(普查练习)第10课 人造卫星 宇宙速度-2023版新高考物理一轮【提分宝典】全考点普查随堂课后练

第10课　　　　　人造卫星　宇宙速度 普查与练习10　　　　　人造卫星　宇宙速度 1．比较卫星运行参量 a．利用G＝m＝mω2r＝m2r＝ma分析卫星运行参量 (1)(多选)(2020江苏，4分)甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍。下列应用公式进行的推论正确的有(　　) A．由v＝可知，甲的速度是乙的倍 B．由a＝ω2r可知，甲的向心加速度是乙的2倍 C．由F＝可知，甲的向心力是乙的 D．由＝k可知，甲的周期是乙的2倍 答案：CD 解析：甲的轨道半径是乙的2倍，根据万有引力提供向心力有F＝＝m＝ma，可得v＝，故＝＝，乙的速度是甲的倍；a＝，甲的向心加速度是乙的，故A项、B项错误。根据万有引力提供向心力有F＝，而甲、乙两颗人造卫星质量相等，甲的轨道半径是乙的2倍，可知甲的向心力是乙的，故C项正确。由开普勒第三定律＝k可知T＝，而甲的轨道半径是乙的2倍，可知甲的周期是乙的2倍，故D项正确。 (2)(2021河北，4分)“祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行，其周期为2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日。已知一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为(　　) A. B. C. D. 答案：D 解析：环绕天体m绕中心天体M做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，可得G＝mR，因此R＝，所以飞船绕火星的轨道半径r飞与同步卫星绕地球的轨道半径r同之比为＝＝＝，故D项正确，A项、B项、C项均错误。 b．以近地卫星、同步卫星和赤道上随地球一起自转的物体做圆周运动的特点为突破点比较三者运行参量 (3)(2023改编题，3分)如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体随地球自转做匀速圆周运动，b为在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径近似等于地球半径)，c为地球的同步卫星，则以下说法中正确的是(　　) A．a、b、c的向心加速度大小关系为ab＞ac＞aa B．a、b、c的角速度大小关系为ωa>ωb>ωc C．a、b、c的线速度大小关系为va<vb<vc D．a、b、c的周期大小关系为Ta<Tb＜Tc 答案：A 解析：对于放在赤道上的物体a和同步卫星c，运动的周期相同，即Ta ＝ Tc。根据a＝r，可知轨道半径大的同步卫星c具有更大的向心加速度，即ac＞aa；根据ω＝，可知赤道上的物体a和同步卫星c的角速度相同，即ωa＝ωc；根据v＝，可知轨道半径大的同步卫星c具有更大的线速度，即vc＞va；对于近地卫星b和同步卫星c，根据卫星做匀速圆周运动所需的向心力由地球对卫星的万有引力提供，有＝ma，得卫星的向心加速度为a＝，可知轨道半径大的同步卫星c的向心加速度小，即ac<ab；根据卫星做匀速圆周运动所需的向心力由地球对卫星的万有引力提供，有＝mω2r，得卫星的角速度为ω＝，可知轨道半径大的同步卫星c的角速度小，即ωc<ωb；根据卫星做匀速圆周运动所需的向心力由地球对卫星的万有引力提供，有＝m，得卫星的线速度为v＝，可知轨道半径大的同步卫星c的线速度小，即vc<vb；根据卫星做匀速圆周运动所需的向心力由地球对卫星的万有引力提供，有＝mr，得卫星的周期T＝2π，可知轨道半径大的同步卫星c的周期大，即Tc>Tb。由以上分析可得：a、b、c的向心加速度大小关系为ab＞ac＞aa，故A项正确。a、b、c的角速度大小关系为ωa＝ωc<ωb，故B项错误。a、b、c的线速度大小关系为vb＞vc>va，故C项错误。a、b、c的周期大小关系为Ta＝Tc>Tb，故D项错误。 c．卫星的发射和三个宇宙速度 (4)(2020北京，3分)我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是(　　) A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 答案：A 解析：当发射速度介于地球的第一和第二宇宙速度之间时，探测器将围绕地球运动，当发射速度大于地球的第二宇宙速度时，探测器将克服地球的引力在太阳系的范围内运动，火星在太阳系内，所以火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度，故A项正确，B项错误。根据万有引力提供向心力，有＝，解得第一宇宙速度为v1＝，所以火星的第一宇宙速度为v火＝v地＝v地，可得火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故C项错误。根据天体表面的重力近似等于万有引力，有＝mg，解得火星表面的