2022年新高考物理一轮复习练习：专题36　人造卫星、宇宙速度 （含解析）.docx

1、专题专题 36人造卫星、宇宙速度人造卫星、宇宙速度 1(多选)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大 小分别为 a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为 v金、v地、v火已知它们的轨道半径 R 金R地a地a火Ba火a地a金 Cv地v火v金Dv火v地v金 22021荆州中学测试(多选)气象卫星是用来拍摄云层照片，观测气象资料和测量气象 数据的我国先后自行成功研制和发射了“风云号”和“风云号”两颗气象卫星，“风 云号”卫星轨道与赤道平面垂直并且通过两极，称为“极地圆轨道”，每 12h 巡视地球一 周“风云号”气象卫星轨道平面在赤道平面内，称为“地球同步轨道”，每

2、24h 巡视地 球一周，则“风云号”卫星比“风云号”卫星() A.角速度小B线速度大 C万有引力大 D向心加速度大 32021河北卷“祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊 轨道绕火星飞行，其周期为 2 个火星日假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为 2 个 火星日已知一个火星日的时长约一个地球日，火星质量约为地球质量的 1 10，则该飞船的轨 道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为() A34B3 1 4 C3 5 2D 3 2 5 42021云南玉溪一中月考中国在 2020 年左右建成覆盖全球的北斗卫星导航系统北 斗卫星导航系统由静止轨道卫星(离地面高度约为 36

3、000km)、 中圆地球轨道卫星(离地面高度约 21000km)及其他轨道卫星组成则() A静止轨道卫星指相对地表静止，其可定位在北京正上空 B中圆地球轨道卫星比地球同步卫星的运行速度更小 C中圆地球轨道卫星运行周期大于 24h D静止轨道卫星的发射速度大于第一宇宙速度 52021衡水中学调研(多选)使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度 v1，而 使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度 v2， v2与 v1的关系是 v2 2v1， 已知某星球半径是地球半径 R 的1 3，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度 g 的 1 6，地球 的平均密度为，不计其他星球的影响，则(

4、) A该星球上的第一宇宙速度为 3gR 3 B该星球上的第二宇宙速度为 gR 3 C该星球的平均密度为 2 D该星球的质量为8R 3 81 62021唐山市测试(多选)2018 年 2 月 12 日 13 时 03 分， 我国在西昌卫星发射中心成功 发射第五、六颗“北斗三号”全球组网卫星，完成了农历鸡年中国航天的“收官之战” 北斗 导航系统中，某颗卫星绕地球做圆周运动，其向心加速度大小为 a，线速度大小为 v，万有引 力常数为 G，由以上数据可知() A该卫星轨道半径为 a v2B该卫星角速度大小为 a v C该卫星的周期大小为 2v a D该卫星的质量为 v4 Ga 72021湖南师大附中摸

5、底2017 年 11 月 5 日 19 时 45 分，中国在西昌卫星发射中心用 长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十四、二十五颗北斗导航卫星北 斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSatelliteSystemBDS)是中国自行研制的全球卫星导航系 统北斗卫星导航系统空间段由 35 颗卫星组成，其中 5 颗是地球同步卫星关于同步卫星绕 地球运动的相关物理量，下列说法正确的是() A角速度等于地球自转的角速度 B向心加速度大于地球表面的重力加速度 C线速度大于第一宇宙速度 D运行周期一定大于月球绕地球运动的周期 82018 年 12 月 8 日，肩负着亿万中华儿女探月

6、飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射， “实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”已知月球的质 量为 M、半径为 R，探测器的质量为 m，引力常量为 G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为 r 的匀速圆周运动时，探测器的() A周期为 42r3 GM B动能为GMm 2R C角速度为 Gm r3 D向心加速度为GM R2 92021保定摸底(多选)某半径为 R 的星球上，两极点处的重力加速度为 g，是赤道上 重力加速度的 n 倍，下列说法中正确的是() A星球自转周期为 2 nR （n1）g B星球自转周期为 2 nR g C.星球的第一宇宙速度 v gR D星球的第一宇宙速度

7、 v gR n 102021江淮十校联考理论研究表明地球上的物体速度达到第二宇宙速度 11.2km/s 时， 物体就能脱离地球，又知第二宇宙速度是第一宇宙速度的 2倍现有某探测器完成了对某未 知星球的探测任务悬停在该星球表面通过探测到的数据得到该星球的有关参量：(1)其密度 基本与地球密度一致(2)其半径约为地球半径的 2 倍若不考虑该星球自转的影响，欲使探 测器脱离该星球，则探测器从该星球表面的起飞速度至少约为() A7.9km/sB11.2km/s C15.8km/sD22.4km/s 112021南宁三中测试科学家发现了一颗距离地球 14 光年的“另一个地球”沃尔夫， 它是迄今为止在太阳

8、系外发现的距离最近的宜居星球沃尔夫的质量为地球的 4 倍，它围绕 红矮星运行的周期为 18 天设想从地球发射一颗科学探测卫星围绕沃尔夫表面运行已知万 有引力常量为 G，天体的环绕运动可看作匀速圆周运动则下列说法正确的是() A从地球发射该探测卫星的速度应该小于第三宇宙速度 B根据沃尔夫围绕红矮星运行的运动周期可求出红矮星的密度 C若已知围绕沃尔夫表面运行的探测卫星的周期和地球的质量，可近似求沃尔夫半径 D沃尔夫绕红矮星公转和地球绕太阳公转的轨道半径的三次方之比等于 18 365 2 122021银川一中(多选)假设若干年后，地球的半径变小了，但地球的质量不变、自转 周期不变，则相对于现在()

9、A.地球表面的重力加速度变小了 B卫星的最小发射速度变小了 C地球同步卫星的高度变大了 D地球同步卫星绕地球做圆周运动的线速度大小不变 13(多选)同步卫星与地心的距离为 r，运行速度为 v1，加速度为 a1；地球赤道上的物体 随地球自转的加速度为 a2，第一宇宙速度为 v2，地球半径为 R，则下列各式正确的是() A.a1 a2 r RB a1 a2 r R 2 Cv1 v2 r RD v1 v2 R r 1 2 142021江西红色六校联盟模拟地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所 受的向心力为 F1，向心加速度为 a1，线速度为 v1，角速度为1；绕地球表面附近做圆周运动 的人造

10、卫星(高度忽略)所受的向心力为 F2，向心加速度为 a2，线速度为 v2，角速度为2；地球 同步卫星所受的向心力为 F3，向心加速度为 a3，线速度为 v3，角速度为3；地球表面重力加 速度为 g，第一宇宙速度为 v，假设三者质量相等，则() AF1F2F3Ba1a2ga3C.v1v2vv3D132 152020全国卷火星的质量约为地球质量的 1/10，半径约为地球半径的 1/2，则同一 物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为() A0.2B0.4 C2.0D2.5 162021西安中学模拟(多选)如图所示，太阳系各行星可近似看成在同一平面内沿同一 方向绕太阳做匀速圆周运动设天王星公转

11、周期为 T1，公转半径为 R1；地球公转周期为 T2， 公转半径为 R2.不计两行星之间的引力作用，万有引力常量为 G，当地球和天王星运行到太阳 两侧，且三者排成一条直线时，下列说法正确的是() A太阳的质量为4 2R2 2 GT22 B天王星公转速度大于地球公转速度 C地球与天王星相距最近至少需经历 T1T2 2（T1T2） D天王星公转的向心加速度与地球公转的向心加速度之比为R 2 2 R21 172021石家庄质检如图所示，a、b、c、d 为四颗地球卫星，a 静止在地球赤道表面还 未发射，b 是近地轨道卫星，c 是地球同步卫星，d 是高空探测卫星若 b、c、d 的运动均可 看作匀速圆周运

12、动，下列说法正确的是() Aa 的向心加速度小于 a 所在处的重力加速度 B在相同时间内 b、c、d 转过的弧长相等 Cc 在 4 小时内转过的圆心角为 6 Dd 的运动周期可能为 20 小时 182021全国甲卷2021 年 2 月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功 实施三次近火制动后，进入运行周期约为 1.8105s 的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最 近距离约为 2.8105m已知火星半径约为 3.4106m，火星表面处自由落体的加速度大小约 为 3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为() A6105mB6106m C6107mD6108m 专题

13、专题 36人造卫星、宇宙速度人造卫星、宇宙速度 1A本题考查万有引力定律和匀速圆周运动，体现了物理模型建构、科学推理等核心 素养 行星绕太阳做匀速圆周运动， 万有引力提供向心力， 即 GMm R2 ma向mv 2 R ， 解得 a向GM R2， v GM R ，由于 R金R地a地a火，v金v地v火，选项 A 正确 2BD 3D由万有引力提供向心力有 GMm r2 m 2 T 2 r，解得 r3 GMT2 42 ，所以飞船的轨道半 径与地球同步卫星的轨道半径的比值r1 r2 3 M1T21 M2T22 3 0.122 1 3 2 5.故 A、B、C 错误，D 正确 4D静止轨道卫星，即地球同步卫

14、星，其轨道平面在赤道平面，故不可能定位在北京 正上空，A 错误；由题述知，中圆地球轨道卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，根 据万有引力提供向心力可得 GMm r2 m v2 r 解得 v GM r ，可知中圆地球轨道卫星比同步卫星 运行速度更大，B 错误；根据 GMm r2 m4 2 T2 r，解得 T2 r3 GM，因中圆地球轨道卫星的轨道 半径小于地球同步卫星的轨道半径，故中圆地球轨道卫星的运行周期小于地球同步卫星的运 行周期，即 T中a，B 错误；由GMm r2 mv 2 r 得 v GM r ，r 大 v 小，同步卫星的线速 度小于第一宇宙速度，C 错误；同步卫星的周期为 24

15、h，月球的周期为 30 天，故 D 错误 8A本题为天体运动中的人造卫星运动问题，考查了考生应用万有引力定律和圆周运 动知识进行分析推理的能力物理核心素养中的模型建构、运动与相互作用观念等要素在本 题中均有体现题目以嫦娥四号探测器的发射与运行为背景，厚植着深深的爱国情怀 探测器围绕月球做匀速圆周运动， 月球对探测器的引力充当向心力， 则 GMm r2 mv 2 r m2r m4 2 T2 rma向，解得 a向GM r2，T2 r3 GM， GM r3 ，Ek1 2mv 2GMm 2r ，故 A 项正确 9AC在两极处有 mg GMm R2 ，在赤道上有 GMm R2 g n mm 2 T 2R

16、，解得 T 2 nR （n1）g， A 正确， B 错误； 星球的第一宇宙速度为物体近地飞行时的速度由 mg mv2 R ， 得 v gR，C 正确，D 错误 10D11.C12.CD13.AD14.D 15B设物体的质量为 m，地球的质量为 M地，地球半径为 R地，地球对该物体的引力 大小为 F地，火星的质量为 M火，火星半径为 R火，火星对该物体的引力大小为 F火根据万有 引力定律得 F地GM 地m R2 地 ，F火GM 火m R2 火 ，根据题意知，R地2R火，M地10M火，联立解得F 火 F地 0.4，故 B 正确，A、C、D 项错误 16CD17.A 18C设火星的半径为 R1、表面的重力加速度为 g1，质量为 m1的物体绕火星表面飞行 的周期为 T1，则有 m14 2 T2 1 R1m1g1，设椭圆停泊轨道与火星表面的最近、最远距离分别为 h1、 h2，停泊轨道周期为 T2，根据开普勒第三定律有R 3 1 T21 （h12R1h2 2 ）3 T22 ，代入数据解得 h2 3 2g1R2 1T 2 2 2 2R1h16107m，故选项 A、B、D 错误，选项 C 正确