人教版高一物理必修二同步测试：6.5宇宙航行+.doc

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）6.5 宇宙航行1．已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为( )A．3.5 km/s B．5.0 km/sC．17.7 km/s D．35.2 km/s2．在轨道上运行的人造地球卫星，若卫星上的天线突然折断，则天线将( )A．做自由落体运动B．做平抛运动C．和卫星一起绕地球在同一轨道上运行D．由于惯性沿轨道切线方向做直线运动3．如图6­5­8所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是( )图6­5­8A．根据v＝gr可知v A<v B<v CB．根据万有引力定律可知F A>F B>F CC．角速度ωA>ωB>ωCD．向心加速度a A<a B<a C4．星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度v2与其第一宇宙速度v1的关系是v2＝2v1.已知某星球的半径为r，表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的16，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为( )A.grB.1 6 grC.13gr D．13gr5．如图6­5­9所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )图6­5­9A．甲的向心加速度比乙的小B．甲的运行周期比乙的小C．甲的角速度比乙的大D．甲的线速度比乙的大6．把人造地球卫星的运动近似看做匀速圆周运动，则离地球越近的卫星( )A．质量越大B．万有引力越大C．周期越大D．角速度越大7．(多选)如图6­5­10所示，地球赤道上的物体A、近地卫星B和同步卫星C均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设A、B、C的运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则( )图6­5­10A．v1>v2>v3B．v1<v3<v2C．a1>a2>a3 D．a1<a3<a28．有两颗人造卫星，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，求这两颗卫星的：(1)线速度之比；(2)角速度之比；(3)周期之比；(4)向心加速度之比．9．国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上．设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为( )图6­5­11A．a2>a1>a3B．a3>a2>a1C．a3>a1>a2D．a1>a2>a310．(多选)为纪念伽利略将望远镜用于天文观测400周年，2009年被定为以“探索我的宇宙”为主题的国际天文年．我国发射的“嫦娥一号”卫星绕月球经过一年多的运行，完成了既定任务，于2009年3月1日16时13分成功撞月．如图为“嫦娥一号”卫星撞月的模拟图，卫星在控制点1开始进入撞月轨道．假设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为R，周期为T，引力常量为G.根据题中信息，以下说法正确的是( )图6­5­12A．可以求出月球的质量B．可以求出月球对“嫦娥一号”卫星的引力C．“嫦娥一号”卫星在控制点1处应减速D．“嫦娥一号”在地面的发射速度大于11.2 km/s11．如图6­5­13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( )图6­5­13A ．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，且小于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，其线速度将减小12．如图6­5­14所示，A 是地球同步卫星，另一个卫星B 的圆轨道位于赤道平面内，距离地面高度为h .已知地球半径为R ，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g ，O 为地球中心．图6­5­14(1)卫星B 的运行周期是多少？(2)如果卫星B 的绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A 、B 两卫星相距最近(O 、B 、A 在同一直线上)，求至少再经过多长时间，它们再一次相距最近？答案1 A2 C3 C4 C5 A6 D7 BD8 (1)由G Mm r 2＝m v 2r得v ＝GMr所以v 1∶v 2＝1∶2. (2)由G Mm r2＝m ω2r 得ω＝GM r 3所以ω1∶ω2＝1∶8.(3)由T ＝2πω得T 1∶T 2＝8∶1.(4)由G Mm r2＝ma 得a 1∶a 2＝1∶16.【答案】 (1)1∶2 (2)1∶8 (3)8∶1 (4)1∶169 D 10 AC 11 B12 (1)由万有引力定律和向心力公式得GMm（R＋h）2＝m4π2T2B(R＋h) ①G MmR2＝mg ②联立①②解得T B＝2π（R＋h）3R2g③(2)由题意得(ωB－ω0)t＝2π④由③得ωB＝gR2（R＋h）3⑤代入④得t＝2πR2g（R＋h）3－ω0.【答案】(1)2π（R＋h）3R2g(2)2πR2g（R＋h）3－ω0。

2016-2017学年新物理人教版必修2同步精品课堂第六章万有引力与航天6.5 宇宙航行1．中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。

预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。

如图4所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则( )A. 卫星a的角速度小于c的角速度B. 卫星a的加速度大于b的加速度C. 卫星a的运行速度大于第一宇宙速度D. 卫星b的周期大于24 h2．如图所示，卫星A、B、C在相隔不远的不同轨道上，以地心为中心做匀速圆周运动，且运动方向相同，若某时刻三颗卫星恰好在同一直线上，则当卫星B经过一个周期时，下列关于三颗卫星的位置说法中正确的是( )A. 三颗卫星的位置仍然在同一条直线上B. 卫星A位置超前于B，卫星C位置滞后于BC. 卫星A位置滞后于B，卫星C位置超前于BD.由于缺少条件，无法确定它们的位置关系3．2015年7月25日，我国发射的新一代北斗导航卫星，全部使用国产微处理器芯片（CPU），圆了航天人的“中国芯”之梦，该卫星在圆形轨道运行速度v满足（）A. v＜7.9km/sB. 7.9km/s＜v＜11.2km/sC. 11.2km/s＜v＜16.7km/sD. v＞16.7km/s4．有关人造地球卫星，下列说法正确的是（）A. 两颗轨道不同的卫星，其周期可能相等B. 周期相同的两颗卫星，其机械能一定相同C. 人造卫星环绕地球的运动周期可以等于70分钟D. 在椭圆轨道上运行的卫星，其机械能不守恒5．据报道，我国自主研制的“嫦娥二号”探月飞行器环月飞行的高度距离月球表面100km，“嫦娥三号”探月飞行器落月制动前环月飞行的高度约为15km，若它们环月运行时均可视为圆周运动，则 ( )A. “嫦娥三号”环月运行的周期比“嫦娥二号”长B. “嫦娥三号”环月运行的速度比“嫦娥二号”大C. “嫦娥三号”环月运行时向心加速度比“嫦娥二号”小D. “嫦娥三号”环月运行时角速度比“嫦娥二号”小6．如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点．已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是()A.物体A和卫星C具有相同大小的线速度B. 物体A和卫星C具有相同大小的加速度C. 卫星B在P点的加速度与卫星C在该点的加速度一定不相同D. 可能出现在每天的某一时刻卫星B在A的正上方7．（多选）科学家预测银河系中所有行星的数量大概为2万亿-3万亿之间。

§6.5 宇宙航行【针对训练】v 。

1、利用所学的知识，推导第一宇宙速度的表达式gR2、在某星球上，宇航员用弹簧称称得质量为m的砝码的重为F，乘宇宙飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得其环绕周期是T。

根据上述数据，试求该星球的质量3、地球的同步卫星距地面高h约为地球半径R的5倍，同步卫星正下方的地面上有一静止的物体A，则同步卫星与物体A的向心加速度之比是多少？若给物体A以适当的绕行速度，使A成为近地卫星，则同步卫星与近地卫星的向心加速度之比为多少？4、我们国家在1986年成功发射了一颗实用地球同步卫星，从1999年至今已几次将“神州”号宇宙飞船送入太空。

在某次实验中，飞船在空中飞行了36h,绕地球24圈。

那么同步卫星与飞船在轨道上正常运转相比较（）A：卫星运转周期比飞船大B：卫星运转速率比飞船大C：卫星运转加速度比飞船大D：卫星离地高度比飞船大5、甲、乙两颗人造地球卫星在同一轨道平面上的不同高度处同向运行，甲距地面高度为地球半径的0.5倍，乙甲距地面高度为地球半径的5倍，两卫星在某一时刻正好位于地球表面某处的正上空，试求：（1）两卫星运行的速度之比；（2）乙卫星至少经过多少周期时，两卫星间的距离达到最大？6、一宇航员在某一行星的极地着陆时，发现自己在当地的重力是在地球上重力的0.01倍，进一步研究还发现，该行星一昼夜的时间与地球相同，而且物体在赤道上完全失去了重力，试计算这一行星的半径R。

7、侦察卫星通过地球两极上空的圆轨迹运动，他的运行轨道距地面高度为h，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部拍摄下来，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R ，地面处重力加速度为g ，地球自转周期为T ）8．登月火箭关闭发动机在离月球表面112km 的空中沿圆形轨道运动，周期是120.5min,月球的半径是1740km ，根据这组数据计算月球的质量和平均密度。

第五节 人造卫星 宇宙速度●本节教材分析本节教材重点讲述了人造地球卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，应使学生确切地理解，第一宇宙速度是卫星轨道半径等于地球半径时，即卫星在地面附近，环绕地球做匀速圆周运动的速度，当轨道半径r 大地球半径时，卫星绕地球做匀速圆周运动的速度变小.在实际教学时，学生常据课本图6—4所描述的情况得出离地球表面越高的地方，其运行速度越大的错误结论，对此可向学生说明：卫星在椭圆轨道上运行时，它在各点的速度大小是不同的，在近地点速度最大，以后逐渐就小，在远地点速度最小.虽然公式rGM v 只适用于描述做匀速圆周运动的卫星，但是由椭圆轨道上卫星的运行情况，也可以大致印证当r 变大时，v 变小.●教学目标一、知识目标1.了解人造卫星的有关知识.2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.3.了解行星、恒星和星系等概念，知道宇宙的几个主要天体层次.4.了解宇宙大爆炸理论.通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力.1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情.2.通过简述宇宙的产生过程，使学生明确宇宙将如何演化下去的问题需要我们不断地去探索增强学生学习物理的兴趣.●教学重点1.第一宇宙速度的推导.2.运行速率与轨道半径之间的关系.●教学难点运行速率与轨道半径之间的关系.●教学方法1.关于第一宇宙速度和地球同步卫星轨道的教学，采用电教法、推导法、归纳法、讲授法等综合教法进行.2.关于天体的几个层次的教学，采用电教法、讲授法进行.●教学用具投影片、CAI 课件（牛顿描绘的人造卫星原理图）、有关天体的录像资料.●教学过程用投影片出示本节课的学习目标.1.了解人造卫星的有关知识.2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.3.了解行星、恒星和星系等概念，知道宇宙的几个主要天体层次.4.了解宇宙大爆炸理论.●教学步骤1.问：在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同学生：它们的落地点不同，速度越大，落地点离山脚越远.因为在同一座高山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移大，所以落地点也较远. 教师：假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？学生进行猜想.教师总结，并用多媒体模拟.如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用，那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿曾设想过：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星.2.引入：那么人造卫星的轨道半径和它的运动速率之间有什么关系呢？本节课我们就来1.设一颗人造卫星沿圆形轨道绕地球运转.学生：由卫星所受地球的万有引力来提供.学生：r v m rMm G 22= ③所以我们得到rGM v = 教师：在公式中，M 为地球质量，G 为引力恒量，r 为卫星轨道半径.此式为卫星绕地球正常运转的线速度的表达式.2.讨论v 与r学生：由于GM 一定，r 越小，线速度v 越大，反之，r 越大，v 越小.教师：由此我们得到：距地面越高的卫星运转速率越小.那么，是向高轨道发射困难，学生：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难，因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的引力做更多的功.3.对于靠近地面运行的人造卫星，求解它绕地球的速率.①学生解答.②在多媒体实物投影仪上抽查展示解题过程.对于靠近地面运行的人造卫星，可以认为此时的r 近似等于地球的半径R ，则③教师：这个速度就是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度. 4.第一宇宙速度v =7.9km/s一是发射卫星进入最低轨道所必须具有的最小速度.二是卫星进入轨道正常运转的最大环绕速度，即所有卫星的环绕速度均小于7.9km/s.过渡：如果卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s,此时卫星的运行轨道又如何呢？5.①当人造卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s,而小于11.2 km/s,它绕地球运动的轨迹就不是圆形，而是椭圆.②当物体的速度等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行，这个速度叫做第二宇宙速度，也叫脱离速度.③达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力，如果使卫星的速度等于或者大于16.7km/s,这个速度叫做第三宇宙速度.(二）用多媒体放映“航天技术的发展和宇宙航行”的录像资料，使学生了解我国在航天技术上所取得的巨大成就.教师：在万有引力的应用中，我们谈到了利用万有引力定律发现了海王星和冥王星，本1.学生阅读课文.2.学生总结天体的层次.3.用多媒体展示天体各层次的实例.4.宇宙大爆炸理论认为：宇宙起源于约二百亿年前的一次大爆炸，爆炸初期，宇宙中现在可以看到的所有物质都聚积在一起，宇宙的密度非常大，温度非常高，随着宇宙的不断膨胀，温度逐渐下降.星系、恒星、行星、生命等逐渐形成，直至现在我们所处的这个宇宙.现代观测表明，除了银河系附近几个星系外，几乎所有的星系都在远离银河系，而且远离的速度与距离成正比，这说明宇宙在膨胀着，这一事实为宇宙大爆炸理论奠定了基础.②学生据课文内容，想象今后的宇宙将怎样发展演化下去.③教师：有关宇宙是怎样产生的，又将如何演化下去等问题还有许多课题需要我们不断地去研究、探索，希望同学们努力学习，将来投入到这一研究中.1.发射一个用来转播电视节目的同步卫星，应使它与地面相对静止，已知地球半径为6400km,2.宇航员坐在人造卫星里，试说明卫星在发射过程中人为什么会产生超重现象？当卫星1.第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s2.第二宇宙速度（脱离速度）v2=11.2km/s3.第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7km/s2.行星—恒星—星团—星系—（一）课本P110练习二的（3），（4），（5），（6），（7）.1.要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度是 km/s.要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，必须使它的轨道速度等于或大于 km/s ，要使它飞行到太阳系以外的地方，它的速度必须等于或大于 km/s. 2.A. B.C.D.3.在环绕地球运行的宇宙飞船的实验舱内，下面几项实验中可以正常进行的是A.用天平称物体的质量B.C.上紧闹钟上的发条D.4.某行星的卫星，在靠近行星的轨道上飞行，若要计算行星的密度，需要测出的物理量A.行星的半径B.C.卫星运行的线速度D.5.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B.两颗人造地球卫星，只要它们的绕行速率相等，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一卫星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，6.某人造卫星距地面的高度为h ，地球半径为R ，质量为M ，地面重力加速度为g ，万有引力恒量为G .（1）试分别用h 、R 、M 、G 表示卫星的周期T 、线速度v 和角速度ω.（2）试分别用h 、R 、g 表示卫星的周期T 、线速度v 和角速度ω.7.从地球发出的光讯号垂直于地面发射，讯号到达月球表面时正好能垂直射向水平月面，经反射返回地球被吸收，光速为c ，光讯号往复经历的时间为t ,地球的半径为R ，月球的半径为r ,月球绕地球转动的周期为T ，试求地球的质量.1.7.9 11.2 16.72.BC3.CD4.D5.AB6.(1) 33)(;;)(2h R GM h R GM v GM h R T +=+=+=ωπ （２）33)(;;)(2h R g R h R g R v g h R R T +=+=+=ωπ7.)22(2322ct r R GT ++π1.具有第一宇宙速度的人造地球卫星的周期是 秒，要想发射一颗周期为80分2.关于人造地球卫星，下列说法正确的是 （已知地球半径6400 km A.B.运行的速率可能等于8km/sC.D.运行的周期可能等于80min3.假设同步卫星的轨道半径是地球轨道半径的nA.同步卫星的向心加速度是赤道上物体向心加速度的（n +1B.同步卫星的向心加速度是赤道上物体向心加速度的nC.同步卫星的向心加速度是赤道上物体加速度的21n D.同步卫星的向心加速度是赤道上物体重力加速度的n4.两颗人造卫星A 和B 的质量之比为1∶2，它们的轨道半径之比为3∶1，某时刻它们A.线速度之比v A ∶v B =1∶3B.向心加速度之比a A ∶a B =1∶3C.向心力之比F A ∶F B =1∶18D.周期之比T A ∶T B =3∶15.宇宙飞船进入一个围绕太阳运行的近似圆形的轨道上运动，设地球绕太阳运行的周期为a ,如果轨道半径是地球轨道半径的9A.3aB.9aC.27aD.81a6.我国在1984年4月8日成功发射了一颗试验通讯卫星.1986年2月1日又成功地发射了一颗实用通讯卫星.这两颗卫星都是地球同步卫星，设这二颗卫星运行周期之比21T T A =,轨道半径比21R R B =，角速度之比21ωω=C .向心加速度之比21a a D =,A.A =B =C =D =1B.A =B =1;C =D =2C.A =B =2;C =D =1D.A =B =C =D =21.5075;不可能2.C3.B4.C5.C6.A。

高中物理学习材料桑水制作能力提升1．(重庆一中12～13学年高一下学期期中)“奋进”号宇航员斯蒂法尼斯海恩·派帕在一次太空行走时丢失了一个工具包，关于工具包丢失的原因可能是( )A．宇航员松开了拿工具包的手，在万有引力作用下工具包“掉”了下去B．宇航员不小心碰了一下“浮”在空中的工具包，使其速度发生了变化C．工具包太重，因此宇航员一松手，工具包就“掉”了下去D．由于惯性，工具包做直线运动而离开了圆轨道答案：B2.如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点。

已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是( )A．物体A和卫星C具有相同大小的线速度B．物体A和卫星C具有相同大小的加速度C．卫星B在P点的加速度与卫星C在该点的加速度一定相同D．卫星B在P点的线速度与卫星C在该点的线速度一定相同答案：C解析：物体A和卫星B、C周期相同，故物体A和卫星C角速度相同，但半径不同，根据v＝ωR可知二者线速度不同，A项错；根据a＝Rω2可知，物体A和卫星C向心加速度不同，B项错；根据牛顿第二定律，卫星B和卫星C在P点的加速度a＝GMr2，故两卫星在P点的加速度相同，C项正确；卫星C做匀速圆周运动，万有引力完全提供向心力，卫星B轨道为椭圆，故万有引力与卫星C所需向心力不相等，二者线速度一定不相等，D项错。

3．(保定市高阳中学12～13学年高一下学期期中)美国地球物理专家通过计算可知，因为日本的地震导致地球自转快了 1.6μs(1s 的百分之一)，通过理论分析下列说法正确的是( )A．地球赤道上物体的重力会略变小B．地球赤道上物体的重力会略变大C．地球同步卫星的高度略调小D．地球同步卫星的高度略调大答案：AC4.2011年4月10日，我国成功发射了第八颗北斗导航卫星，完善了我国独立研发的北斗导航系统，第八颗北斗导航卫星定位在距离地面36000km的同步轨道上。