第七章 第四节 宇宙航行-【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第二册五维课堂课时作业word（人教版）

[合格考练] 1．以下关于宇宙速度的说法中正确的是(　　) A．第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最小速度 B．第一宇宙速度是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 C．地球同步卫星的线速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 D．地球上的物体无论具有多大的速度都不可能脱离太阳的束缚 解析：B　[根据v＝可知，第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最大速度，是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度，选项A错误，选项B正确；地球同步卫星的线速度小于第一宇宙速度，更小于第二宇宙速度，选项C错误；地球上的物体的速度若大于第三宇宙速度即可脱离太阳的束缚，选项D错误．] 2.在地球的卫星中有两类卫星的轨道比较特殊，一是极地卫星，二是同步卫星．已知某极地卫星的运行周期为12 h，则下列关于对极地卫星和同步卫星的描述正确的是(　　) A．该极地卫星的运行速度一定小于同步卫星的运行速度 B．该极地卫星的向心加速度一定大于同步卫星的向心加速度 C．该极地卫星的发射速度一定大于同步卫星的发射速度 D．该极地卫星和同步卫星均与地面相对静止 解析：B　[由G＝m＝ma得v＝，a＝，同步卫星的周期为24 h，则同步卫星的周期大于极地卫星的周期，由周期与轨道半径的关系知，同步卫星的轨道半径较大，则同步卫星的线速度较小，加速度较小，故A错误、B正确；同步卫星的高度高，所以同步卫星的发射速度大，C错误；极地卫星不是地球同步卫星，所以相对于地面不静止，D错误．] 3．(多选)北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS)，北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星．关于这些卫星，以下说法正确的是(　　) A．5颗同步卫星的轨道半径都相同 B．5颗同步卫星的运行轨道必定在同一平面内 C．导航系统所有卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度 D．导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小 解析：AB　[同步卫星位于赤道平面内，轨道半径都相同，选项A、B正确；第一宇宙速度是最大的环绕速度，导航系统所有卫星的运行速度都小于第一宇宙速度，选项C错误；根据G＝mr，得T＝，导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越大，选项D错误．] 4．某飞船进入离地面343 km的圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小(　　) A．等于7.9 km/s B．介于7.9 km/s和11.2 km/s之间 C．小于7.9 km/s D．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间 解析：C　[由万有引力提供向心力得＝，v＝.由于轨道半径r大于地球半径R，所以v< ＝7.9 km/s，C正确．] 5．(多选)关于人造地球卫星，下列说法正确的是(　　) A．由公式F＝G知，卫星所受地球引力与其轨道半径r的二次方成反比 B．若卫星做匀速圆周运动，则卫星距地心越远，角速度越大 C．地球的所有同步卫星均在同一轨道上运行 D．第一宇宙速度是发射卫星的最大发射速度 解析：AC　[对于某卫星而言，由万有引力公式F＝G，可知当G、M、m一定时，F∝，选项A正确；由G＝mω2r，解得ω＝，可见，卫星做匀速圆周运动时，距地心越远，其运动的角速度越小，选项B错误；地球的所有同步卫星周期相同，均在同一轨道上运行，选项C正确；在地球表面附近发射卫星时，第一宇宙速度(7.9 km/s)是最小的发射速度，选项D错误．] 6．(多选)肩负着“落月”和“勘察”重任的“嫦娥四号”沿地月转移轨道直奔月球，如图所示，在距月球表面100 km的P点进行第一次制动后被月球捕获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，之后，卫星在P点又经过第二次“刹车制动”，进入距月球表面100 km的圆形工作轨道Ⅱ，绕月球做匀速圆周运动，在经过P点时会再一次“刹车制动”进入近月点距月球表面15 km的椭圆轨道Ⅲ，然后择机在近月点下降进行软着陆，则下列说法正确的是(　　) A．“嫦娥四号”在轨道Ⅰ上运动的周期最长 B．“嫦娥四号”在轨道Ⅲ上运动的周期最长 C．“嫦娥四号”经过P点时在轨道Ⅱ上运动的线速度最大 D．“嫦娥四号”经过P点时在三个轨道上的加速度相等 解析：AD　[由于“嫦娥四号”在轨道Ⅰ上运动的半长轴大于在轨道Ⅱ上运动的半径，也大于轨道Ⅲ的半长轴，根据开普勒第三定律可知，“嫦娥四号”在各轨道上稳定运行时的周期关系为TⅠ>TⅡ>TⅢ，故A正确，B错误；“嫦娥四号”在由高轨道降到低轨道时，都要在P点进行“刹车制动”，所以经过P点时，在三个轨道上的线速度关系为vⅠ>vⅡ>vⅢ，所以C错误；由于“嫦娥四号”在P点时的加速度只与所受到的月球引力有关，故D正确．] [等级考练] 7．若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，此行星的第一宇宙速度约为(　　) A．16 km/s　　　　　　　 B．32 km/s C．4 km/s D．2 km/s 解析：A　[第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，对于近地卫星，其轨道半径近似等于星球半径，所受万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力，根据万有引力定律和牛顿 第二定律得G＝m 解得v＝ 因为行星的质量M′是地球质量M的6倍，半径R′是地球半径R的1.5倍， 故＝＝＝2 即v′＝2v＝2×8 km/s＝16 km/s，A正确．] 8．(多选)地球的质量为M，半径为R，自转角速度为ω，万有引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，同步卫星距地面的距离为h，则同步卫星的线速度大小为(　　) A．ω(R＋h) B. C．R D. 解析：AB　[同步卫星与地球同步做匀速圆周运动，则由线速度定义可得：v＝＝＝ω(R＋h)；由于地球的引力提供向心力，让同步卫星做匀速圆周运动，则有：＝m；解之得：v＝；当忽略地球自转时，由黄金代换式：g＝，可得：v＝R，由于本题没有说明是否忽略地球自转，故A、B正确，C、D错误．] 9．质量为m的卫星在离地面R0处做匀速圆周运动．设地球的半径也为R0，地面的重力加速度为g，引力常量为G，求： (1)地球的质量． (2)卫星的线速度大小． 解析：(1)对地面上的物体mg＝G 解得：M＝g. (2)设卫星的线速度为v，卫星受到的合外力等于万有引力： ＝m， 解得v＝. 答案：(1)　(2) 10．2019年3月10日0时28分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将“中星6C”卫星发射升空，卫星进入预定轨道．“中星6C”卫星是一颗用于广播和通信的地球静止轨道通信卫星，离地面的高度大约为地球半径的6倍．求“中星6C”卫星的运行速度与第一宇宙速度之比． 解析：设地球的半径为R，则“中星6C”卫星的轨道半径为7R.设地球的第一宇宙速度为v1，则有：G＝m① 设“中星6C”卫星的运行速度为v2，则有： G＝m② 解①②得：v2∶v1＝1∶. 答案：1∶ 学科网（北京）股份有限公司 $