作业07 宇宙航行-2023年【暑假分层作业】高一物理（人教版2019必修2+必修3第九章、第十章+选择性必修第一册第一章）

作业07 宇宙航行 一、宇宙速度 1．第一宇宙速度的推导 (1)已知地球质量m地和半径R，物体在地面附近绕地球的运动可视作 运动， 提供物体运动所需的向心力，轨道半径r近似认为等于 ，由＝m，可得v＝. (2)已知地面附近的重力加速度g和地球半径R，由 ＝m得：v＝. 2．三个宇宙速度及含义 数值 意义 第一宇宙速度 7.9 km/s 物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度 第二宇宙速度 11.2 km/s 在地面附近发射飞行器使其克服地球引力，永远离开地球的最小地面发射速度 第三宇宙速度 16.7 km/s 在地面附近发射飞行器使其挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小地面发射速度 二、判断卫星变轨时速度、加速度变化情况的思路 1．判断卫星在不同圆轨道的运行速度大小时，可根据“越远越慢”的规律判断． 2．判断卫星在同一椭圆轨道上不同点的速度大小时，可根据开普勒第二定律判断，即离中心天体越远，速度越小． 3．判断卫星为实现变轨在某点需要加速还是减速时，可根据离心运动或近心运动的条件进行分析． 4．判断卫星的加速度大小时，可根据a＝＝G判断． 三、地球同步卫星 同步卫星的特点 (1)定周期：所有同步卫星周期均为T＝24 h. (2)定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东． (3)定高度：由G＝m(R＋h)可得，同步卫星离地面高度为h＝－R≈ 3.58×104 km≈6R. (4)定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度大小、角速度均不变． (5)定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小不变． 一、单选题 1．神舟十五号载人飞船入轨后，于2022年11月30日5时42分，成功对接于空间站天和核心舱前向端口，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是（　　） A．天和舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力 B．组合体绕地球做圆周运动的速度比地球同步卫星的大 C．组合体绕地球做圆周运动的速度略大于第一宇宙速度 D．宇航员在空间站中利用单摆周期公式可以完成空间站所在位置处重力加速度的测量 2．一颗在赤道平面内自西向东绕地球做圆周运动的近地卫星P，在某时刻处于地面上一标志性建筑物Q的正上方，P做圆周运动的半径可近似看作地球半径，周期为85min，考虑地球自转，则（　　） A．P的角速度大小小于Q角速度大小 B．P的向心加速度大小等于Q的向心加速度大小 C．经过5分钟，P处于Q的东侧 D．经过85分钟，P处于Q的正上方 3．太空行走又称为出舱活动。狭义的太空行走即指航天员离开载人航天器乘员舱进入太空的出舱活动。我国航天员已经实现了多次太空行走。关于太空行走，下列说法正确的是（　　） A．航天员在太空行走时所受合外力为零 B．航天员在太空行走时处于完全失重状态 C．航天员在太空行走时可模仿游泳向后划着前进 D．若航天员在太空行走时与连接航天器的安全绳脱离，航天员会立刻高速飞离航天器 4．如图所示，是同一轨道平面内的三颗人造地球卫星，下列说法正确的是（　　） A．根据万有引力定律，可知线速度 B．根据万有引力定律，可知向心力 C．角速度 D．向心加速度 5．2023年2月23日19时49分，由航天科技集团一院研制的长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，将中星26号卫星顺利送入预定轨道。中星26号卫星是一颗地球静止轨道高通量宽带通信卫星，标志着我国进入了卫星互联网的全新阶段。已知地球自转周期为T，地球半径为R，地面重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．中星26号卫星绕地球运行过程中里面的科学仪器不受重力作用，处于完全失重状态 B．中星26号卫星绕地球运行的角速度大于静止于赤道上物体的角速度 C．中星26号卫星距离地面的高度为 D．中星26号卫星发射速度一定大于第一宇宙速度 6．中国空间站在轨运行周期为1.54h，地球半径为6400km，重力加速度取9.8m/s2。在2022年，曾经两次遭遇星链卫星的恶意靠近，为避免不必要的损失，中国空间站不得不通过变轨积极规避。首先变轨到更高的轨道（A到B过程），待星链卫星通过之后，再回到原运行轨道（C到D过程）。已知卫星运行方向与地球自转方向相同，下列说法正确的是（　　）    A．空间站距地面的高度大约400km B．第一次加速后的速度比第二次加速后的速度小 C．变轨避险的过程，空间站先经过两次减速进入更高轨道，再经过两次加速回到原轨道 D．空间站轨道如果在赤道平面内，一天内经赤道上空同一位置最多16次 7．如图所示，A为地球表面赤道上随地球自转的物体，B为轨道在赤道平面内的气象卫星，C为在赤道上空的地球