江苏2027届高三物理一轮复习精选习题训练 人造卫星　宇宙速度

第五章　第24练　人造卫星　宇宙速度 [分值：100分] 1~7题每小题8分，8题12分，共68分 1.(2024·江苏南京市模拟)某卫星绕地球做匀速圆周运动，运行周期为12小时。下列说法正确的是(　　) A.该卫星的高度低于同步卫星 B.该卫星运行过程中加速度恒定 C.该卫星的运行速度大于地球第一宇宙速度 D.该卫星在太空中所受地球引力比在地面上大 2.(2025·江苏南通市检测)伽利略发现木星有四个卫星。已知木星的质量为M、半径为R、自转周期为T0，木卫二绕木星做圆周运动的半径为r，引力常量为G。设木卫二运行速度为v，运行周期为T，则(　　) A.v＝ B.v＝ C.T＝2π D.T＝2π 3.(2025·江苏淮安市开学考)某手机可与空中的地球静止卫星“天通一号01”实现卫星通话，则地球静止卫星(　　) A.处于平衡状态 B.运行速度大小为7.9 km/s C.“天通一号01”位于江苏正上方 D.若地球自转变慢，需要升高卫星轨道高度以保持与地球同步 4.如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的静止轨道卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是(　　) A.地球同步卫星都与c在同一个轨道上，并且它们受到的万有引力大小相等 B.a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa>ab>ac C.a与地球的万有引力全部提供a随地球自转的向心力 D.a、b、c做匀速圆周运动的周期大小关系为Ta＝Tc>Tb 5.(2025·江苏南通市检测)如图所示，空间站与微型卫星在机械臂的作用下，同步绕地球做匀速圆周运动。则下列说法正确的是(　　) A.空间站的线速度大于微型卫星的线速度 B.微型卫星的向心力仅由地球对微型卫星的万有引力提供 C.若机械臂断裂，则微型卫星将远离地球 D.空间站的向心加速度大于微型卫星的向心加速度 6.火星是近些年来发现的最适宜人类居住生活的星球，我国成功发射“天问一号”标志着我国成功地迈出了探测火星的第一步。已知火星直径约为地球直径的一半，火星质量约为地球质量的十分之一，航天器贴近地球表面飞行一周所用时间为T，地球表面的重力加速度为g，若未来在火星表面发射一颗人造卫星，最小发射速度约为(　　) A. B. C. D. 7.(2024·江西卷·4)“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.， 8.(12分)(2025·江苏扬州市高邮市段考)北斗卫星导航系统中有一部分是地球同步卫星，已知地球半径为R，自转周期为T，第一宇宙速度为v，引力常量为G，求： (1)(6分)地球的质量； (2)(6分)地球同步卫星距离地面的高度。 9、10题每小题9分，共18分 9.(2025·江苏扬州市新华中学月考)航天员在地球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上。现航天员站在某质量分布均匀的星球表面相同的斜坡上P点，沿水平方向以初速度2v0抛出一个小球，小球仍落在斜坡的Q点。已知该星球的半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G。不计空气阻力，忽略自转的影响，下列说法正确的是(　　) A.该星球表面的重力加速度g0＝2g B.该星球的质量为M＝ C.该星球的密度为ρ＝ D.该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为2∶1 10.(2023·浙江1月选考·10改编)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运动到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如表所示，则相邻两次冲日的时间间隔最短的地外行星为(　　) 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道半径R/AU 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 A.火星 B.木星 C.天王星 D.海王星 11.(14分)(2024·江苏南通市三模)两颗相距较远的行星A、B的半径分别为RA、RB，且RB＝2RA，距行星中心r处的卫星围绕行星做匀速圆周运动的线速度的平方v2随r变化的关系如图所示。行星可看作质量分布均匀的球体，忽略行星的自转和其他星球的影响。 (1)(7分)求行星A、B的密度之比ρA∶ρB； (2)(7分)假设有相同的人形机器人在行星A、B表面的水平地面上从肩位水平射出相同的铅球，在初速度相同的情况下，求铅球射程的比值xA∶xB。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章　第24练　人造卫星　宇宙速度 [分值：100分] 1~7题每小题8分，8题12分，共68分 1.(2024·江苏南京市模拟)某卫星绕地球做匀速圆周运动，运行周期为12小时。下列说法正确的是(　　) A.该卫星的高度低于同步卫星 B.该卫星运行过程中加速度恒定 C.该卫星的运行速度大于地球第一宇宙速度 D.该卫星在太空中所受地球引力比在地面上大 2.(2025·江苏南通市检测)伽利略发现木星有四个卫星。已知木星的质量为M、半径为R、自转周期为T0，木卫二绕木星做圆周运动的半径为r，引力常量为G。设木卫二运行速度为v，运行周期为T，则(　　) A.v＝ B.v＝ C.T＝2π D.T＝2π 3.(2025·江苏淮安市开学考)某手机可与空中的地球静止卫星“天通一号01”实现卫星通话，则地球静止卫星(　　) A.处于平衡状态 B.运行速度大小为7.9 km/s C.“天通一号01”位于江苏正上方 D.若地球自转变慢，需要升高卫星轨道高度以保持与地球同步 4.如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的静止轨道卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是(　　) A.地球同步卫星都与c在同一个轨道上，并且它们受到的万有引力大小相等 B.a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa>ab>ac C.a与地球的万有引力全部提供a随地球自转的向心力 D.a、b、c做匀速圆周运动的周期大小关系为Ta＝Tc>Tb 5.(2025·江苏南通市检测)如图所示，空间站与微型卫星在机械臂的作用下，同步绕地球做匀速圆周运动。则下列说法正确的是(　　) A.空间站的线速度大于微型卫星的线速度 B.微型卫星的向心力仅由地球对微型卫星的万有引力提供 C.若机械臂断裂，则微型卫星将远离地球 D.空间站的向心加速度大于微型卫星的向心加速度 6.火星是近些年来发现的最适宜人类居住生活的星球，我国成功发射“天问一号”标志着我国成功地迈出了探测火星的第一步。已知火星直径约为地球直径的一半，火星质量约为地球质量的十分之一，航天器贴近地球表面飞行一周所用时间为T，地球表面的重力加速度为g，若未来在火星表面发射一颗人造卫星，最小发射速度约为(　　) A. B. C. D. 7.(2024·江西卷·4)“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.， 8.(12分)(2025·江苏扬州市高邮市段考)北斗卫星导航系统中有一部分是地球同步卫星，已知地球半径为R，自转周期为T，第一宇宙速度为v，引力常量为G，求： (1)(6分)地球的质量； (2)(6分)地球同步卫星距离地面的高度。 9、10题每小题9分，共18分 9.(2025·江苏扬州市新华中学月考)航天员在地球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上。现航天员站在某质量分布均匀的星球表面相同的斜坡上P点，沿水平方向以初速度2v0抛出一个小球，小球仍落在斜坡的Q点。已知该星球的半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G。不计空气阻力，忽略自转的影响，下列说法正确的是(　　) A.该星球表面的重力加速度g0＝2g B.该星球的质量为M＝ C.该星球的密度为ρ＝ D.该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为2∶1 10.(2023·浙江1月选考·10改编)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运动到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如表所示，则相邻两次冲日的时间间隔最短的地外行星为(　　) 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道半径R/AU 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 A.火星 B.木星 C.天王星 D.海王星 11.(14分)(2024·江苏南通市三模)两颗相距较远的行星A、B的半径分别为RA、RB，且RB＝2RA，距行星中心r处的卫星围绕行星做匀速圆周运动的线速度的平方v2随r变化的关系如图所示。行星可看作质量分布均匀的球体，忽略行星的自转和其他星球的影响。 (1)(7分)求行星A、B的密度之比ρA∶ρB； (2)(7分)假设有相同的人形机器人在行星A、B表面的水平地面上从肩位水平射出相同的铅球，在初速度相同的情况下，求铅球射程的比值xA∶xB。 答案精析 1.A　[同步卫星运行周期为24 h，由万有引力提供向心力G＝mr解得T＝2π可知，轨道越高周期越大，则该卫星的高度低于同步卫星，故A正确；卫星运行过程中，加速度大小不变，方向始终在变化，故B错误；圆轨道上近地卫星的环绕速度最大为第一宇宙速度，其他圆轨道运行速度均小于第一宇宙速度，故C错误；根据万有引力公式F＝G，地球外部同一物体所受万有引力与距离平方成反比，轨道越高，万有引力越小，故D错误。] 2.D　[对木卫二，根据万有引力提供向心力有G＝m，解得v＝，故A错误；运行速度为v＝，故B错误；对木卫二，根据万有引力提供向心力有G＝mr，解得T＝2π，故C错误，D正确。] 3.D　[地球静止卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，不是处于平衡状态，故A错误；根据万有引力提供向心力有＝m，解得v＝，地球第一宇宙速度为7.9 km/s，等于近地卫星的环绕速度，地球静止卫星轨道半径大于近地卫星轨道半径，所以地球静止卫星运行速度小于7.9 km/s，故B错误；地球静止卫星只能位于赤道的正上方，所以“天通一号01”不能位于江苏正上方，故C错误；根据万有引力提供向心力有＝mr，解得T＝，若地球自转变慢，则自转周期变大，需要升高卫星轨道高度以保持与地球同步，故D正确。] 4.D　[地球同步卫星不一定与c在同一个轨道上，但轨道半径相等，卫星的质量不一定相等，由万有引力定律F＝可知，它们受到的万有引力大小不一定相等，A错误；对于b、c，由万有引力提供向心力有G＝ma，解得 a＝，rc>rb，所以 ab>ac，由于a、c做匀速圆周运动的周期相等，又a＝rω2，ω＝，rc>ra，可得 ac>aa，所以a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为 ab>ac>aa，B错误；a与地球的万有引力一部分提供a随地球自转的向心力，C错误；对于a、c，其周期相等，所以 Ta＝Tc，对于b、c，由万有引力提供向心力有G＝mr，解得T＝2π，rc>rb，所以Tc>Tb，即a、b、c做匀速圆周运动的周期大小关系为 Ta＝Tc>Tb，D正确。] 5.C　[空间站与微型卫星在机械臂的作用下，同步绕地球做匀速圆周运动，即两者具有相同的角速度，由v＝ωr可知，因空间站的运行半径较小，则空间站的线速度小于微型卫星的线速度，故A错误；微型卫星的向心力由地球对微型卫星的万有引力和机械臂的拉力的合力提供，故B错误；对微型卫星受力分析，有F＋FT＝mω2r，若机械臂断裂，则FT＝0，微型卫星所受万有引力小于向心力，微型卫星将做离心运动远离地球，故C正确；空间站与微型卫星的角速度相同，由a＝ω2r可知，空间站的运行半径较小，则空间站的向心加速度小于微型卫星的向心加速度，故D错误。] 6.B　[由G＝m，得到星球的第一宇宙速度v＝，设地球的第一宇宙速度为v1，由g＝ωv1＝v1，得v1＝，设火星的第一宇宙速度为v2，则·，代入数据解得v2＝v1＝，故选B。] 7.A　[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，可得调整前后动能和周期的比值分别为，，故选A。] 8.(1)　(2)－R 解析　(1)设地面附近绕地球做圆周运动物体的质量为m，地球的质量为M，根据万有引力定律及牛顿第二定律有G＝m 解得地球的质量M＝ (2)设地球同步卫星离地面的高度为h，则有G＝m 解得h＋R＝ h＝－R。 9.C　[小球抛出后做平抛运动，由平抛运动的规律可得，小球在地球表面运动时，在水平方向x＝v0t， 在竖直方向y＝gt2，小球在某星球表面上运动时，在水平方向x'＝x＝2v0t'，在竖直方向y'＝y＝g0t'2，解得g0＝4g，A错误；设星球质量为M，在该星球表面质量为m0的物体，有G＝m0g0，解得M＝，该星球的密度为ρ＝，B错误，C正确；由万有引力提供向心力可得 G＝m v＝ 由GM＝g0R2可得该星球的第一宇宙速度 v星＝＝2 地球的第一宇宙速度 v地＝ 因地球的半径与该星球的半径关系不确定，因此该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比不确定，D错误。] 10.D　[设相邻两次冲日的时间间隔为t，根据＝1，解得t＝，则行星做圆周运动的周期T越大，相邻两次冲日的时间间隔越短；根据开普勒第三定律＝k，海王星的轨道半径最大，则周期最大，故海王星相邻两次冲日的时间间隔最短，故选D。] 11.(1)4∶1　(2)1∶ 解析　(1)设质量为m的卫星绕行星做圆周运动，则由G＝m，整理得v2＝GM· 由RB＝2RA，结合图像得两行星的质量关系MB＝2MA 密度ρ＝， 解得ρA∶ρB＝4∶1 (2)在每个行星表面mg＝G 两行星表面的重力加速度之比 gA∶gB＝2∶1 铅球做平抛运动，竖直方向h＝gt2 水平方向x＝v0t， 解得xA∶xB＝1∶。 学科网（北京）股份有限公司 $