新高考物理一轮复习小题多维练习第5章万有引力与宇宙航行第02练　人造卫星　宇宙速度（解析版）.doc

第五章万有引力与宇宙航行

第02练人造卫星宇宙速度

知识目标

知识点

目标一

宇宙速度的理解和计算

目标二

卫星运行参量的比较与运算

目标三

航天器的变轨问题

1．(2022·全国·其他类型)利用引力常量G和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是(????)

A.地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)

B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期

C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离

D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离

【答案】D?

【知识点】不考虑自转时星球表面重力加速度、天体质量和密度的计算

【解析】解：A、根据万有引力等于重力GMmr2=mg，可以计算出地球的质量，A正确；

B、根据v=2πrT可计算出卫星的轨道半径r，万有引力提供向心力，则GMmr2=m4π2rT2可求出地球质量，B正确；

C、根据

2．(2022·上海市市辖区·期中考试)已知地球半径为R，第一宇宙速度v1；地球同步卫星距地面的高度为?，它的飞行速度为v2。则v1与v

A.RR+? B.R+?R C.RR+?

【答案】B?

【知识点】卫星的运行规律、同步卫星与近地卫星、第一宇宙速度

【解析】

第一宇宙速度是沿地球表面运行的卫星的速度，由万有引力提供向心力得：GMmR2=mv12R

解得v1=GMR，地球同步卫星围绕地球运转，则有：GMmR+?2=mv

3．(2022·上海市·历年真题)木卫一和木卫二都绕木星做匀速圆周运动。它们的周期分别为42?46min和85?22min，它们的轨道半径分别为R1和R2，线速度分别为v1和v2

A.R1R2，v1v2 B.R1R2

【答案】D?

【知识点】卫星运行规律及应用

【解析】解：根据万有引力提供向心力可得：GMmR2=m4π2T2R=mv2R

解得：T=4

4．(2021·北京市·历年真题)2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2.8×102km、远火点距离火星表面5.9×

A.在近火点的运行速度比远火点的小

B.在近火点的加速度比远火点的小

C.在近火点的机械能比远火点的小

D.在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动

【答案】D?

【知识点】卫星的变轨问题、卫星的运行规律、开普勒第一定律和第二定律

【解析】

A.根据开普勒第二定律知“天问一号”在近火点的运行速度比远火点的大，故A错误；

B.设火星的质量为M，“天问一号”的质量为m，到火星中心的距离为r，根据牛顿第二定律得GMmr2=ma，得a=GMr2，

所以“天问一号”在近火点的加速度比远火点的大，故B错误；

C.“天问一号”在火星停泊轨道运行时，只有万有引力做功，其机械能守恒，故C错误；

D

5．(2020·全国·其他类型)若一均匀球形星体的密度为ρ，引力常量为G，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是(????)

A.3πGρ B.4πGρ C.13πGρ

【答案】A?

【知识点】天体质量和密度的计算

【解析】

设星球的质量为M，半径为R，卫星的质量为m，运行周期为T，在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星所需的向心力由星球对其的万有引力提供，则根据牛顿第二定律得：GMmR2=m4π2T2R??①

星球的密度：ρ=M43πR

6．(2021·河北省石家庄市·期中考试)1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动，如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则(????)

A.v1v2，v1=GMr B.v1

【答案】B?

【知识点】卫星的变轨问题、开普勒第一定律和第二定律

【解析】

根据开普勒第二定律有：卫星从近地点到远地点速度变小，故v1v2。

若卫星绕地心做轨道半径为r的圆周运动时，线速度大小为GMr，将卫星从半径为r的圆轨道变轨到图示的椭圆轨道，必须在近地点加速，所以有：v1GM

1．(2022·江苏省·历年真题)探测器探测到土星外层上有一个环．为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系来确定(????)

A.若v2∝R，则该环是土星的一部分 B.若v2∝R，则该环是土星的卫星群

C.若v∝1R

【答案】D?

【知识点】卫星的运行规律

【解析】解：AC.若该层是土星的一部分则各层转动的角速度相等，根据v=ωR得：v∝R，故A、C错误；

BD.若该层是土星的卫星群，则向心力等于万有引力，根据GMmR2=mv2R得：v2=GMR，即v2∝1R?，故