新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习专题28人造卫星宇宙速度

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A．地球同步卫星的轨道可能通过地球两极上空
B．地球同步卫星的轨道只能在赤道上空
C．所有在轨运行的地球同步卫星距地面的高度都相同
D．所有在轨运行的地球同步卫星距地面的高度可以不相同
2.
[2023·广东省汕尾市质监]设想从山上水平抛出一块石头，如图所示．由于重力作用，石头会沿着弯曲的路径落到地上，并且石头的抛出速度越大，石头飞行的距离越远．由此推想，当石头抛出的速度足够大时，它将绕地球做圆周运动而不再落向地面，成为人造卫星．则这个足够大的速度是( )
A．v＝7.9 km/s B．v<7.9 km/s
C．v＝11.2 km/s D．v>11.2 km/s
3．如图所示，M是赤道上的物体在随地球自转，N是赤道平面内的一颗人造地球卫星，运行方向自西向东．已知地球同步卫星距地面高度近似为5.6倍地球半径，设地心为O，MN与ON间的夹角θ最大为 eq \f(π,6) ，则( )
A．N的轨道半径为地球半径的 eq \r(3) 倍
B．N与M的转动周期之比为2 eq \r(2) ∶1
C．N与M的线速度大小之比为6.6 eq \r(3.3) ∶1
D．N与M的加速度大小之比为1∶4
4．[2023·江苏省淮安市调研]北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主研发的继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统．该系统包括5颗地球同步卫星和30颗一般轨道卫星．关于其中的地球同步卫星，下列说法中正确的是( )
A．它运行的周期为24小时
B．它运行的线速度大于第一宇宙速度
C．它可以定点在淮安区文通塔的正上方
D．它到地面的距离比月球到地面的距离大
5．[2023·广东小潮州市质检]“祝融号”火星车的高度有185 cm，重量达到240 kg，设计寿命为3个火星月，相当于约92个地球日．“祝融号”火星车将在火星上开展地表成分、物质类型分布、地质结构以及火星气象环境等探测工作．已知火星直径约为地球的一半，火星质量约为地球质量的十分之一，则“祝融号”在火星上受到的重力大小最接近( )
A．240 N B．960 N
C．1 200 N D．2 400 N
6．[2023·四川省成都市考试]某星球和地球均可视为质量均匀分布的球体，该星球的密度是地球密度的2倍，它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的( )
A． eq \f(1,2) 倍 B．2 eq \r(2) 倍
C．4倍 D．16倍
7．[2023·河北省保定市模拟]宇宙中半径均为R的两颗恒星S1、S2，相距无限远．若干行星分别环绕恒星S1、S2运动的公转周期的平方T2与公转半径的立方r3的规律如图所示，不考虑两恒星的自转，下列说法正确的是( )
A．S1与S2的质量相等
B．S1的密度比S2的大
C．S1的第一宇宙速度比S2的大
D．S1表面的重力加速度比S2的小
8.
[2023·湖南省联考](多选)地球和月球在长期相互作用过程中，形成了“潮汐锁定”．月球总是一面正对地球，另一面背离地球，月球绕地球的运动可看成匀速圆周运动．以下说法正确的是( )
A．月球的公转周期与自转周期相同
B．地球对月球的引力大于月球对地球的引力
C．月球上远地端的向心加速度大于近地端的向心加速度
D．若测得月球公转的周期和半径可估测月球质量
9．[2023·湖北省部分重点高中大联考]月球绕地球沿椭圆轨道运动的示意图如图所示．有关月球的运动，下列说法正确的是( )
A．月球从近地点向远地点运动的过程中做离心运动，速度逐渐增大
B．月球从近地点向远地点运动的过程中速度逐渐减小
C．月球在近地点时受到的万有引力大于其做圆周运动所需要的向心力
D．月球从近地点向远地点运动的过程中做离心运动，加速度逐渐增大
10.
[2023·辽宁省沈阳市模拟]如图所示，A为静止在赤道上的物体，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星．A、B、C三物体质量相同，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，向心力大小分别为FA、FB、FC，线速度大小分别为vA、vB、vC，周期分别为TA、TB、TC，则( )
A．aB>aC>aA B．FA＝FB>FC
C．vA>vB>vC D．TB>TA＝TC
11．[2023·北京大附中期末]如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动．下列说法正确的是( )
A．甲的向心加速度比乙的大
B．甲的运行周期比乙的大
C．甲的角速度比乙的大
D．甲的线速度比乙的大
12．[2023·福建省泉州市三模](多选)国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉震撼．如图所示，“太空电梯”由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间站和配重组成，缆绳相对地面静止，箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到空间站．下列说法正确的是( )
A．地面基站可以建设在青藏高原上
B．配重的线速度小于同步空间站的线速度
C．箱体在上升过程中受到地球的引力越来越小
D．若同步空间站和配重间的缆绳断开，配重将做离心运动
专题28 人造卫星 宇宙速度
1．BC 地球卫星相对地面静止，其轨道只能在赤道上空，不可能通过地球两极上空，A错误，B正确；所有在轨运行的地球同步卫星运行的角速度都相同，根据G eq \f(Mm,r2) ＝mω2r可知，所有在轨运行的地球同步卫星轨道半径都相同，即距地面的高度相同，C正确，D错误．
2．A 要想使物体绕地球运动而成为人造卫星，不再落回地面，则物体的速度必须要达到第一宇宙速度，即v＝7.9 km/s，A正确．
3．C
4．A 同步卫星和地球相对静止，与地球自转具有相同的转动周期，T＝24 h，A正确；第一宇宙速度是卫星做圆周运动的最大环绕速度，同步卫星的速度一定小于第一宇宙速度，B错误；同步卫星的轨道一定在赤道上空，不能在淮安区文通塔上空，C错误；根据开普勒第三定律可知，同步卫星周期小，它到地面的距离比月球到地面的距离小，D错误．
5．B 物体在星球表面所受万有引力和重力近似相等，则有G eq \f(Mm,R2) ＝mg，解得星球表面的重力加速度g＝G eq \f(M,R2) ，所以火星与地球表面重力加速度之比为 eq \f(g火,g地) ＝ eq \f(M火R eq \\al(2,地) ,M地R eq \\al(2,火) ) ＝ eq \f(22,10) ＝ eq \f(2,5) ，“祝融号”火星车在火星上与地球上的质量相等，“祝融号”火星车在火星上受到的重力大小约为G＝mg火＝ eq \f(2,5) mg地＝960 N，B正确．
6．B 由G eq \f(Mm,R2) ＝mg和M＝ρ× eq \f(4,3) πR3，解得星球表面的重力加速度g＝ eq \f(4,3) GρπR，可知该星球的半径是地球半径的2倍．第一宇宙速度v＝ eq \r(\f(GM,R)) ＝ eq \r(\f(4,3)GρπR2) ，可知，星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的2 eq \r(2) 倍，B正确．
7．D 由G eq \f(Mm,r2) ＝m eq \f(4π2r,T2) 得M＝ eq \f(4π2r3,GT2) ，根据题图可知S1的 eq \f(r3,T2) 较小，所以恒星S1的质量较小，A项错误；两恒星的半径相等，则体积相等，根据ρ＝ eq \f(M,V) ，可知S1的密度较小，B项错误；根据G eq \f(Mm,R2) ＝m eq \f(v2,R) 得v＝ eq \r(\f(GM,R)) ，则S1的第一宇宙速度较小，C项错误；根据G eq \f(Mm,R2) ＝mg得g＝ eq \f(GM,R2) ，则S1表面的重力加速度较小，D项正确．
8．AC “潮汐锁定”月球总是一面正对地球，另一面背离地球，分析可知，月球的公转周期与自转周期相同，故A正确；根据牛顿第三定律，可知地球对月球的引力等于月球对地球的引力，故B错误；由于月球总是一面正对地球，所以月球上远地端与近地端角速度相同，根据公式a＝ω2r可知，半径大向心加速度大，即月球上远地端的向心加速度大于近地端的向心加速度，故C正确；若测得月球公转的周期和半径不可估测月球质量，故D错误．
9．B 月球从近地点向远地点运动的过程中做离心运动，万有引力不足以提供向心力，引力做负功，动能逐渐减小，所以速度逐渐减小，A、C错误，B正确；根据万有引力提供向心力有 eq \f(GMm,r2) ＝ma，解得a＝ eq \f(GM,r2) ，月球从近地点向远地点运动的过程中轨道半径增大，加速度逐渐减小，故D错误．
10．A 卫星B、C均由万有引力提供向心力，有F＝ eq \f(GMm,r2) ＝ma，且rBaC，FB>FC；A、C的角速度相同，由F＝mω2r，a＝ω2r，rAaA，FC>FA，综上所述有aB>aC>aA，FB>FC>FA，A正确，B错误；B、C均由万有引力提供向心力，有 eq \f(GMm,r2) ＝ eq \f(mv2,r) ，且rBvC；A、C的角速度相同，由v＝ωr，且rAvA，C错误；A、C角速度相同，则周期相同，即TA＝TC；B、C均为地球的卫星，根据开普勒第三定律可知TB11．B 卫星运动的向心力由万有引力提供，有G eq \f(Mm,r2) ＝ma，解得a＝G eq \f(M,r2) ，可知甲的向心加速度小于乙的向心加速度，A错误；根据G eq \f(Mm,r2) ＝m eq \f(4π2,T 2) r，解得T＝2π eq \r(\f(r3,GM)) ，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的周期大于乙的周期，B正确；根据G eq \f(Mm,r2) ＝mω2r解得ω＝ eq \r(\f(GM,r3)) ，可判断甲的角速度小于乙的角速度，C错误；根据G eq \f(Mm,r2) ＝ eq \f(mv2,r) 得v＝ eq \r(\f(GM,r)) ，可判断甲的线速度小于乙的线速度，D错误．
12．CD 由题意可知缆绳相对地面静止，则整个同步轨道一定在赤道正上方，所以地面基站不可能在青藏高原上，A错误；根据“太空电梯”结构可知v＝ωr，配重和同步空间站的角速度相同，空间站的环绕半径小于配重的环绕半径，所以配重的线速度大于同步空间站的线速度，B错误；箱体在上升过程中受到地球的引力F＝G eq \f(Mm,r2) ，万有引力随着箱体与地球距离的增加而减小，C正确；根据题意可知，空间站做匀速圆周运动，若缆绳断开，配重与地球之间的万有引力F＝G eq \f(Mm,r eq \\al(2,配) )