4.人造卫星 宇宙速度（分层作业）物理教科版必修第二册

3.4 人造卫星 宇宙速度 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越大 B．只要知道两个物体的质量和两个物体之间的距离，就可以由F＝G计算物体间的万有引力 C．第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度 D．若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体可绕太阳运行 【答案】D 【详解】A．行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，根据开普勒第二定律可知，离太阳越远，运行速率越小，故A错误； B．万有引力定律适用于可以视为质点的两个物体，当两物体间的距离趋近于零时，不再适用，故B错误； C．第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度，故C错误； D．若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体脱离了地球的束缚，但没有脱离太阳的束缚，故物体可绕太阳运行，故D正确。 故选D。 2．不可回收的航天器不再使用后，将成为太空垃圾。处理太空垃圾的方式通常有两种：一种方式是让它们回落地球，并在大气中燃尽；另一种方式是将它们推入更高的轨道，使其远离其它正常运行的卫星。图是在地球附近的太空垃圾示意图，下列说法正确的是（　　） A．离地面越近的太空垃圾运行角速度越小 B．离地面越远的太空垃圾运行周期越大 C．太空垃圾可能会与同一轨道上同向飞行的航天器相撞 D．由于稀薄大气的影响，会使太空垃圾速度减小，轨道半径增大 【答案】B 【详解】ABC．太空垃圾绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得 解得 ， 可知离地面越近的太空垃圾运行角速度越大，离地面越远的太空垃圾运行周期越大，太空垃圾在同一轨道上同向飞行的航天器角速度相同，不可能相撞，故AC错误，B正确； D．由于稀薄大气的影响，会使太空垃圾速度减小，使得万有引力大于所需的向心力，做近心运动，轨道半径减小，故D错误。 故选B。 3．绕太阳运行的轨道为椭圆的莱蒙-泛星彗星C/2021F1于2022年4月6日到达近日点，与太阳距离恰为1个天文单位（即地球与太阳的距离）。若忽略地球和慧星间的引力作用，当该彗星经过近日点时（　　） A．与地球的线速度大小相等 B．与地球的加速度大小相等 C．与地球所受太阳引力大小相等 D．速度为其运行过程的最小值 【答案】B 【详解】A．彗星经过近日点时做离心运动线速度大于地球的线速度，A错误； B．彗星和地球的加速度都由万有引力产生，彗星经过近日点时到太阳的距离与地球到太阳的距离相等，加速度大小相等，B正确； C．彗星与地球到太阳的距离相等，但质量不同，所受太阳引力大小不相等，C错误； D．经过近日点时速度为其运行过程的最大值，D错误； 故选B。 4．我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高，极大丰富了我国自主对地观测数据源，为现代农业、防灾减灾、环境监测等领域提供了可靠稳定的卫星数据支持。系列卫星中的“高分三号”的轨道高度约为755km，“高分四号”的轨道为高度约的地球同步轨道。若将卫星的运动均看作是绕地球的匀速圆周运动，则（　　） A．“高分三号”的运行周期大于24h B．“高分三号”的向心加速度大于9.8m/s2 C．“高分四号”的运行角速度大于地球自转的角速度 D．“高分三号”的运行速度大于“高分四号”的运行速度 【答案】D 【详解】A．根据万有引力提供向心力可知 解得 因此轨道半径越高，周期就越长，故“高分三号”的运行周期小于“高分四号”，即小于24h，故A错误； B．贴着地球表面运行的人造卫星，有 设高分三号的向心加速度为a，则 因为 所以可知 即“高分三号”的向心加速度大于9.8m/s2，故B错误； C．“高分四号”处在地球同步轨道上，因此其运行角速度等于地球自转角速度，故C错误； D．根据万有引力提供向心力可知 解得 可知半径越大，速度越小，故“高分三号”的运行速度大于“高分四号”的运行速度，故D正确。 故选D。 5．我国北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段由若干地球静止轨道卫星A（GEO）、倾斜地球同步轨道卫星B（IGSO）和中圆地球轨道卫星C（MEO）组成，如图所示。设三类卫星都绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径关系为。下列说法正确的是（　　） A．A的线速度比B的小 B．A的角速度比C的大 C．B和C的周期之比为 D．B和C的线速度之比为 【答案】D 【详解】AD．根据万有引力提供向心力有 解得 由于轨道半径的关系为 可得，B和C的线速度之比为 A与B的线速度大小相等，故A错误，D正确； B．根据万有引力提供向心力有 解得 由于轨道半径的关系为 可知，A的角速度比C的小，故B错误； C．根据万有引力提供向心力有 解得 由于轨道半径的关系为 可得，B和C的周期之比为 故C错误。 故选D。 6．“嫦娥三号”在月球表面释放出“玉兔”