2024高考物理一輪復(fù)習(xí)專題36人造衛(wèi)星宇宙速度練習(xí)含解析新人教版

PAGE7-專題36人造衛(wèi)星、宇宙速度1．[2024·全國(guó)卷Ⅲ](多選)金星、地球和火星繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的向心加速度大小分別為a金、a地、a火，它們沿軌道運(yùn)行的速率分別為v金、v地、v火．已知它們的軌道半徑R金<R地<R火，由此可以判定()A．a(chǎn)金>a地>a火B(yǎng)．a(chǎn)火>a地>a金C．v地>v火>v金D．v火>v地>v金2．[2024·荊州中學(xué)測(cè)試](多選)氣象衛(wèi)星是用來(lái)拍攝云層照片，觀測(cè)氣象資料和測(cè)量氣象數(shù)據(jù)的．我國(guó)先后自行勝利研制和放射了“風(fēng)云Ⅰ號(hào)”和“風(fēng)云Ⅱ號(hào)”兩顆氣象衛(wèi)星，“風(fēng)云Ⅰ號(hào)”衛(wèi)星軌道與赤道平面垂直并且通過(guò)兩極，稱為“極地圓軌道”，每12h巡察地球一周．“風(fēng)云Ⅱ號(hào)”氣象衛(wèi)星軌道平面在赤道平面內(nèi)，稱為“地球同步軌道”，每24h巡察地球一周，則“風(fēng)云Ⅰ號(hào)”衛(wèi)星比“風(fēng)云Ⅱ號(hào)”衛(wèi)星()A．角速度小B．線速度大C．萬(wàn)有引力大D．向心加速度大3．[2024·安徽皖南八校聯(lián)考]2024年5月17日，我國(guó)在西昌衛(wèi)星放射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭，勝利放射了第四十五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星．該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段安排有5顆地球靜止軌道衛(wèi)星，若地球的自轉(zhuǎn)周期為T(mén)，這些衛(wèi)星在軌運(yùn)行的線速度大小為v，關(guān)于這些地球靜止軌道衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是()A．在赤道上空自東向西運(yùn)動(dòng)B．運(yùn)動(dòng)的加速度大小均為eq\f(2πv,T)C．離地的高度均為eq\f(vT,2π)D．它們的角速度，向心加速度和向心力的大小都相等4．[2024·云南玉溪一中月考]中國(guó)安排在2024年左右建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由靜止軌道衛(wèi)星(離地面高度約為36000km)、中圓地球軌道衛(wèi)星(離地面高度約21000km)及其他軌道衛(wèi)星組成．則()A．靜止軌道衛(wèi)星指相對(duì)地表靜止，其可定位在北京正上空B．中圓地球軌道衛(wèi)星比地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度更小C．中圓地球軌道衛(wèi)星運(yùn)行周期大于24hD．靜止軌道衛(wèi)星的放射速度大于第一宇宙速度5．[2024·衡水中學(xué)調(diào)研](多選)使物體成為衛(wèi)星的最小放射速度稱為第一宇宙速度v1，而使物體脫離星球引力所須要的最小放射速度稱為其次宇宙速度v2，v2與v1的關(guān)系是v2＝eq\r(2)v1，已知某星球半徑是地球半徑R的eq\f(1,3)，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的eq\f(1,6)，地球的平均密度為ρ，不計(jì)其他星球的影響，則()A．該星球上的第一宇宙速度為eq\f(\r(3gR),3)B．該星球上的其次宇宙速度為eq\f(\r(gR),3)C．該星球的平均密度為eq\f(ρ,2)D．該星球的質(zhì)量為eq\f(8πR3ρ,81)6．[2024·唐山市測(cè)試](多選)2024年2月12日13時(shí)03分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星放射中心勝利放射第五、六顆“北斗三號(hào)”全球組網(wǎng)衛(wèi)星，完成了農(nóng)歷雞年中國(guó)航天的“收官之戰(zhàn)”．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中，某顆衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，其向心加速度大小為a，線速度大小為v，萬(wàn)有引力常數(shù)為G，由以上數(shù)據(jù)可知()A．該衛(wèi)星軌道半徑為eq\f(a,v2)B．該衛(wèi)星角速度大小為eq\f(a,v)C．該衛(wèi)星的周期大小為eq\f(2πv,a)D．該衛(wèi)星的質(zhì)量為eq\f(v4,Ga)7．[2024·湖南師大附中摸底]2024年11月5日19時(shí)45分，中國(guó)在西昌衛(wèi)星放射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，以“一箭雙星”方式勝利放射其次十四、二十五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDouNavigationSatelliteSystem'BDS)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由35顆衛(wèi)星組成，其中5顆是地球同步衛(wèi)星．關(guān)于同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的相關(guān)物理量，下列說(shuō)法正確的是()A．角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度B．向心加速度大于地球表面的重力加速度C．線速度大于第一宇宙速度D．運(yùn)行周期肯定大于月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期8．[2024·天津卷]2024年12月8日，肩負(fù)著億萬(wàn)中華兒女探月飛天幻想的嫦娥四號(hào)探測(cè)器勝利放射，“實(shí)現(xiàn)人類(lèi)航天器首次在月球背面巡察探測(cè)，領(lǐng)先在月背刻上了中國(guó)蹤跡”．已知月球的質(zhì)量為M、半徑為R，探測(cè)器的質(zhì)量為m，引力常量為G，嫦娥四號(hào)探測(cè)器圍繞月球做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，探測(cè)器的()A．周期為eq\r(\f(4π2r3,GM))B．動(dòng)能為eq\f(GMm,2R)C．角速度為eq\r(\f(Gm,r3))D．向心加速度為eq\f(GM,R2)9．[2024·保定摸底](多選)某半徑為R的星球上，兩極點(diǎn)處的重力加速度為g，是赤道上重力加速度的n倍，下列說(shuō)法中正確的是()A．星球自轉(zhuǎn)周期為2πeq\r(\f(nR,n－1g))B．星球自轉(zhuǎn)周期為2πeq\r(\f(nR,g))C．星球的第一宇宙速度v＝eq\r(gR)D．星球的第一宇宙速度v＝eq\r(\f(gR,n))10．[2024·江淮十校聯(lián)考]理論探討表明地球上的物體速度達(dá)到其次宇宙速度11.2km/s時(shí)，物體就能脫離地球，又知其次宇宙速度是第一宇宙速度的eq\r(2)倍．現(xiàn)有某探測(cè)器完成了對(duì)某未知星球的探測(cè)任務(wù)懸停在該星球表面．通過(guò)探測(cè)到的數(shù)據(jù)得到該星球的有關(guān)參量：(1)其密度基本與地球密度一樣．(2)其半徑約為地球半徑的2倍．若不考慮該星球自轉(zhuǎn)的影響，欲使探測(cè)器脫離該星球，則探測(cè)器從該星球表面的起飛速度至少約為()A．7.9km/sB．11.2km/sC．15.8km/sD．22.4km/s11．[2024·南寧三中測(cè)試]科學(xué)家發(fā)覺(jué)了一顆距離地球14光年的“另一個(gè)地球”沃爾夫，它是迄今為止在太陽(yáng)系外發(fā)覺(jué)的距離最近的宜居星球．沃爾夫的質(zhì)量為地球的4倍，它圍繞紅矮星運(yùn)行的周期為18天．設(shè)想從地球放射一顆科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星圍繞沃爾夫表面運(yùn)行．已知萬(wàn)有引力常量為G，天體的環(huán)繞運(yùn)動(dòng)可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)．則下列說(shuō)法正確的是()A．從地球放射該探測(cè)衛(wèi)星的速度應(yīng)當(dāng)小于第三宇宙速度B．依據(jù)沃爾夫圍繞紅矮星運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)周期可求出紅矮星的密度C．若已知圍繞沃爾夫表面運(yùn)行的探測(cè)衛(wèi)星的周期和地球的質(zhì)量，可近似求沃爾夫半徑D．沃爾夫繞紅矮星公轉(zhuǎn)和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑的三次方之比等于eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(18,365)))212．[2024·銀川一中](多選)假設(shè)若干年后，地球的半徑變小了，但地球的質(zhì)量不變、自轉(zhuǎn)周期不變，則相對(duì)于現(xiàn)在()A．地球表面的重力加速度變小了B．衛(wèi)星的最小放射速度變小了C．地球同步衛(wèi)星的高度變大了D．地球同步衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小不變13．(多選)同步衛(wèi)星與地心的距離為r，運(yùn)行速度為v1，加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列各式正確的是()A.eq\f(a1,a2)＝eq\f(r,R)B.eq\f(a1,a2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r,R)))2C.eq\f(v1,v2)＝eq\f(r,R)D.eq\f(v1,v2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R,r)))14．[2024·江西紅色六校聯(lián)盟模擬]地球赤道上有一物體隨地球的自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)，所受的向心力為F1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為ω1；繞地球表面旁邊做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星(高度忽視)所受的向心力為F2，向心加速度為a2，線速度為v2，角速度為ω2；地球同步衛(wèi)星所受的向心力為F3，向心加速度為a3，線速度為v3，角速度為ω3；地球表面重力加速度為g，第一宇宙速度為v，假設(shè)三者質(zhì)量相等，則()A．F1＝F2>F3B．a(chǎn)1＝a2＝g>a3C．v1＝v2＝v>v3D．ω1＝ω3<ω215．[2024·全國(guó)卷Ⅰ]火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/10，半徑約為地球半徑的1/2，則同一物體在火星表面與在地球表面受到的引力的比值約為()A．0.2B．0.4C．2.0D．2.516．[2024·西安中學(xué)模擬](多選)如圖所示，太陽(yáng)系各行星可近似看成在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．設(shè)天王星公轉(zhuǎn)周期為T(mén)1，公轉(zhuǎn)半徑為R1；地球公轉(zhuǎn)周期為T(mén)2，公轉(zhuǎn)半徑為R2.不計(jì)兩行星之間的引力作用，萬(wàn)有引力常量為G，當(dāng)?shù)厍蚝吞焱跣沁\(yùn)行到太陽(yáng)兩側(cè)，且三者排成一條直線時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．太陽(yáng)的質(zhì)量為eq\f(4π2R\o\al(2,2),GT\o\al(2,2))B．天王星公轉(zhuǎn)速度大于地球公轉(zhuǎn)速度C．地球與天王星相距最近至少需經(jīng)驗(yàn)eq\f(T1T2,2T1－T2)D．天王星公轉(zhuǎn)的向心加速度與地球公轉(zhuǎn)的向心加速度之比為eq\f(R\o\al(2,2),R\o\al(2,1))17．[2024·石家莊質(zhì)檢]如圖所示，a、b、c、d為四顆地球衛(wèi)星，a靜止在地球赤道表面還未放射，b是近地軌道衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測(cè)衛(wèi)星．若b、c、d的運(yùn)動(dòng)均可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)的向心加速度小于a所在處的重力加速度B．在相同時(shí)間內(nèi)b、c、d轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)相等C．c在4小時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為eq\f(π,6)D．d的運(yùn)動(dòng)周期可能為20小時(shí)18．[2024·北京卷]2024年5月17日，我國(guó)勝利放射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)．該衛(wèi)星()A．入軌后可以位于北京正上方B．入軌后的速度大于第一宇宙速度C．放射速度大于其次宇宙速度D．若放射到近地圓軌道所需能量較少專題36人造衛(wèi)星、宇宙速度1．A本題考查萬(wàn)有引力定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)，體現(xiàn)了物理模型建構(gòu)、科學(xué)推理等核心素養(yǎng)．行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力，即Geq\f(Mm,R2)＝ma向＝meq\f(v2,R)，解得a向＝Geq\f(M,R2)，v＝eq\r(\f(GM,R))，由于R金<R地<R火，所以a金>a地>a火，v金>v地>v火，選項(xiàng)A正確．2．BD3．B地球靜止軌道衛(wèi)星即為同步衛(wèi)星，與地球的自轉(zhuǎn)同步，則地球靜止軌道衛(wèi)星在赤道上空自西向東運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；地球靜止軌道衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a＝ωv＝eq\f(2πv,T)，B正確；軌道半徑為r＝eq\f(vT,2π)，因此地球靜止軌道衛(wèi)星離地的高度為h＝eq\f(vT,2π)－R(R為地球半徑)，要小于eq\f(vT,2π)，C錯(cuò)誤；全部地球靜止軌道衛(wèi)星的角速度、向心加速度大小都相等，但是質(zhì)量不肯定相等，所以向心力大小不肯定相等，D錯(cuò)誤．4．D靜止軌道衛(wèi)星，即地球同步衛(wèi)星，其軌道平面在赤道平面，故不行能定位在北京正上空，A錯(cuò)誤；由題述知，中圓地球軌道衛(wèi)星的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑，依據(jù)萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力可得Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)解得v＝eq\r(\f(GM,r))，可知中圓地球軌道衛(wèi)星比同步衛(wèi)星運(yùn)行速度更大，B錯(cuò)誤；依據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，解得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，因中圓地球軌道衛(wèi)星的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑，故中圓地球軌道衛(wèi)星的運(yùn)行周期小于地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期，即T中<24h，C錯(cuò)誤；第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小放射速度，也是人造衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度，故靜止軌道衛(wèi)星的放射速度大于第一宇宙速度，D正確．5．BC6．BC由萬(wàn)有引力定律可得Geq\f(Mm,r2)＝ma＝meq\f(v2,r)＝mvω＝mveq\f(2π,T)，解得半徑r＝eq\f(v2,a)，角速度ω＝eq\f(a,v)，周期T＝eq\f(2πv,a)，無(wú)法求衛(wèi)星質(zhì)量，故BC正確，AD錯(cuò)誤．7．A同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)同步，周期相同，角速度相同，A正確；在地球表面eq\f(GM,R2)＝g，在同步軌道上eq\f(GM,r2)＝a，g>a，B錯(cuò)誤；由eq\f(GMm,r2)＝eq\f(mv2,r)得v＝eq\r(\f(GM,r))，r大v小，同步衛(wèi)星的線速度小于第一宇宙速度，C錯(cuò)誤；同步衛(wèi)星的周期為24h，月球的周期為30天，故D錯(cuò)誤．8．A本題為天體運(yùn)動(dòng)中的人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，考查了考生應(yīng)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)進(jìn)行分析推理的實(shí)力．物理核心素養(yǎng)中的模型建構(gòu)、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念等要素在本題中均有體現(xiàn)．題目以嫦娥四號(hào)探測(cè)器的放射與運(yùn)行為背景，厚植著深深的愛(ài)國(guó)情懷．探測(cè)器圍繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，月球?qū)μ綔y(cè)器的引力充當(dāng)向心力，則Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)r＝ma向，解得a向＝Geq\f(M,r2)，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(GMm,2r)，故A項(xiàng)正確．9．AC在兩極處有mg＝eq\f(GMm,R2)，在赤道上有eq\f(GMm,R2)＝eq\f(g,n)m＋meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2R，解得T＝2πeq\r(\f(nR,n－1g))，A正確，B錯(cuò)誤；星球的第一宇宙速度為物體近地飛行時(shí)的速度由mg＝eq\f(mv2,R)，得v＝eq\r(gR)，C正確，D錯(cuò)誤．10．D11.C12.CD13.AD14.D15．B設(shè)物體的質(zhì)量為m，地球的質(zhì)量為M地，地球半徑為R地，地球?qū)υ撐矬w的引力大小為F地，火星的質(zhì)量為M火，火星半徑為R火，火星對(duì)該物體的引力大小為F火．依據(jù)萬(wàn)有引力定律得F地＝eq\f(GM地m,R\o\al(2,地))，F(xiàn)火＝eq\f(GM火m,R\o\al(2,火))，依據(jù)題意知，R地＝2R火，M地＝10M火，聯(lián)立解得eq\f(F火,F地)＝0.4，故B正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)