的自转周期解析 由于飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，根据G Mm r 2＝mr(2πT)2可知，由已知量只能求出月球的质量，不能求出飞船的质量，选项B 错误；由飞船绕行n 圈的时间为t ，可以求出飞船绕月球运动的周期T ＝tn ，而求不出月球的自转周期，选项D 错误；由于飞船在月球表面，所以万有引力等于重力，即GMm r 2＝G 1＝mr(2πT)2，可得月球的半径r ＝G 1T 24m π，又由G 1＝m v 2r ，可得月球的第一宇宙速度v ＝G 1T 2πm ，选项C 正确；根据G Mm r ＝G 1＝mr(2πT )2和V ＝43πr 3可得月球的密度ρ＝3πGT2，选项A 正确．答案 AC4.(多选)(2018·山东)1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元．“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点的M 和远地点的N 的高度分别为439 km 和2 384 km ，则( )A ．卫星在M 点的势能大于N 点的势能B ．卫星在M 点的角速度大于N 点的角速度C ．卫星在M 点的加速度大于N 点的加速度D ．卫星在N 点的速度大于7.9 km/s解析 从M 点到N 点，地球引力对卫星做负功，卫星势能增加，A 项错误；由ma ＝GMmr2，得a M >a N ，C 项正确；在M 点，GMm r 2M <mr M ω2M ，在N 点，GMm r 2N >mr N ω2N ，故ωM >ωN ，B 项正确；在N 点，由GMm r 2N >mv 2N r N ，得v N <GM r N<GMr 地＝7.9 km/s ，D 项错误．答案 BC5．(单选)(2018·安徽)我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350 km ，“神舟八号”的运行轨道高度为343 km.它们的运行轨道均视为圆周，则( )A ．“天宫一号”比“神舟八号”速度大B ．“天宫一号”比“神舟八号”周期长C ．“天宫一号”比“神舟八号”角速度大D ．“天宫一号”比“神舟八号”加速度大解析 根据万有引力提供向心力可得，G Mm r 2＝m v2r ，v ＝GMr，则轨道半径越大，线速度越小，A 项错误；由G Mm r 2＝m 4π2T2r 可得，T ＝2πr 3GM ，则轨道半径越大，周期越大，B 项正确；由G Mm r2＝m ω2r 可得，ω＝GM r3，则轨道半径越大，角速度越小，C 项错误；由G Mm r 2＝ma 可得，a ＝GMr2，则轨道半径越大，加速度越小，D 项错误．答案 B6．(单选)(2018·安徽)为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于2019年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”．假设探测器在离火星表面高度分别为h 1和h 2的圆轨道上运动时，周期分别为T 1和T 2.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，引力常量为G.仅利用以上数据，可以计算出( )A ．火星的密度和火星表面的重力加速度B ．火星的质量和火星对“萤火一号”的引力C ．火星的半径和“萤火一号”的质量D ．火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力 解析 GMm ＋h 12＝m 4π2T 21·(R ＋h 1)及GMm ＋h 22＝m 4π2T 22(R ＋h 2)可求出火星的半径R 和质量M ，再由G MmR2＝mg 及M ＝ρ·43πR 3可求出火星的密度和火星表面的重力加速度，A 项对，C 项错．由于“萤火一号”的质量未知，因此无法求出火星对“萤火一号”的引力，B 、D 两项错．答案 A7．(单选)1990年4月25日，科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600 km 的高空，使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展．假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行．已知地球半径为 6.4×106m ，利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×107m 这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运动的周期．以下数据中最接近其运动周期的是( )A ．0.6小时B ．1.6小时C ．4.0小时D ．24小时解析 由G Mm r 2＝mr 4π2T2，可得T ＝4π2r 3GM ，另G Mm R2＝mg ，则GM ＝R 2g ，所以T ＝2πr 3R 2g，即T ∝r 3.由T 哈＝r 哈r 同3·T 同＝7×1064.24×1073×24 h≈1.6 h.答案 B8．(单选)(2018·课标全国)卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送．如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于(可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105km ，运行周期为27天，地球半径约为6 400 km ，无线电信号的传播速度为3×108m/s)( )A ．0.1 sB ．0.25 sC ．0.5 sD ．1 s解析 由G Mm r 2＝mr(2πT )2得，r 3＝GM 4π2·T 2，则r 3同r 3月＝T 2同T 2月，即r 同＝3T 2同T 2月·r 月；同步卫星的周期T 同＝1天，代入数据得，r 同＝4.2×107m ；则t ＝同－r 地c＝0.24 s ，选项B 正确．答案 B9．(单选)(2018·北京)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R3T 2＝常数，知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，A 项错误；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，B 项正确；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GMm R 2＝4π2mRT 2，得R ＝3GMT 24π2，轨道半径都相同，C 项错误；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，D 项错误．答案 B10．(多选)(2018·江苏)2019年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家．如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( )A ．线速度大于地球的线速度B ．向心加速度大于地球的向心加速度C ．向心力仅由太阳的引力提供D ．向心力仅由地球的引力提供解析 由于飞行器与地球同步绕太阳做圆周运动，则周期相同，根据v ＝2πr T 可知A 项正确；由a ＝(2πT )2r.可知B 项正确；飞行器的向心力由地球和太阳的万有引力共同提供，C 、D 两项错误．答案 AB11．(多选)(2018·辽宁省大连市高三双基测试)我国自主研发的“北斗卫星导航系统”是由多颗卫星组成的，其中有5颗地球同步卫星．在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，如图所示，然后在Q 点通过改变卫星的速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则( )A ．该卫星的发射速度必定大于11.2 km/sB ．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度小于7.9 km/sC ．在轨道Ⅰ上，卫星在P 点的动能小于在Q 点的动能D ．在轨道Ⅱ上的运行周期大于在轨道Ⅰ上的运行周期解析 11.2 km/s 是第二宇宙速度，卫星发射速度v 只有满足7.9 km/s<v<11.2 km/s 才能沿椭圆轨道绕地球运动，A 项错误．卫星绕地球沿同步圆轨道运动的速度都小于7.9 km/s ，B 项正确．沿轨道Ⅰ由P 点运动到Q 点，万有引力对卫星做负功，动能减小，C 项错误．由开普勒行星运动第三定律可知，轨道半径或半长轴越大，运行周期越大，本题中轨道Ⅱ的直径大于轨道Ⅰ的长轴，所以卫星在轨道Ⅱ上运行周期大，D 项正确．答案 BD12．(单选)(2018·浙江省名校新高考研究联盟第一次联考)2019年10月25日，我国将第十六颗北斗卫星“北斗－G6”送入太空，并定点于地球静止轨道东经110.5°.由此，具有完全自主知识产权的北斗系统将首先具备为亚太地区提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力．其定位精度优于20 m ，授时精度优于100 ns.关于这颗“北斗－G6”卫星以下说法中正确的有( )A ．这颗卫星轨道平面与东经110.5°的经线平面重合B ．通过地面控制可以将这颗卫星定点于杭州正上方C ．这颗卫星的线速度大小比离地350 km 高的“天宫一号”空间站线速度要大D ．这颗卫星的周期一定等于地球自转周期解析 由题意知该卫星是一颗地球同步卫星，它的轨道平面与赤道平面重合，它的周期等于地球的自转周期，它离地高度大于350 km ，它的线速度要比离地高度等于350 km 的“天宫一号”空间站线速度要小，故只有选项D 正确．答案 D13．(多选)(2018·广东)如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的( )A ．动能大B ．向心加速度大C ．运行周期长D ．角速度小解析 飞船在轨道上做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，G Mm r 2＝m v2r ，v ＝GM r ，G Mm r 2＝ma 向，a 向＝GMr2，G Mm r 2＝mr 4π2T2，T ＝4π2r 3GM ，GMm r2＝mr ω2，ω＝GMr3，飞船由轨道1飞至轨道2上，轨道半径变大，则线速度变小，动能变小，向心加速度变小，周期变大，角速度变小，故C 、D 两项正确．答案 CD14．(2018·安徽六校联考)“天宫一号”是中国第一个目标飞行器，于2019年9月29日21时16分3秒在酒泉卫星发射中心发射，发射“天宫一号”的“长征二号F”T1型火箭加注约450吨的推进剂，火箭发射后腾空而起．设发射装备总质量为M ，从静止开始的不太长时间内做竖直方向的匀加速直线运动，经过时间t 上升高度h ，且发射装备总质量不变，重力加速度为g.求：(1)火箭发射经过时间t 时的速度大小； (2)火箭发射时的推力F 大小；(3)如已知地球半径为R ，求飞行器绕地球近地匀速圆周运动时的速率v′. 解析 (1)设火箭发射时的加速度为a ，有h ＝12at 2又v ＝at ，得v ＝2h t(2)由牛顿第二定律，得F －Mg ＝Ma 解得F ＝M(g ＋2h t2) (3)飞行器做近地匀速圆周运动时，设飞行器质量为m ，有 mg ＝m v′2R，解得v′＝gR2h t (2)M(g＋2ht2) (3)gR答案(1)。

人造卫星宇宙速度测试题及答案提示The document was prepared on January 2, 2021高中一年级（下学期）物理学科测试试卷（人造卫星 宇宙速度）测试时间：120分钟 满分：100分班级__________姓名__________成绩__________一、选择题（每题3分，共36分）1．宇宙飞船进人一个围绕太阳运行的近乎圆形轨道上运动，如果轨道半径是地球轨道半径的9倍，那么宇宙飞船绕太阳运行的周期是 （ ）（A ）3年（B ）9年（C ）27年（D ）81年2．人造卫星由于受大气阻力，轨道半径逐渐减小，则线速度和周期变化情况为 （ ）（A ）线速度增大，周期增大（B ）线速度增大，周期减小（C ）线速度减小，周期增大（D ）线速度减小，周期减小3．某一颗人造卫星（同步）距地面高度为h ，设地球半径为R ，自转周期为T ，地面处的重力加速度为g ，则该同步卫星线速度大小为 （ ）（A ） g h R )(+ （B ） 2π（h ＋R ）／T（C ） )(2h R g R + （D ）Rh4．如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送人同步圆轨道3。

轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）（A ）卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率（B ）卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度（C ）卫星在轨道1上经过Q 点时的加速度大于在轨道2上经过Q 点时的加速度（D ）卫星在轨道2上经过P 点时的加速度大于它在轨道3上经过P 点的加速度5．两颗人造地球卫星质量之比是1∶2，轨道半径之比是3∶1，则下述说法中，正确的是（ ）（A ）它们的周期之比是3∶1（B ）它们的线速度之比是1∶3（C ）它们的向心加速度之比是1∶9（D ）它们的向心力之比是1∶96．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则（ ）（A ）根据公式v ＝ωr ，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍（B ）根据公式F= mv 2/r ，可知卫星所需的向心力减小到原来的1／2（C ）根据公式F ＝GMm/r 2，可知地球提供的向心力将减小到原来的1／4（D ）根据上述B 和C 中给出的公式，可知卫星运动的线速度减小到原来的2／27．同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，它（ ）（A ）可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的（B ）只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值（C ）可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值（D ）只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的8．关于人造地球卫星与宇宙飞船的下列说法中正确的是 （ ）（A ）如果知道人造地球卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力恒量，就可算出地球质量（B ）两颗人造地球卫星，只要他们的绕行速率相等，不管它们的质量、形状差别有多大，它们的绕行半径和绕行周期就一定是相同的（C ）原来在同一轨道上沿同一方向绕行的人造卫星一前一后，若要后一卫星追上前面卫星并发生碰撞，只要将后者速率增大一些即可（D ）一只绕火星飞行的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出，并离开飞船，飞船因质量减小所受万有引力减小，故飞行速度减小9．在一个半径为R 的行星表面以初速度v 0竖直上抛一个物体，上升的最大高度为h ，若发射一个环绕该星球表面运行的卫星，则此卫星环绕速度的值为 （ ）（A ）02v h R （B ）0v h R （C ）02v hR （D ）条件不充分，无法求出 10．假设同步卫星的轨道半径是地球赤道半径的n 倍，则（ ）（A ）同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体的向心加速度的1/n 倍（B ）同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体的重力加速度的1/n 2倍（C ）同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体的重力加速度的n 倍（D ）同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体的向心加速度的n 2倍11．关于人造地球卫星，下列说法中正确的是 （ ）（A ）最小周期为g R /2π（R 是地球半径，g 为地球表面的重力加速度）（B ）同步人造地球卫星的周期为24小时（C ）人造地球卫星中的弹簧秤不能测任何物体的重量（D ）人造地球卫星的环绕速度为Rg 412．关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（ ）（A ）它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度（B）它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度（C）它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度（D）它是卫星在椭圆轨道上运行时的近地点的速度13．（选做）据观察，某行星的外围有一模糊不清的环，为了判断该环是连续物还是卫星群，又测出了环中各层的线速度v的大小与该层至行星中心的距离R，以下判断中正确的是（）（A）若v与R成正比，则环是连续物（B）若v与R成反比，则环是连续物（C）若v2与R成反比，则环是卫星群（D）若v2与R成正比，则环是卫星群14．（选做）可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道（）（A）与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆（B）与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆（C）与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的（D）与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是运动的二、填空题（每题4分，共24分）15．宇宙飞船正在离地面高度h＝R地的轨道上绕地球做匀速圆周运动，宇宙飞船的向心加速度a向=_________g地，在飞船舱内用弹簧秤悬挂一个质量为m 的物体，则弹簧秤的示数为_________。