7.3专题：万有引力定律的应用（三）人造卫星 同步练-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

北山中学高一（下） 专题训练 高2026届物理备课组 万有引力定律的应用（三） 人造卫星与宇宙速度 【基础知识1】 近地卫星： 同步卫星： 赤道上的物体（考虑自转）： 【例】如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星．三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则(　　) A．ωA＝ωC<ωB B．TA＝TC<TB C．vA＝vC<vB D．aA＝aC>aB 【变式】（多选）a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，向心加速度为a1，b处于地面附近近地轨道上，正常运行速度为v1，c是地球同步卫星，离地心距离为r，运行速度为v2，向心加速度为a2，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的半径为R，则有(　　) A．a的向心加速度等于重力加速度g B．d的运动周期有可能是20 h C.＝ D.＝ 【基础知识2】宇宙速度 第一宇宙速度： 第二宇宙速度： 第三宇宙速度： 【例】 (多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是(　　) A.第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2 B.美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度 D.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 【变式】(多选)北京时间2017年4月21日消息，科学家们发现在大约39光年外存在一个温度适宜，但质量稍大于地球的所谓“超级地球”，它围绕一颗质量比太阳稍小的恒星运行。这颗行星的直径大约是地球的1.4倍，质量是地球的7倍。万有引力常量为G，忽略自转的影响。下列说法正确的是(　　) A.“超级地球”表面重力加速度大小是地球表面的 B.“超级地球”表面重力加速度大小是地球表面的倍 C.“超级地球”的第一宇宙速度大小是地球的倍 D.“超级地球”的第一宇宙速度大小是地球的 万有引力定律的应用（三）专项练习 1.（多选）下列关于同步通信卫星的说法正确的是(　　) A．各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的 B．同步通信卫星的角速度虽已确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大，高度降低，速率减小，仍同步 C．我国发射的某颗人造地球卫星的周期是114 min，它的高度比同步卫星低 D．同步通信卫星可以定点在上海的上空 2．(2020·全国卷Ⅱ)若一均匀球形星体的密度为ρ，引力常量为G，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是(　　) A. B. C. D. 3.（多选）假设若干年后，由于地球的变化，地球的半径变小，但地球的质量不变，地球的自转周期不变，则相对于现在(　　) A．地球表面的重力加速度变大 B．发射一颗卫星需要的最小发射速度变大 C．地球同步卫星距离地球表面的高度变大 D．地球同步卫星绕地球做圆周运动的线速度变大 4.（多选）如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。下列说法中正确的是(　　) A.卫星B的速度大小小于地球的第一宇宙速度 B.A、B的线速度大小关系为vA＞vB C.B、C的向心加速度大小关系为aB＜aC D.A、B、C周期大小关系为TA＝TC＞TB 5. (多选)2019年11月5日01时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第49颗北斗导航卫星。该卫星属倾斜地球同步轨道卫星，标志着北斗三号系统3颗倾斜地球同步轨道卫星全部发射完毕。倾斜地球同步轨道卫星是运转轨道面与地球赤道面有夹角的轨道卫星，它的运行周期与“同步卫星”相同(T＝24 h)，运动轨迹如图所示。关于该北斗导航卫星的说法正确的是(　　) A.该卫星与地球上某一位置始终相对静止 B.该卫星的高度与“同步卫星”的高度相等 C.该卫星运行速度大于第一宇宙速度 D.该卫星在一个周期内有2次经过赤道上同一位置 6.（多选）同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列关系式正确的是(　　) A.＝ B.＝()2 C.＝ D.＝ 7.我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”．设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面．已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为(　　) A．0.4 km/s B．1.8 km/s C．11 km/s D．36 km/s 8．(多选)(2019·东华高级中学期末)土星外层有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系，则下列判断正确的是(　　) A．若v2∝R，则该层是土星的卫星群 B．若v∝R，则该层是土星的一部分 C．若v∝，则该层是土星的一部分 D．若v2∝，则该层是土星的卫星群 9.国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为 2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为(　　) A.a2＞a1＞a3 B.a3＞a2＞a1 C.a3＞a1＞a2 D.a1＞a2＞a3 10.(多选)地球同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，地球的第一宇宙速度为v2，半径为R，则下列比例关系中正确的是(　　) A.＝ B.＝ C.＝ D.＝ 11.地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球同步卫星的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3。地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则(　　) A.F1＝F2＞F3 B.a1＝a2＝g＞a3 C.v1＝v2＝v＞v3 D.ω1＝ω3＜ω2 12.（多选）如图所示，牛顿在思考万有引力定律时就曾设想，把物体从高山上O点以不同的速度v水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远．如果抛出速度足够大，物体就不会落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星，则下列说法正确的是(　　) A．以v<7.9 km/s的速度抛出的物体可能落在A点 B．以v<7.9 km/s的速度抛出的物体将沿B轨道运动 C．以7.9 km/s<v<11.2 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动 D．以11.2 km/s<v<16.7 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动 13.利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信．目前地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为(　　) A．1 h B．4 h C．8 h D．16 h 14.已知某星球的质量是地球质量的81倍，半径是地球半径的9倍．已知地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，则若在该星球上发射一颗人造卫星，其发射人造卫星的速度最小是多少？ 15.如图所示，宇航员在某质量分布均匀的星球表面，从一斜坡上的P点沿水平方向以初速度v0抛出一小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q，斜面的倾角为α，已知该星球半径为R，引力常量为G，忽略星球自转的影响，求： (1)该星球表面的重力加速度大小； (2)该星球的密度； (3)该星球的第一宇宙速度． 积小流以成江海 第1页 共4页 积跬步以至千里 学科网（北京）股份有限公司 $$