1、5.3人造卫星（清北）一、选择题（每题2分，共60分）1.【闫晓琳】关于宇宙速度，下列说法正确的是()A第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度B第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度D第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度2.【闫晓琳课本】地球人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其飞行速率()A大于7.9km/sB介于7.911.2km/s之间C小于7.9km/s D一定等于7.9km/s3【巩文芳】已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为()A3.5 k
2、m/s B5.0 km/s C17.7 km/s D35.2 km/s4.【闫晓琳】物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度，第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2v1。已知某星球半径是地球半径R的，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A B C D5【闫晓琳原创】如图1所示，在1687年出版的自然哲学的数学原理一书中，牛顿设想，抛出速度很大时，物体就不会落回地面，已知地球半径为R，月球绕地球公转的轨道半径为n2R，周期为T，不计空气阻力，为实现牛顿设想，抛出的速度至少为()AB C D6【闫晓琳】火星表面特征非常接近地球
3、，可能适合人类居住。2010年，我国志愿者王跃参与了在俄罗斯进行的“模拟登火星”实验活动。已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，自转周期基本相同。地球表面重力加速度是g，若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是h，在忽略自转影响的条件下，下述分析正确的是()A王跃在火星表面所受火星引力是他在地球表面所受地球引力的倍B火星表面的重力加速度是C火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍D王跃在火星上向上跳起的最大高度是7【魏雪飞】(多选)在太阳系中有一颗半径为R的行星，若在该行星表面以初速度v0竖直向上抛出一物体，上升的最大高度为H，已知该物体所受的其他力与行星对它的万有引力相比较可忽略不计。根据
4、这些条件，可以求出的物理量是()A太阳的密度B该行星的第一宇宙速度C该行星绕太阳运行的周期D卫星绕该行星运行的最小周期8. 【魏雪飞】（多选）火星探测已成为世界各国航天领域的研究热点现有人想设计发射一颗火星的同步卫星若已知火星的质量M，半径R0，火星表面的重力加速度g0自转的角速度0，引力常量G，则同步卫星离火星表面的高度为： （ ）A B C D 9【乔龙】2015年7月14日，“新视野”号太空探测器近距离飞掠冥王星冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，同时绕它们连线上的O点做匀速圆周运动O点到冥王星的距离为两者连线距离的八分之一，下列关于冥王星与卡戎的说法正确的是： A质量之比为81
5、 B向心力大小之比为17C角速度大小之比为 17 D线速度大小之比为1710【巩文芳】2015年9月14日，美国的LIGO探测设施接收到一个来自GW150914的引力波信号，此信号是由两个黑洞的合并过程产生的。如果将某个双黑洞系统简化为如图所示的圆周运动模型，两黑洞绕O点做匀速圆周运动。在相互强大的引力作用下，两黑洞间的距离逐渐减小，在此过程中，两黑洞做圆周运动的（ ）A周期均逐渐增大B线速度均逐渐减小C角速度均逐渐增大来源:Zxxk.ComD向心加速度均逐渐减小11【乔龙】宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动
6、，根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离不断缓慢增加，双星系统仍视为做匀速圆周运动，则下列说法正确的是A双星相互间的万有引力保持不变 B双星做圆周运动的角速度均增大C双星做圆周运动的加速度均减小 D双星做圆周运动的周期均减小12【闫晓琳】下图是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，下列说法正确的是()A发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关C卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力13.【乔龙】随着世界航空
7、事业的发展，深太空探测已逐渐成为各国关注的热点假设深太空中有一颗外星球，质量是地球质量的2倍，半径是地球半径的，则下列判断正确的是： A该外星球的同步卫星周期一定小于地球同步卫星周期B某物体在该外星球表面上所受重力是在地球表面上所受重力的4倍C该外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的2倍D绕该外星球的人造卫星和以相同轨道半径绕地球的人造卫星运行速度相同14【魏雪飞】（多选）同步卫星离地心距离r，运行速率为v1，加速度为a1,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是（ ）A、a1/a2=r/R B.a1/a2=R2/r2 C.V1/V
8、2= r / R D.V1/V2=15【闫晓琳】（多选）设土星绕太阳的运动为匀速圆周运动，若测得土星到太阳的距离为r，土星绕太阳运动的周期为T，万有引力常量为G，则根据以上数据可解得的物理量有()A土星线速度的大小 B土星加速度的大小 C土星的质量 D太阳的质量16. 【乔龙】宇航员在某星球表面完成下面实验：如图所示，在半径为r的竖直光滑圆弧轨道内部，有一质量为m的小球（可视为质点），在最低点给小球某一水平初速度，使小球在竖直面内做圆周运动，测得轨道在最高点和最低点时所受压力大小分别为F1、F2；已知该星球的半径为R，引力常量G，则该星球的第一宇宙速度是（ ）A. B. C. D. 17【巩文
9、芳】随着我国登月计划的实施，我国宇航员登上月球已不是梦想：假如我国宇航员登上月球并在月球表面附近以初速度v0竖直向上抛出一个小球，经时间t后回到出发点。已知月球的半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的是()A月球表面的重力加速度为 B月球的质量为C宇航员在月球表面获得 的速度就可能离开月球表面围绕月球做圆周运动D宇航员在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的绕行周期为 18【李梦雅】2013年12月2日1时30分，搭载嫦娥三号探测器的长征三号乙火箭点火升空。假设为了探测月球，载着登陆舱的探测飞船在以月球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1，总质量为m1登陆舱随后脱离飞船，变轨到离
10、月球更近的半径为r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2。最终在月球表面实现软着陆、无人探测及月夜生存三大创新。若以R表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响。则下列有关说法正确的是()A月球表面的重力加速度g月 B月球的第一宇宙速度为C登陆舱在半径为r2轨道上的周期T2T1D登陆舱在半径为r1与半径为r2的轨道上的线速度之比为 19【魏雪飞】（多选）土星外层上有一个环(如图)，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之间的关系来判断()A若vR，则该层是土星的一部分 B若v2R，则该层是土星的卫星群C若v，则该层是土星的一部分 D若
11、v2，则该层是土星的卫星群20【闫晓琳】研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比()A距地面的高度变大 B向心加速度变大 C线速度变大 D角速度变大21【刘蕊】（多选）宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用相互绕转，称之为双星系统在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图7所示若AOOB，则()A星球A的质量一定大于星球B的质量B星球A的线速度一定大于星球B的线速度C双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大D双
12、星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大22【刘蕊】人们在宇宙中已经发现了“双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线速度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1m232，则可知()Am1、m2做圆周运动的角速度之比为23 Bm1、m2做圆周运动的线速度之比为32Cm1做圆周运动的半径为L Dm2做圆周运动的半径为L23.【刘蕊】已知同一星球的第二宇宙速度与第一宇宙速度的关系是=，设宇宙中有一个半径为R的星球，宇航员在该星球上
13、以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的物体，不计空气阻力，经t秒后物体落回手中，则下列说法不正确的是()A在该星球表面上以 的初速度水平抛出一个物体，物体将不再落回星球表面B在该星球表面上以2的初速度水平抛出一个物体，物体将不再落回星球表面C在该星球表面上以 的初速度竖直抛出一个物体，物体将不再落回星球表面D在该星球表面上以2的初速度竖直抛出一个物体，物体将不再落回星球表面24.【巩文芳】（多选）由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器与俄罗斯研制的“福布斯土壤”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的.下列关于火星探测器的说法中正
14、确的是()A发射速度只要大于第一宇宙速度即可B发射速度只有达到第三宇宙速度才可以C发射速度应大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度D火星探测器环绕火星运行的最大速度为地球第一宇宙速度的25.【闫晓琳】（多选）P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1、s2做匀速圆周运动。图2中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同。则()A P1的平均密度比P2的大 BP1的“第一宇宙速度”比P2的小Cs1的向心加速度比s2的大 Ds1的公转周期比s2的大26.
15、【乔龙】双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为 ()AT BTCT DT27.【闫晓琳】（多选）有A，B，C，d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近的近地轨道上做圆周运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则有()A. a的向心加速度等于重力加速度gB. b在相同时间内转过的弧长最长C. c在4 h内转过的圆心角是D. d的运动周期可能是30 h28【闫晓琳】（多选）为了测量某
16、行星的质量和半径,宇航员记录了登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期T,登陆舱在行星表面着陆后,用弹簧称称量一个质量为m的砝码读数为N.已知引力常量为G.则下列计算中错误的是()A.该行星的质量为 B.该行星的半径为C.该行星的密度为 D.在该行星的第一宇宙速度为29【闫晓琳】（多选）在星球表面发射探测器，当发射速度为时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球，已知地球、火星两星球的质量比约为，半径比为，下列说法正确的有（）。A: 探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大B: 探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C: 探测器分别脱离两星球所需要
17、的发射速度相等D: 探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大30【闫晓琳】（多选）我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面高处做一次悬停（可认为是相对于月球静止）；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器的质量约为，地球质量约为月球的倍，地球半径约为月球的倍，地球表面重力加速度大小约为。则此探测器（）。A: 在着陆前的瞬间，速度大小约为 B: 悬停时受到的反冲作用力约为C: 从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒D: 在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度二、计算题（每题8分，共40分.）1【
18、闫晓琳】宇航员站在某星球表面，从高h处以初速度v0水平抛出一个小球，小球落到星球表面时，与抛出点的水平距离是x，已知该星球的半径为R，引力常量为G，求（1）该星球的质量M。（2）该星球的第一宇宙速度。2.【李梦雅】2014年10月8日，月全食带来的“红月亮”亮相天空，引起人们对月球的关注我国发射的“嫦娥三号”探月卫星在环月圆轨道绕行n圈所用时间为t，如图所示已知月球半径为R，月球表面处重力加速度为g月，引力常量为G.试求：(1)月球的质量M；(2)月球的第一宇宙速度v1；(3)“嫦娥三号”卫星离月球表面的高度h.3 【闫晓琳】经过近7年时间，2亿千米在太空中穿行后，美航天局和欧航天局合作研究出
19、“卡西尼”号土星探测器于美国东部时间6月30日抵达预定轨道，开始“拜访”土星及其卫星家族这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测若“卡西尼”号土星探测器进入环绕土星上空的圆轨道飞行，已知土星半径为R，探测器离土星表面高度为h，环绕n周飞行时间为t，求：（1）土星的质量M；（2）若在土星上发射一颗卫星，至少需要多大的速度？4.【乔龙】质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧。引力常数为G。(1)求两星球做圆周运动的周期。(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为T1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为T2。已知地球和月球的质量分别为5.981024 kg和7.351022 kg。求T2与T1两者平方之比。(结果保留三位小数)5.【乔龙】宇航员到了某星球后做了如下实验：如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球，圆锥顶角2.当圆锥和球一起以周期T匀速转动时，球恰好对锥面无压力已知星球的半径为R，万有引力常量为G.求：(1)细线拉力的大小；(2)该星球表面的重力加速度的大小；(3)该星球的第一宇宙速度的大小；(4)该星球的密度
