2021-2022學(xué)年教科版2019必修第二冊-3.4人造衛(wèi)星-宇宙-達(dá)標(biāo)作業(yè)解析版

2021-2022學(xué)年教科版〔2021〕必修第二冊達(dá)標(biāo)作業(yè)〔解析版〕1．如下圖，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)的轉(zhuǎn)移軌道為橢圓軌道，衛(wèi)星從橢圓軌道的近地點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到遠(yuǎn)地點(diǎn)Q的過程中〔〕A．機(jī)械能變小 B．線速度變小C．加速度變大 D．衛(wèi)星與地心的連線單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積變大2．關(guān)于第一宇宙速度，以下說法中正確的選項(xiàng)是〔〕A．人們稱/s為第一宇宙速度，也叫脫離速度B．它是人造衛(wèi)星沿圓軌道繞地球飛行的最大速度C．它是人造衛(wèi)星沿圓軌道繞地球飛行的最小速度D．它是將人造地球衛(wèi)星發(fā)射升空的最大發(fā)射速度3．關(guān)于地球同步衛(wèi)星，以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A．它的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同B．它的周期、高度、速度大小都是一定的C．我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星可以定點(diǎn)在北京上空D．我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星必須定點(diǎn)在赤道上空4．兩顆人造衛(wèi)星A、繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期之比為，那么〔〕A．軌道半徑之比 B．線速率之比C．角速率之比 D．向心加速度之比5．如下圖，a、b兩顆衛(wèi)星在同一平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中b為地球同步衛(wèi)星〔周期為1天〕，地球的質(zhì)量為M，半徑為R，引力常量為G。以下說法正確的選項(xiàng)是〔〕A．地球北極附近的重力加速度大小為B．a(chǎn)運(yùn)行的線速度小于b運(yùn)行的線速度C．a(chǎn)運(yùn)行的周期小于1天D．根據(jù)開普勒第二定律可知，在相同時(shí)間內(nèi)，a、b與地心連線掃過的面積相等6．“天問一號〞繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在t時(shí)間內(nèi)通過的路程為s，與火星中心的連線轉(zhuǎn)過的圓心為θ〔θ<2π〕?；鹦堑陌霃綖镽，那么火星外表的重力加速度大小為〔〕A． B． C． D．7．如下圖，衛(wèi)星a、b、c沿圓形軌道繞地球運(yùn)行。a是極地軌道衛(wèi)星，在地球兩極上空約1000km處運(yùn)行；b是低軌道衛(wèi)星，距地球外表高度與a相等；cA．a(chǎn)、b的角速度比c小B．a(chǎn)、b的線速度大小相等C．a(chǎn)、b的向心力一定相等D．a(chǎn)、b的向心加速度比c小8．地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的7倍，地球半徑R=6400km，地球大氣層的厚度約為地球半徑的一半。研究說明，并不是所有行星都能有同步衛(wèi)星，如果行星自轉(zhuǎn)太快，就可能不會(huì)有同步衛(wèi)星．而且衛(wèi)星不能在大氣層內(nèi)飛行。根據(jù)上述條件，在地球質(zhì)量和半徑都不變的前提下，以下哪些情況中地球不會(huì)有同步衛(wèi)星〔重力加速度取g=10m/s2〕〔〕A．大氣層厚度不變，地球自轉(zhuǎn)周期減小到小時(shí)B．大氣層厚度不變，地球自轉(zhuǎn)周期減小到3小時(shí)C．大氣層厚度增加到6.6倍地球半徑，地球自轉(zhuǎn)周期不變D．大氣層厚度增加到2.5倍地球半徑，地球自轉(zhuǎn)周期減小到6小時(shí)9．探月工程中，嫦娥三號〞探測器的發(fā)射可以簡化如下：衛(wèi)星由地面發(fā)射后，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)變軌進(jìn)入距離月球外表100公里圓形軌道1，在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)變軌進(jìn)入橢圓軌道2，月球車將在M點(diǎn)著陸月球外表，以下說法正確的選項(xiàng)是〔〕A．“嫦娥三號〞在軌道1上的速度比月球的第一宇宙速度大B．“嫦娥三號〞在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度比在軌道1上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)大C．“嫦娥三號〞在軌道1上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道2上小D．“嫦娥三號〞在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度等于在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度10．如下圖，地球球心為O，半徑為R，外表的重力加速度為g。一宇宙飛船繞地球無動(dòng)力飛行且做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，恰好經(jīng)過距地心2R的P點(diǎn)，為研究方便，假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)且外表無空氣，那么〔〕A．飛船經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)，對準(zhǔn)地心彈射出的物體一定沿PO直線落向地面B．飛船經(jīng)過P點(diǎn)的速度小于C．飛船在P點(diǎn)的加速度一定是D．飛船在運(yùn)行過程中處于完全失重狀態(tài)11．近年來，人類發(fā)射了多枚火星探測器，對火星進(jìn)行科學(xué)探究，為將來人類登上火星、開發(fā)和利用火星資源奠定了堅(jiān)實(shí)的根底。地球和火星公轉(zhuǎn)〔即行星繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)〕視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表，火星和地球相比〔〕行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×1011A．火星做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度較小B．火星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度較大C．火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較大D．火星的公轉(zhuǎn)周期較大12．我國的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號〞是地球同步衛(wèi)星，它在軌運(yùn)行時(shí)〔〕A．相對地面靜止，離地面的高度一定B．相對地面靜止，離地面的高度可根據(jù)需要調(diào)整為不同值C．運(yùn)行速度可能大于D．繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度大13．2021年8月30日，我國首次火星探測天問一號任務(wù)“祝融號〞火星車駛上火星外表滿100天，累計(jì)行駛1064米，如下圖。為減小沾在火星車太陽能板上的塵土對火星車的影響，“祝融號〞火星車的太陽能板不僅涂了一層防塵的涂層，并且還以像蝴蝶一樣扇動(dòng)翅膀。假設(shè)在扇動(dòng)太陽能板時(shí)，沾在太陽能板邊緣、距火星地面高度為h的某塊塵土無初速下落，經(jīng)過時(shí)間t落在地面上。引力常量為G，火星可視為半徑為R〔1〕火星的質(zhì)量M；〔2〕火星的第一宇宙速度v1。14．下表是一些有關(guān)地球和火星的數(shù)據(jù)，利用表中的相關(guān)信息完成以下物理量的求解?！惨ΤＡ縂〕信息序號①②③④⑤信息內(nèi)容地球半徑為R地表重力加速度為g地球與太陽的距離地球的公轉(zhuǎn)周期為火星的公轉(zhuǎn)周期為〔1〕假設(shè)選擇①②，試求地球的質(zhì)量；〔2〕假設(shè)選擇③④⑤，試求火星公轉(zhuǎn)的線速度。15．某行星的自轉(zhuǎn)周期為，假設(shè)用彈簧測力計(jì)在該行星的“赤道〞和“兩極〞處測量同一物體的重力，彈簧測力計(jì)在赤道上的讀數(shù)比在兩極上的讀數(shù)小10%?！残行且暈榍蝮w，，結(jié)果保存2位有效數(shù)字〕(1)該行星的平均密度是多大？(2)設(shè)想該行星自轉(zhuǎn)角速度加快到某一值時(shí)，在“赤道〞上的物體會(huì)“飄〞起來，這時(shí)的自轉(zhuǎn)周期是多少？16．潮汐是一種常見的自然現(xiàn)象，發(fā)生在杭州灣錢塘江入?？诘摹板X江潮〞是聞名世界的潮汐現(xiàn)象，在農(nóng)歷初一和十五前后各有一次大潮，在兩次大潮之間又各有一次小潮，試把每月中出現(xiàn)兩次大潮時(shí)地球、月球和太陽的相對位置示意圖定性地畫出來。試把每月中出現(xiàn)兩次小潮時(shí)地球、月球和太陽的相對位置示意圖定性地畫出來。參考答案1．B【詳解】從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，機(jī)械能不變，引力做負(fù)功，動(dòng)能減小，速度減小，引力減小，加速度減小，根據(jù)開普勒第二定律可知，衛(wèi)星與地心的連線單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積不變，B項(xiàng)正確。應(yīng)選B。2．B【詳解】人們稱/s為第一宇宙速度，第一宇宙速度是人造衛(wèi)星沿圓軌道繞地球飛行的最大速度，第一宇宙速度是將人造地球衛(wèi)星發(fā)射升空的最小發(fā)射速度，應(yīng)選B。3．C【詳解】A．地球同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，選項(xiàng)A正確；B．根據(jù)可知，因地球同步衛(wèi)星的周期一定，那么高度、速度大小都是一定的，選項(xiàng)B正確；CD．我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星假設(shè)在除赤道所在平面外的任意點(diǎn)，假設(shè)實(shí)現(xiàn)了“同步〞，那它的運(yùn)動(dòng)軌道所在平面與受到地球的引力就不在一個(gè)平面上，這是不可能的，因此同步衛(wèi)星必須定點(diǎn)在赤道上空，不可以定點(diǎn)在北京上空，故C錯(cuò)誤，D正確。此題選擇錯(cuò)誤選項(xiàng)，應(yīng)選C。4．A【詳解】根據(jù)萬有引力提供向心力，有解得依題意，可得，，，應(yīng)選A。5．C【詳解】A．由于在北極附近物體不需要向心力，因此重力加速度大小為A錯(cuò)誤；B．根據(jù)可得軌道半徑越小，運(yùn)行速度越大，因此a運(yùn)行的線速度大于b運(yùn)行的線速度，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)可得軌道半徑越小，運(yùn)行周期越小，因此a運(yùn)行的周期小于1天。C正確；D．根據(jù)開普勒第二定律可知，在相同時(shí)間內(nèi)，a與地心連線掃過的面積相等，b與地心連線掃過的面積相等，但兩種面積并不相等，D錯(cuò)誤。應(yīng)選C。6．C【詳解】由題意知那么“天問一號〞繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑由得到應(yīng)選C。7．B【詳解】A．衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球的引力提供向心力有解得因?yàn)閍、b的軌道半徑小于c的軌道半徑，所以a、b的角速度比c大，A錯(cuò)誤；B．衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球的引力提供向心力有解得因?yàn)閍、b的軌道半徑相等，所以線速度大小相等，B正確；C．由牛頓第二定律可知解得由上式可知，a、b兩衛(wèi)星的向心加速度大小相等，可兩衛(wèi)星的質(zhì)量未知，向心力大小不能比擬，C錯(cuò)誤；D．因?yàn)閍、b的軌道半徑小于c的軌道半徑，由可知a、b的向心加速度比c大，D錯(cuò)誤。應(yīng)選B。8．CD【詳解】根據(jù)萬有引力提供衛(wèi)星的向心力可得：解得衛(wèi)星的周期對地球同步衛(wèi)星有r=7R，所以AB．假設(shè)大氣層厚度不變，衛(wèi)星的最小軌道半徑其對應(yīng)的地球同步衛(wèi)星的最小周期為所以大氣層厚度不變，要保存同步衛(wèi)星的話，地球自轉(zhuǎn)周期最多減小到2.4小時(shí)，才能保存同步衛(wèi)星，故AB錯(cuò)誤；C．大氣層厚度增加到6.6倍地球半徑，即軌道半徑為r′=RRR＞7R假設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期不變，此時(shí)地球同步衛(wèi)星處在大氣層內(nèi)部，不能存留，故C正確；D．大氣層厚度增加到2.5倍地球半徑，此時(shí)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑最小為r″=RRR其對應(yīng)的地球同步衛(wèi)星的最小周期為地球自轉(zhuǎn)周期做多減小到8小時(shí)，才能保存同步衛(wèi)星，故D正確。應(yīng)選CD。9．BD【詳解】A．月球的第一宇宙速度是衛(wèi)星貼近月球外表做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，“嫦娥三號〞在軌道1上的半徑大于月球半徑，根據(jù)得線速度可知“嫦娥三號〞在軌道1上的運(yùn)動(dòng)速度比月球的第一宇宙速度小，故A錯(cuò)誤；B．“嫦娥三號〞在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入軌道1，需減速，所以在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度比在軌道1上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)大，故B正確；C．根據(jù)開普勒第三定律得衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)動(dòng)軌道的半長軸比在軌道1上軌道半徑小，所以衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道2上大，故C錯(cuò)誤；D．“嫦娥三號〞無論在哪個(gè)軌道上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度都為該點(diǎn)的萬有引力加速度，所以萬有引力在此產(chǎn)生的加速度相等，故D正確。應(yīng)選BD。10．CD【詳解】A．飛船上對準(zhǔn)地心彈射出的物體具有2個(gè)速度，合速度方向并不指向地心，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．假設(shè)飛船運(yùn)行軌跡為圓軌道，由和得v＝因不清楚飛船在P點(diǎn)到底是加速離心變到圓軌道還是減速近心變到圓軌道，因此不清楚飛船在P點(diǎn)的速度和的關(guān)系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．由和得選項(xiàng)C正確；D．飛船運(yùn)行中只受萬有引力，所以處于完全失重狀態(tài)，選項(xiàng)D正確。應(yīng)選CD。11．AD【詳解】火星和地球均繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)得因軌道半徑，那么可知火星做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度較小，角速度較小，加速度較小，公轉(zhuǎn)周期較大，應(yīng)選AD。12．AD【詳解】AB．同步衛(wèi)星相對地面靜止，因?yàn)橹芷诘扔诘厍蜃赞D(zhuǎn)周期，根據(jù)可知離地面的高度一定，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)因運(yùn)行半徑大于地球的半徑，可知運(yùn)行速度小于，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．根據(jù)可知，同步衛(wèi)星的軌道半徑遠(yuǎn)小于月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，可知繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度大，選項(xiàng)D正確。應(yīng)選AD。13．〔1〕；〔2〕【詳解】〔1〕對塵土由自由落體公式有解得在火星外表有聯(lián)立解得〔2〕在火星外表有或解得火星的第一宇宙速度14．〔1〕；〔2〕【詳解】〔1〕根