课时检测训练17 人造卫星 宇宙速度-（Word练习）【勤径学升】2026年高考物理一轮总复习课时检测训练（人教版2019）

课时检测训练17　人造卫星　宇宙速度 对应学生用书P358 对点练1　卫星运行参量的分析 1.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 解析　近地轨道卫星的轨道半径稍大于地球半径，由万有引力提供向心力，可得G＝m，解得线速度v＝，由于地球静止轨道卫星的轨道半径大于近地轨道卫星的轨道半径，所以地球静止轨道卫星的线速度较小，选项B错误；由万有引力提供向心力，可得G＝mr，解得周期T＝2π，所以地球静止轨道卫星的周期较大，选项A正确；由ω＝，可知地球静止轨道卫星的角速度较小，选项C错误；由万有引力提供向心力，可得G＝ma，解得加速度a＝G，所以地球静止轨道卫星的加速度较小，选项D错误。 答案　A 2．(2023·山西卷)2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5 800 kg的物资进入距离地面约400 km (小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资(　　) A．质量比静止在地面上时小 B．所受合力比静止在地面上时小 C．所受地球引力比静止在地面上时大 D．做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大 解析　物体在低速(速度远小于光速)宏观条件下质量保持不变，即在空间站和地面质量相同，故A错误；设空间站离地面的高度为h，这批物资在地面上静止合力为零，在空间站所受合力为万有引力即F＝，在地面受地球引力为F1＝因此有F1>F，故BC错误；物体绕地球做匀速圆周运动时万有引力提供向心力＝mω2r，解得ω＝。这批物资在空间站内的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，因此这批物质的角速度大于同步卫星的角速度，同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，即这批物资的角速度大于地球自转的角速度，故D正确。故选D。 答案　D 3．两颗人造卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，周期之比TA∶TB＝8∶1，则(　　) A．轨道半径之比rA∶rB＝4∶1 B．线速度之比vA∶vB＝2∶1 C．角速度之比ωA∶ωB＝1∶4 D．向心加速度之比aA∶aB＝1∶4 解析　根据万有引力提供向心力，有G＝m＝mr＝mω2r＝ma，解得r＝，v＝，ω＝，a＝，依题意，可得rA∶rB＝4∶1，vA∶vB＝1∶2，ωA∶ωB＝1∶8，aA∶aB＝1∶16，故选A。 答案　A 4.(2024·江西卷)“嫦娥六号”探测器于2024年5月8日进入环月轨道，后续经调整环月轨道高度和倾角，实施月球背面软着陆。当探测器的轨道半径从r1调整到r2时(两轨道均可视为圆形轨道)，其动能和周期从Ek1、T1分别变为Ek2、T2。下列选项正确的是(　　) A.＝，＝ B.＝，＝ C.＝，＝ D.＝，＝ 解析　探测器在环月轨道做匀速圆周运动，则月球对探测器的万有引力提供向心力，设月球的质量为M，探测器的质量为m，则半径为r1时有G＝m＝mr1，半径为r2时有G＝m＝mr2，再根据动能Ek＝mv2，可得动能和周期的比值分别为＝，＝，故选A。 答案　A 对点练2　宇宙速度 5．某星球直径为d，宇航员在该星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度为h，若物体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为(　　) A． B．2v0 C． D． 解析　由题意可知，星球表面的重力加速度为g＝，根据万有引力定律可知G＝m，解得v＝，在星球表面重力等于万有引力G＝mg，解得v＝ ，故D正确。 答案　D 6.(多选)在一颗半径为地球半径0.8倍的行星表面，将一个物体竖直向上抛出，不计空气阻力。从抛出开始计时，物体运动的位移随时间关系如图(可能用到的数据：地球的半径为6 400 km，地球的第一宇宙速度取8 km/s，地球表面的重力加速度为10 m/s2)，则(　　) A.该行星表面的重力加速度为8 m/s2 B.该行星的质量比地球的质量大 C.该行星的第一宇宙速度为6.4 km/s D.该物体落到行星表面时的速率为30 m/s 解析　由题图可知，物体上升的最大高度为h＝64 m，上升的时间为t＝4 s，对于上升过程，由h＝t，得初速度为v0＝32 m/s，物体上升的加速度大小为g星＝＝8 m/s2，A正确；物体在行星表面受到的重力等于万有引力＝mg星，物体在地球表面受到的重力等于万有引力＝m′g，R＝0.8R地，解得M＝0.512M地，故行星的质量小于地球的质量，B错误；根据mg星＝m，地球表面mg＝m，得该行星的第一宇宙速度为v＝6.4×103 m/s，C正确；根据对称性可知，该物体落到行星表面时的速度大小与初速度大小相等，也为32 m/s，D错误。 答案　AC 7．星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2＝v1。已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。不计其他星球的影响，该星球的第二宇宙速度为(　　) A． B． C． D． 解析　该星球的第一宇宙速度满足：G＝m，在该星球表面处万有引力等于重力：G＝m，由以上两式得该星球的第一宇宙速度v1＝，则第二宇宙速度v2＝×＝，故A正确。 答案　A 8．如图所示，我国空间站核心舱“天和”在离地高度约为h＝400 km的圆轨道上运行期间，聂海胜等三名航天员在轨工作。假设“天和”核心舱做匀速圆周运动，地球半径R＝6 400 km，引力常量为G，可知(　　) A．“天和”核心舱内的航天员不受地球引力作用 B．聂海胜在轨观看苏炳添百米决赛比赛时间段内飞行路程可能超过79 km C．考虑到h远小于R，聂海胜可以记录连续两次经过北京上空的时间间隔T，利用公式ρ＝估算地球密度 D．“天和”核心舱轨道平面内可能存在一颗与地球自转周期相同的地球卫星 解析　“天和”核心舱内的航天员仍受到地球引力的作用，故A错误；由公式G＝m得贴近地球表面飞行的卫星的线速度v＝＝7.9 km/s，“天和”核心舱运行的线速度v1＝＜v＝7.9 km/s，苏炳添百米决赛比赛时间小于10 s，所以聂海胜在轨观看苏炳添百米决赛比赛时间段内飞行路程小于79 km，故B错误；北京不在赤道上，考虑到地球的自转的因素，若聂海胜记录连续两次经过北京上空的时间间隔T，该时间一定不是在较低的轨道上的“天和”核心舱做匀速圆周运动的周期，所以不能用ρ＝估算地球的密度，故C错误；由题意可知，“天和”核心舱的轨道半径和地球同步卫星的轨道半径不同，但其轨道平面内可能存在一颗与地球自转周期相同的地球卫星，故D正确。 答案　D 9．有两颗地球人造卫星，其中“墨子”号卫星在距离地面500 km高度的圆形轨道上运行，另一颗卫星北斗导航卫星G7，G7属于地球静止轨道卫星(高度约为36 000 km)。关于卫星以下说法中正确的是(　　) A．这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/s B．通过地面控制可以将北斗G7定点于杭州正上方 C．卫星“墨子”的周期比北斗G7的周期小 D．卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7的小 解析　第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度，所以这两颗卫星的运行速度均小于7.9 km/s, 故A错误；北斗G7只能定点于赤道正上方，故B错误；根据G＝ mr，可得T＝2π，r墨＜r北，卫星“墨子”的周期比北斗G7的周期小，故C正确；根据G＝ma，a＝，r墨＜r北，卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7的大，故D错误。故选C。 答案　C 10．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讯。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 解析　地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由开普勒第三定律＝k可知卫星离地球的高度应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，则卫星周期最小时，由几何关系可作出卫星间的位置关系如图所示。 卫星的轨道半径r＝＝2R，由＝得＝，解得T2≈4 h。 答案　B 11．如图所示，A、B为地球的两个轨道共面的人造卫星，运行方向相同，A为地球同步卫星，A、B卫星的轨道半径的比值为k，地球自转周期为T0。某时刻A、B两卫星距离达到最近，从该时刻起到A、B间距离最远所经历的最短时间为(　　) A． B． C． D． 解析　由开普勒第三定律得＝，设两卫星至少经过时间t距离最远，即B比A多转半圈，－＝nB－nA＝，又由A是地球同步卫星知TA＝T0，解得t＝。故选C。 答案　C 12.2021年10月16日神舟十三号载人飞船顺利发射升空，翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员开启了为期6个月的中国天宫空间站之旅。若空间站组合体做匀速圆周运动的轨道半径为r，地球质量为M，引力常量为G。 (1)求天宫空间站运动的加速度大小a。 (2)求天宫空间站运动的速度大小v。 (3)通过某小程序可以查询到中国空间站过境运行轨迹，经查询从2021年11月2日17：51：08到2021年11月3日18：03：40，这段时间内空间站绕地球共转过16圈。求空间站中的航天员在24 h内看到几次日出，并简要说明理由。 解析　(1)设空间站质量为m， 由牛顿第二定律得＝ma，解得a＝。 (2)由匀速圆周运动规律得＝m，得v＝。 (3)因为空间站每绕地球一圈，会看到一次日出，从题目所给数据，可知24 h空间站绕地球16圈，故可看到16次日出。 答案　(1)　(2)　(3)16次，理由见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$