课时测评15 人造卫星 宇宙速度 太空探索-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（教科版）

课时测评15　人造卫星　宇宙速度　太空探索(选学) (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－10题，每题5分，共50分) 1．人造卫星绕地球的运动可以简化为匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　) A．卫星轨道的圆心可以不与地心重合 B．轨道越高，环绕速度越小 C．轨道越高，环绕速度越大 D．轨道高度变化，环绕速度不变 答案：B 解析：人造卫星绕地球运动的向心力来源于地球的引力，引力指向地心，则卫星轨道的圆心必定与地心重合，故A错误；根据万有引力提供向心力有G＝，可得v＝，则轨道越高，环绕速度越小，故B正确，C、D错误。 2．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在圆轨道运行时的最大速度 B．第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最小速度 C．人造地球卫星在圆轨道运行时的速度可以等于第二宇宙速度 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 答案：A 解析：根据G＝m，可得人造地球卫星的线速度v＝，故轨道半径越大，卫星的运行速度越小，而第一宇宙速度是卫星在地球表面绕地球做圆周运动时的速度，所以第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道上最大的运行速度，故A正确，B错误；当卫星的速度大于或等于第二宇宙速度时，卫星将脱离地球的吸引，故人造地球卫星运行时的速度一定小于第二宇宙速度，故C错误；当物体的速度大于或等于第三宇宙速度16.7 km/s时，物体将脱离太阳的束缚，故D错误。 3．如图所示，牛顿在思考万有引力定律时就曾设想，把物体从高山上以不同大小的速度v水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球做圆周运动，成为人造地球卫星，则下列说法正确的是(　　) A．落到A点的物体做的是平抛运动 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的速度抛出的物体将沿C轨道运动 D．以11.2 km/s<v<16.7 km/s的速度抛出的物体将沿C轨道运动 答案：C 解析：物体抛出速度v<7.9 km/s时必落回地面，但物体沿A轨道运动时受力方向发生变化，万有引力时刻指向地心，故物体运动不能看成平抛运动，故A、B错误；物体抛出速度v＝7.9 km/s时，物体刚好能不落回地面，绕地球做圆周运动，故物体在B轨道上运行；当物体抛出速度满足7.9 km/s<v<11.2 km/s时，物体在抛出点做离心运动，但物体不能脱离地球束缚，故物体沿C轨道运动，故C正确；当物体抛出速度v>11.2 km/s时，物体会脱离地球，不可能沿C轨道运动，故D错误。 4．如图所示，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则(　　) A．v1>v2>v3 B．v1<v2<v3 C．a1>a2>a3 D．a1<a3<a2 答案：D 解析：地球同步卫星的运动周期与地球自转周期相同，即e和q的运动周期相同，角速度相同，根据关系式v＝rω和a＝rω2可知，v1<v3，a1<a3；p和q都围绕地球转动，它们受到的地球的引力提供向心力，即G＝＝ma向，可得v＝，a向＝G，可知，轨道半径大的线速度和向心加速度均小，即v3<v2，a3<a2，所以v1<v3<v2，a1<a3<a2，选项A、B、C错误，D正确。 5．高分四号卫星是中国第一颗地球同步轨道遥感卫星，运行在距地36 000 km的地球静止轨道，关于“高分四号”，以下说法正确的是(　　) A．“高分四号”可能会经过北京的正上方 B．“高分四号”比“神舟十号”近地环绕飞船运行高度低 C．“高分四号”的运行速度大于7.9 km/s D．“高分四号”的运行周期与地球自转周期相等 答案：D 解析：“高分四号”是同步卫星，在赤道的上方，不可能经过北京的正上方，运行周期与地球自转周期相等，为24 h，A错误，D正确；“高分四号”属于地球同步卫星，“神舟十号”是近地环绕飞船，所以“高分四号”比“神舟十号”近地环绕飞船运行高度高，B错误；7.9 km/s是地球的第一宇宙速度，也是地球卫星的最大环绕速度，“高分四号”的运行速度一定小于7.9 km/s，C错误。 6．(2024·四川凉山高一统考期末)2023年10月26日11时，神舟十七号载人飞船发射成功。当日19时，神舟十六号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎远道而来的神舟十七号航天员乘组入驻“天宫”。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫”中，航天员可以自由地漂浮，这表明(　　) A．即使在“天宫”中处于完全失重状态，航天员仍可用弹簧拉力器锻炼身体 B．在“天宫”中航天员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态 C．“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间 D．“天宫”能和地面实时交流，是因其绕地球运行角速度和地球自转角速度相同 答案：A 解析：即使在“天宫”中处于完全失重状态，但弹簧弹力仍然存在，所以航天员仍然可以用弹簧拉力器锻炼身体，故A正确；在“天宫”中航天员仍然受到地球的引力，但是处于完全失重状态，因而处于漂浮状态，故B错误；第一宇宙速度是卫星的最大环绕速度，所以“天宫”的运行速度小于第一宇宙速度，故C错误；“天宫”在近地圆轨道上，轨道半径小于同步卫星的轨道半径，其角速度大于同步卫星的角速度，即“天宫”的角速度大于地球的自转角速度，故D错误。 7．(2024·菏泽高一检测)2023年12月26日11时26分，我国在西昌卫星发射中心成功发射第五十七颗、五十八颗北斗导航卫星。该组卫星属中圆地球轨道卫星(MEO卫星)。已知“MEO卫星”的周期为2～12小时，而北斗里面的“GEO卫星”是地球的同步卫星。它们的运行轨道均视为圆周，则下列说法错误的是(　　) A．“MEO卫星”比“GEO卫星”速度大 B．“MEO卫星”比“GEO卫星”半径大 C．“MEO卫星”比“GEO卫星”角速度大 D．“MEO卫星”比“GEO卫星”加速度大 答案：B 解析：由G＝mr，可得r＝，由于TMEO<TGEO，可知rMEO<rGEO，B错误；根据G＝m＝mrω2＝ma可得v＝，ω＝，a＝，可知vMEO>vGEO，ωMEO>ωGEO，aMEO>aGEO，故A、C、D正确。 8．(2024·广东茂名统考一模)理论研究表明，任一星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系为v2＝v1。已知某星球的半径为地球半径的一半，其表面的重力加速度大小为地球表面重力加速度的，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度约为(　　) A．2.8 km/s B．3.95 km/s C．5.59 km/s D．15.8 km/s 答案：A 解析：由mg＝m可得v地1＝，则某星球的第一宇宙速度v星1＝＝ ＝v地1，则第二宇宙速度v星2＝v星1≈2.8 km/s，A正确。 9．(2024·天津和平区高一检测)我国在世界上首次实现了卫星和地面之间的量子通信，构建了天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知(　　) A．同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 B．同步卫星与P点的速率之比为 C．量子卫星与同步卫星的速率之比为 D．量子卫星与P点的速率之比为 答案：D 解析：根据G＝mr可得T＝2π，由于r量＝mR，r同＝nR，故＝＝＝，选项A错误；P为地球赤道上的一点，P点的角速度等于地球同步卫星的角速度，根据v＝rω可得＝＝＝，选项B错误；根据G＝m可得v＝，所以＝＝＝，选项C错误；由上述分析可知，v同＝nvP，＝，联立可得＝，选项D正确。 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 答案：B 解析：设地球的半径为R，周期T＝24h，地球自转周期最小时，三颗同步卫星的位置如图所示。所以此时同步卫星的半径r＝2R，由开普勒第三定律得＝k，可得T1＝T≈4h，故选B。 11．(10分)(2024·四川乐山高一统考期末)假设某卫星正在预定轨道绕地球做匀速圆周运动，已知轨道距地球表面高度为h，地球半径为R，引力常量为G，地球表面的重力加速度为g。忽略地球自转的影响，求： (1)地球的质量M； (2)地球的第一宇宙速度v1； (3)该卫星做匀速圆周运动的周期T。 答案：(1)　(2)　(3)2π 解析：(1)对地球赤道表面的物体有mg＝G 所以M＝。 (2)近地卫星的线速度近似看作第一宇宙速度，有mg＝m 所以v1＝。 (3)人造地球卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有G＝m(R＋h)()2 解得T＝2π。 学生用书第73页 学科网（北京）股份有限公司 $