发布时间 : 星期三 文章高中物理人教版必修2习题：第六章 万有引力与航天 第5节 宇宙航行2 含答案更新完毕开始阅读ccf23eeeaf51f01dc281e53a580216fc700a539a
第5节 宇宙航行
（满分100分，60分钟完成） 班级_______姓名______ 第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题：本大题共6小题，每小题8分，共48分。在每小题给出的四个选项中，至少有
一个选项正确，选对的得8分，对而不全得4分。选错或不选的得0分。
1．火星有两颗卫星，分别为火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆，已知火卫一的周期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比
A．火卫一距火星表面较近 B．火卫二的角速度较大 C．火卫一的运动速度较大 D．火卫二的向心加速度较大
（ ）
2．如图1所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于
P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的有
A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时
（ ）
的加速度
D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时
图1
的加速度
3．据天文观测，在某些行星的周围有模糊不清的物质存在，为了判断这些物质是行星大气还是小卫星群，又测出了这些物质各层的线速度v的大小与该层至行星中心的距离r，下列说法正确的是
（ ）
A．若v与r成正比，可判定这些物质是行星大气 B．若v与r成反比，可判定这些物质是行星大气 C．若v与r成正比，可判定这些物质是小卫星群 D．若v与r成反比，可判定这些物质是小卫星群
22
4．土星的周围有美丽的光环，组成环的颗粒大小不一，线度从1μm～10m的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星的距离从7.3×10 km到1.4 ×10km ，已知环的外层颗粒绕土星作圆周运动的周期为14h，引力常量为6.67 ×10
－11
4
5
N·m/kg，则土星的质量约为
22
- 1 -
A．9×10kg C．9×10kg
2516
（ ）
3
B．6.4×10kg D．6.4×10kg
26
17
a2b2c
5．地球同步卫星到地心的距离r可由r＝求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s，2
4?c的单位是m/s2，则
（ ）
A．a是地球半径，b是地球自转的周期，c是地球表面处的重力加速度 B．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加速度 C．a是赤道周长，b是地球自转周期，c是同步卫星的加速度
D．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球表面处的重力加速度
6．设地面附近重力加速度为g0，地球半径为R0，人造地球卫星的圆形轨道半径为R，那么以下说法正确的是
（ ）
R02g0A．卫星在轨道上向心加速度大小为2
RR02g0B．卫星运行的速度大小为 RR3C．星运行的角速度大小为 R02g0R3D．卫星运行的周期为2? R02g0
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
二、填空、实验题：本大题共3小题，每小题8分，共24分。把正确答案填写在题中横线上
或按要求作答。
7．如图2所示，在赤道上某处日落4h后，还能看见正上方被阳光照亮的人
造卫星，此人造卫星的高度至少为___________ km (设地球半径为6400 km)。
8．一地球卫星高度等于地球半径，用弹簧秤将一物体悬挂在卫星内，物体在地球表面受的重
力为98 N，则它在卫星中受地球的引力为________N，物体的质量为________kg，弹簧秤的读数为________N。
图2
- 2 -
9．已知火星的质量是地球质量的P倍，其半径是地球表面半径的q倍，在地球上发射人造卫
星，其第一宇宙速度为v1，在火星上发射一颗人造卫星，其发射速度最小为___________。 三、计算题：本大题共2小题，计28分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步
骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 10．（12分）某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者，他用天文望远镜观察被太阳
光照射的此卫星，试问，春分那天（太阳光直射赤道）在日落12h内有多长时间该观察者看不见此卫星？已知地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，地球自转周期为T，不考虑大气对光的折射。
11．（16分）中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，它的自
转周期为T＝
1s，问该中子星的最小密度是多少才能维持星体的稳定，不至于因自转而30－11
瓦解（计算时星体可视为球体，引力常量G＝6.67×10
参考答案
一、选择题： 1．【答案】AC
N·m/kg）。
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【点拨】火星的卫星与地球卫星的原理相同。根据万有引力定律和向心力公式有：GMm＝r2 - 3 -
2GMT2π2GMv2MmMm223得轨道半径r?；同理有：G2＝m?r，得??3；G2＝m，mr()，
r4π2Trrr得v2?MmGMGM；G2?ma向，得a向?2。由题意知火卫一的周期小、轨道半径小、距火星rrr表面近、角速度大、线速度大、向心加速度大，A、C正确。 2．【答案】BD
【点拨】卫星的速度v＝
GMGM，A错误；卫星的角速度ω＝，B正确；卫星在某位rr3置的加速度由万有引力产生，不论在哪个轨道上，同一点的加速度相同，C错误，D正确。 3．【答案】AD
【点拨】若这些物质是行星的大气，应该与行星有相同的角速度，v与r成正比，A正确，B错误；若这些物质是小卫星群，由卫星的线速度v?4．【答案】D
GM知，v2与r成反比，C错误，D正确。 rMm4?24?2R326
【点拨】由G2?mR2，得M?，代入对应的数据可求出M＝6.4×10kg，D2RTGT正确。 5．【答案】AD
gR2T2Mm2?2Mm3
【点拨】由G2?mr()，mg＝G2，得r＝，A、D正确。 24?TrR6．【答案】ABD
【点拨】卫星在轨道上的向心加速度即为轨道处的重力加速度。卫星受到的万有引力提供向
Mm?v24?2Mm2心力，对卫星有：G2?ma＝m?mR??mR2，在地面附近有：G2?m?g0，解
R0RTRR02g0GM?得a＝，A正确；v＝
RR2R3，D正确。 T?2?R02g0二、填空、实验题： 7．【答案】6400
R02g0GM?，B正确；ω＝
RR3R02g0，C错误； R3 - 4 -