(练习)课后素养落实13 万有引力定律的应用 人类对太空的不懈探索-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)

课后素养落实(十三)　万有引力定律的应用　人类对太空的不懈探索 (建议用时：40分钟) 考点一　天体质量和密度的计算 1．2019年10月5日，我国在太原卫星发射中心用“长征四号丙”运载火箭，成功将“高分十号”卫星发射升空。其地面像元分辨率最高可达亚米级，主要用于国土普查、土地确权、路网设计、农作物估产和防灾减灾等领域。“高分十号”卫星绕地球运转的轨道半径是R1、周期是T1，而地球绕太阳运转的轨道半径是R2、周期是T2。若将两者的运转均视为匀速圆周运动，则地球质量与太阳质量之比是(　　) A． B． C． D． A　[地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有：＝M地R2；“高分十号”卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有：＝mR1；联立解得地球质量和太阳质量之比：＝，故A正确，B、C、D错误。] 2．2018年2月，我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318＋0253”，其自转周期T＝5.19 ms。假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为6.67×10－11 N·m2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为(　　) A．5×109kg/m3 B．5×1012kg/m3 C．5×1015kg/m3 D．5×1018kg/m3 C　[脉冲星自转，边缘物体m恰对星体无压力时万有引力提供向心力，则有G＝mr，又M＝ρ·πr3，整理得密度ρ＝＝ kg/m3≈5.2×1015kg/m3。] 考点二　人造卫星上天 3．(2020·天津高考)北斗问天，国之夙愿。我国“北斗三号”系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星(　　) A．周期大 B．线速度大 C．角速度大 D．加速度大 A　[本题考查万有引力定律的应用。卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供其做圆周运动的向心力，根据万有引力定律有G＝m＝mω2R＝mR＝ma，解得线速度v＝，角速度ω＝，向心加速度a＝，周期T＝2π，可知v、ω、a随轨道半径的增大而减小，周期T随轨道半径的增大而增大，故A正确。] 4．如图所示，A、B、C三颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，已知三颗卫星的质量关系为mA＝mB＜mC，轨道半径的关系为rA＜rB＝rC，则三颗卫星(　　) A．线速度大小关系为vA＜vB＝vC B．加速度大小关系为aA＞aB＝aC C．向心力大小关系为FA＝FB＜FC D．周期关系为TA＞TB＝TC B　[人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，则有＝＝ma＝，解得v＝，a＝，T＝，由题意有rA＜rB＝rC，因此可知线速度大小关系为vA＞vB＝vC，加速度大小关系为aA＞aB＝aC，周期关系为TA＜TB＝TC，根据F向＝、mA＝mB＜mC和rA＜rB＝rC可知FA＞FB，FB＜FC，无法比较A、C的向心力大小。故选项B正确，A、C、D错误。] 5．(2020·四川成都期末)如图所示是微信启动的界面，该照片由我国新一代静止轨道卫星“风云四号”拍摄，见证着科学家15年的辛苦和努力。下列说法正确的是(　　) A．“风云四号”可能经过无锡正上空 B．“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度 C．与“风云四号”同轨道的卫星运动的动能都相等 D．“风云四号”的运行速度大于7.9 km/s B　[由题可知，“风云四号”卫星是地球同步卫星，而同步卫星只能在赤道正上空，且高度保持不变，故A错误；根据＝man，得an＝，其中G为引力常量，M为地球质量，r为轨道半径，因“风云四号”卫星的轨道半径小于月球的轨道半径，故“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度，故B正确；与“风云四号”同轨道的卫星都是同步卫星，故线速度大小一定相等，但不知道各个卫星的质量是否相等，根据Ek＝mv2知动能不一定相等，故C错误；卫星围绕地球表面运行的最大线速度是7.9 km/s，此时它的轨道半径等于地球半径，而“风云四号”的轨道半径大于地球半径，根据v＝可知，其线速度小于7.9 km/s，故D错误。] 6．同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，它(　　) A．可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值 B．可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的 C．只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值 D．只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的 D　[同步卫星的轨道在赤道正上方，且线速度、角速度、向心加速度、周期和离地高度都是一定的。故选D。] 考点三　宇宙速度 7．关于第一宇宙速度，下面说法正确的是(　　) A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C．它的大小