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《2019_2020学年高中物理第六章5.宇宙航行练习（含解析）新人教版必修2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、5.宇宙航行1.假设地球的质量不变,而地球的半径增大到原来半径的2倍,那么地球的第一宇宙速度的大小应为原来的( ) A.2B.22C.12D.2解析因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度,此时卫星的轨道半径近似的认为等于地球的半径,且地球对卫星的万有引力提供向心力。由GMmR2=mv2R得v=GMR,因此,当M不变,R增大为2R时,v减小为原来的22,选项B正确。答案B2.在现实生活中,绕地球做圆周运动的卫星的线速度( )A.一定等于7.9km/sB.一定小于7.9km/sC.大于7.9km/s,而小于11.2km/sD.只需大于
2、7.9km/s解析卫星绕地球做圆周运动的过程中,万有引力提供向心力,GMmr2=mv2r,得v=GMr,所以轨道半径r越大,卫星的环绕速度越小;实际生活中,做圆周运动的卫星的轨道半径大于地球的半径,所以环绕速度一定小于7.9km/s。答案B3.(多选)关于人造地球卫星,下列说法正确的是( )A.运行的轨道半径越大,线速度也越大B.其发射速度可以达到16.7km/sC.卫星绕地球做匀速圆周运动的速度不能大于7.9km/sD.卫星在降落过程中向下减速时处于超重状态解析由v=GMr知,卫星的轨道半径越大,线速度越小,选项A错误;人造地球卫星的发射速度在7.9km/s到1
3、1.2km/s之间,选项B错误;卫星绕地球做匀速圆周运动的速度小于或等于7.9km/s,选项C正确;卫星向下减速时的加速度方向向上,处于超重状态,选项D正确。答案CD4.某星球的半径为R,在其表面上方高度为aR的位置,以初速度v0水平抛出一个金属小球,水平射程为bR,a、b均为数值极小的常数,则这个星球的第一宇宙速度为( )A.2abv0B.bav0C.abv0D.a2bv0解析设该星球表面的重力加速度为g,小球落地时间为t,抛出的金属小球做平抛运动,根据平抛运动规律得aR=12gt2,bR=v0t,联立以上两式解得g=2av02b2R,第一宇宙速度即为该星球表面
4、卫星线速度,根据星球表面卫星重力充当向心力得mg=mv2R,所以第一宇宙速度v=gR=2av02b2RR=2abv0,故选项A正确。答案A5.恒星演化发展到一定阶段,可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星,中子星的半径较小,一般在7~20km,但它的密度大得惊人。若中子星的半径为10km,密度为1.2×1017kg/m3,那么该中子星的第一宇宙速度约为( )A.6km/sB.3×102km/sC.3×103km/sD.6×104km/s解析根据v=GMR和M=43πR3·ρ可得v=4πGR2ρ3≈6×104km/s,选项D正确。答案D6.(多选)地球半径为R0,地面
5、重力加速度为g,若卫星在距地面R0处做匀速圆周运动,则( )A.卫星的线速度为2R0g2B.卫星的角速度为g8R0C.卫星的加速度为g2D.卫星周期为2π2R0g解析由GMm(2R0)2=man=mv22R0=mω2(2R0)=m4π2T2(2R0)及GM=gR02,可得卫星的向心加速度an=g4,角速度ω=g8R0,线速度v=2R0g2,周期T=2π8R0g,所以A、B正确,C、D错误。答案AB7.星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度,星球的第二宇宙速度v2与其第一宇宙速度v1的关系是v2=2v1。已知某星球的半径为r,表面的重力加速度
6、为地球表面重力加速度g的16,不计其他星球的影响,则该星球的第二宇宙速度为( )A.grB.16grC.13grD.13gr解析16mg=mv12r得v1=16gr。再根据v2=2v1得v2=13gr,故C选项正确。答案C8.已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,某人造地球卫星在距地球表面高度等于地球半径3倍处做匀速圆周运动,求:(1)卫星的线速度。(2)卫星绕地球做匀速圆周运动的周期。解析设卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T,根据万有引力定律和牛顿第二定律得GMm(4R)2=mv24RGMm(4R)2=m2πT2·4R质量为m'的物体在地球表面所受的重力等
7、于万有引力大小,即GMm'R2=m'g联立以上三式解得v=12gR,T=16πRg。答案(1)12gR (2)16πRg能力提升1.(多选)一颗人造地球卫星以初速度v发射后,可绕地球做匀速圆周运动,若使发射速度增大为2v,则该卫星可能( )A.绕地球做匀速圆周运动B.绕地球运动,轨道变为椭圆C.不绕地球运动,成为太阳的人造行星D.挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙解析以初速度v发射后能成为人造地球卫星,可知发射速度v一定大于第一宇宙速度7.9km/s;当以2v速度发射时,发射速度一定大于15.8km/s,已超过了第二宇宙速度11.2km/s,也可能超过第
