专题13 人造卫星相关物理量的分析 2021年高考物理二轮专题解读与训练

专题13 人造卫星相关物理量的分析 一、单选题 1．石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料,它的发现使“太空电梯”的制造成为可能,人类将有望通过“太空电梯”进入太空。设想在地球赤道平面内有一垂直于地面延伸到太空的轻质电梯,电梯顶端可超过地球的同步卫星A的高度延伸到太空深处,这种所谓的太空电梯可用于降低成本地发射绕地人造卫星。如图所示,假设某物体B乘坐太空电梯到达了图示的位置并停在此处,与同高度运行的卫星C相比较（ ） A．B的角速度大于C的角速度 B．B的线速度小于C的线速度 C．若B突然脱离电梯，B将做离心运动 D．B的向心加速度大于A的向心加速度 【答案】B 【解析】AB．由图可知C的周期小于同步卫星的周期即小于B的周期，则C的角速度大于B的角速度,由： 知C的线速度大，则A错误，B正确 C．若B突然脱离电梯，因其线速度小于同轨道的卫星的线速度，则所需向心力小于万有引力,做近心运动.则C错误. D．因同步卫星A与B的角速度相同，故根据： 可知A的向心加速度大于B的向心加速度，故D错误. 2．据报道，嫦娥二号探月卫星将于2009年前后发射，其环月飞行的高度距离月球表面100km，所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km的嫦娥一号更加翔实。若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示。设嫦娥一号环月运行的周期为T1，嫦娥二号环月运行的周期为T2，则（ ） A．T1＞T2 B．T1＜T2 C．T1=T2 D．无法比较T1、T2的大小 【答案】A 【解析】设嫦娥探月卫星离地面距离等于地心的距离分别为r1、r2，地球的质量为M，万有引力常量为G，根据万有引力提供向心力：，解得：，由图可知，r1＞r2，代入T的公式可以看出，半径r越大，它的周期越大，故T1＞T2，故A正确，BCD错误。 3．2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程．某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球．设“玉兔”质量为m，月球为R，月面的重力加速度为g月．以月面为零势能面．“玉兔”在h高度的引力势能可表示为，其中G为引力常量，M为月球质量，若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为（ ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】根据万有引力提供向心力，得： 在月球表面上，由重力等于万有引力，则得： 即有GM=g月R2 “玉兔”绕月球做圆周运动的动能 联立以上三式解得： 玉兔”在h高度的引力势能为 根据功能关系得：从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为 故应选B． 4．若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的p倍，半径为地球的q倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的（ ） A．倍 B．倍 C．倍 D．倍 【答案】C 【解析】根据万有引力提供向心力，可得卫星的环绕速度，故，选项C正确． 5．有、、、四颗地球卫星，还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，处于地面附近的近地轨道上做圆周运动，是地球同步卫星，是高空探测卫星，各卫星排列位置如圈所示，则有（ ） A．的向心加速度等于重力加速度 B．在相同时间内转过的弧长最长 C．在4h内转过的圈心角是 D．的运动周期可能是 【答案】D 【解析】A、a受到万有引力和地面支持力，由于支持力等于重力，与万有引力大小接近，所以向心加速度远小于重力加速度，选项A错误； B、由 知b的线速度最大，则在相同时间内b转过的弧长最长，选项B错误； C、c为同步卫星，周期24h，在4 h内转过的圆心角 ，故C错误； D、由 可知轨道半径越大，则周期越大，所以d的周期应该大于同步卫星的周期24h，所以d的周期可能等于30h，故D正确； 故选D 6．埃隆·马斯克首次对媒体透露了在火星建立社区的“火星移民”计划．假设火星移民通过一代又一代坚韧不拔的努力，不仅完成了“立足”火星的基本任务，而且还掌握了探测太空的完整技术．已知火星半径是地球半径的，火星质量是地球质量的，在地球上发射人造地球卫星时的最小发射速度为v，则火星人在火星上发射人造火星卫星时的最小发射速度为（ ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】根据万有引力提供向心力得：，解得最小的发射速度为：，因为火星半径是地球半径的，火星质量是地球质量的，则火星上发射的最小速度是地球上的倍，即v，故B正确，ACD错误． 7．如图所示，人造卫星A、B在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动，已知A、B连线与A、O连线间的夹角最大为，则卫星A、B的角速度之比等于（ ） A．