2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題5.6 宇宙速度千題精練.doc

專題5.6 宇宙速度一選擇題1（2018河北衡水中學(xué)六調(diào)）使物體成為衛(wèi)星的最小發(fā)射速度稱為第一宇宙速度v1，而使物體脫離星球引力所需要的最小發(fā)射速度稱為第二宇宙速度v2， v2與v1的關(guān)系是v2=v1。已知某星球半徑是地球半徑R的，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的，地球的平均密度為，不計(jì)其他星球的影響，則A該星球上的第一宇宙速度為 B該星球上的第二宇宙速度為C該星球的平均密度為D該星球的質(zhì)量為【參考答案】BC 【命題意圖】本題考查萬有引力定律、宇宙速度、密度及其相關(guān)的知識點(diǎn)。2.(2017西安市長安區(qū)第一中學(xué)大學(xué)區(qū)高三第三次聯(lián)考)假設(shè)宇宙中有兩顆相距無限遠(yuǎn)的行星A和B，半徑分別為RA和RB.兩顆行星周圍衛(wèi)星的軌道半徑的三次方(r3)與運(yùn)行周期的平方(T2)的關(guān)系如圖所示；T0為衛(wèi)星環(huán)繞行星表面運(yùn)行的周期則()A行星A的質(zhì)量小于行星B的質(zhì)量B行星A的密度小于行星B的密度C行星A的第一宇宙速度等于行星B的第一宇宙速度D當(dāng)兩行星的衛(wèi)星軌道半徑相同時，行星A的衛(wèi)星向心加速度大于行星B的衛(wèi)星向心加速度【參考答案】D3中國國家航天局目前計(jì)劃于2020年發(fā)射嫦娥工程第二階段的月球車“嫦娥四號”。中國探月計(jì)劃總工程師吳偉仁近期透露，此臺月球車很可能在離地球較遠(yuǎn)的月球背面著陸，假設(shè)運(yùn)載火箭先將“嫦娥四號”月球探測器成功送入太空，由地月轉(zhuǎn)移軌道進(jìn)入100千米環(huán)月軌道后成功變軌到近月點(diǎn)為15千米的橢圓軌道，在從15千米高度降至月球表面成功實(shí)現(xiàn)登月。則關(guān)于“嫦娥四號”登月過程的說法正確的是()A“嫦娥四號”由地月轉(zhuǎn)移軌道需要減速才能進(jìn)入100千米環(huán)月軌道B“嫦娥四號”在近月點(diǎn)為15千米的橢圓軌道上各點(diǎn)的速度都大于其在100千米圓軌道上的速度C“嫦娥四號”在100千米圓軌道上運(yùn)動的周期小于其在近月點(diǎn)為15千米的橢圓軌道上運(yùn)動的周期D從15千米高度降至月球表面過程中，“嫦娥四號”處于失重狀態(tài)【參考答案】A4（2018中原名校聯(lián)盟質(zhì)檢）“嫦娥五號”作為我國登月計(jì)劃中第三期工程的“主打星”，計(jì)劃于2017年在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，登月后又從月球起飛，并以“跳躍式返回技術(shù)”成功返回地面，完成探月第三期工程的重大跨越一帶回月球樣品“跳躍式返回技術(shù)”是指航天器在關(guān)閉發(fā)動機(jī)后進(jìn)入大氣層，依靠大氣升力再次沖出大氣層，降低速度后進(jìn)入大氣層如圖所示，虛線為大氣層的邊界，已知地球半徑為R，d點(diǎn)與地心距離為r，地球表面重力加速度為g下列說法正確的是A“嫦娥五號”在b點(diǎn)處于完全失重狀態(tài)B“嫦娥五號”在d點(diǎn)的向心加速度大小等于C“嫦娥五號”在a點(diǎn)和c點(diǎn)的速率相等D“嫦娥五號”在c點(diǎn)和e點(diǎn)的速率相等【參考答案】D【名師解析】由“嫦娥五號”運(yùn)動軌跡可知，其在 b 點(diǎn)的加速度方向與所受萬有引力方向相反，處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)A 錯誤；由萬有引力定律和牛頓第二定律得，G=ma，其在 d 點(diǎn)的向心加速度 a，在地表處，有 mgG，解得 a，選項(xiàng)B 錯誤；從 a 點(diǎn)到 c 點(diǎn)過程中，萬有引力做功為零，但大氣阻力做負(fù)功，由動能定理可知，動能變化量不為零，故在 a、c 兩點(diǎn)時速率不相等，選項(xiàng)C 錯誤；從 c 點(diǎn)到 e 點(diǎn)過程中，所經(jīng)空間無大氣，萬有引力做功也為零，所以在 c、e 兩點(diǎn)時速率相等，選項(xiàng)D 正確5（2016鄭州一模）中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。預(yù)計(jì)2020年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力。如圖所示是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星的軌道示意圖，己知a、b、c三顆衛(wèi)星均做圓周運(yùn)動，a是地球同步衛(wèi)星，則A衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度 B衛(wèi)星a的加速度小于b的加速度C衛(wèi)星a的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度 D衛(wèi)星b的周期大于24 h【參考答案】A6（2016洛陽一模）使物體脫離星球的引力束縛，不再繞星球運(yùn)行，從星球表面發(fā)射所需的最小速度稱為第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2與第一宇宙速度v1的關(guān)系是v2=v1。已知某星球的半徑為r，它表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的。不計(jì)其他星球的影響，則該星球的第二宇宙速度為（ ）A B C D【參考答案】B【名師解析】由G=m，G =mg/6聯(lián)立解得星球的第一宇宙速度v1= ，星球的第二宇宙速度v2=v1=，選項(xiàng)B正確。7（2016武漢聯(lián)考）據(jù)報(bào)道，美國國家航空航天局(NASA)宣布首次在太陽系外發(fā)現(xiàn)“類地”行星Kepler186f.假如宇航員乘坐宇宙飛船到達(dá)該行星，進(jìn)行科學(xué)觀測，該行星自轉(zhuǎn)周期為T，宇航員在該行星“北極”距該行星表面附近h處自由釋放一個小球(引力視為恒力)，落地時間為t.已知該行星半徑為R，引力常量為G，則下列說法正確的是()A該行星的第一宇宙速度為 B宇宙飛船繞該行星做圓周運(yùn)動的周期不小于tC該行星的平均密度為 D如果該行星存在一顆同步衛(wèi)星，其距行星表面高度為 R【參考答案】BD8. 在星球表面發(fā)射探測器，當(dāng)發(fā)射速度為v時，探測器可繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動；當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到v時，可擺脫星球引力束縛脫離該星球，已知地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為101，半徑比約為21，下列說法正確的有A探測器的質(zhì)量越大，脫離星球所需的發(fā)射速度越大B探測器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等D探測器脫離星球的過程中勢能逐漸變大【參考答案】BD9. 據(jù)NASA中文消息，2014年9月24日，印度首個火星探測器“曼加里安”號成功進(jìn)入火星軌道下列關(guān)于“曼加里安”號探測器的說法正確的是A從地球發(fā)射的速度應(yīng)該大于第三宇宙速度B進(jìn)入火星軌道過程應(yīng)該減速C繞火星運(yùn)行周期與其質(zhì)量無關(guān)D僅根據(jù)在軌高度與運(yùn)行周期就可估算火星平均密度【參考答案】BC【名師解析】從地球發(fā)射火星探測器的速度應(yīng)該大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，選項(xiàng)A錯誤。進(jìn)入火星軌道過程應(yīng)該減速，選項(xiàng)B正確。繞火星運(yùn)行周期與其質(zhì)量無關(guān)，選項(xiàng)C正確。需要根據(jù)在軌高度、火星半徑與運(yùn)行周期才可估算火星平均密度，選項(xiàng)D錯誤。10. （2016山西太原期末）如圖是兩顆僅在地球引力作用下繞地球運(yùn)動的人造衛(wèi)星軌道示意圖，I是半徑為R的圓軌道,II為橢圓軌道，AB為橢圓的長軸，且AB=2R，兩軌道和地心在同一平面內(nèi),C、D為兩軌道的交點(diǎn)。己知軌道上的衛(wèi)星運(yùn)動到C點(diǎn)時速度方向與AB平行。下列說法正確的是A兩個軌道上的衛(wèi)星在C點(diǎn)時的加速度相同B兩個軌道上的衛(wèi)星在C點(diǎn)時的向心加速度大小相等CII軌道上衛(wèi)星的周期大于I軌道上衛(wèi)星的周期DII軌道上衛(wèi)星從C經(jīng)B運(yùn)動到D的時間與從D經(jīng)A運(yùn)動到C的時間相等【參考答案】A11. （2015廣東）在星球表面發(fā)射探測器，當(dāng)發(fā)射速度為v時，探測器可繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動；當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到時，可擺脫星球引力束縛脫離該星球，已知地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為101半徑比約為21，下列說法正確的有（ ）A.探測器的質(zhì)量越大，脫離星球所需的發(fā)射速度越大B.探測器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C.探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等D.探測器脫離星球的過程中勢能逐漸變大【參考答案】BD【名師解析】設(shè)R為星球半徑，M為星球質(zhì)量，由于v是探測器在星球表面做圓周運(yùn)動的速度，故利用G =m 解得：v=.式中G為萬有引力常數(shù)， 此式表示該星球上的第一宇宙速度?？芍谕恍乔虻陌l(fā)射速度與探測器質(zhì)量無關(guān)，選項(xiàng)A錯誤；由F=G 可知探測器在地球表面受到的引力比在火星表面的大，選項(xiàng)B正確。由于地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為101半徑比約為21，所以探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度不相等，探測器脫離地球所需要的發(fā)射速度大，選項(xiàng)C錯誤。探測器脫離星球的過程中，要克服萬有引力做功，勢能逐漸變大，選項(xiàng)D正確。12.如圖所示，A是靜止在赤道上的物體，B、C是同一平面內(nèi)兩顆人造衛(wèi)星。B位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上，C是地球同步衛(wèi)星。則以下判斷正確的是()A.衛(wèi)星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度B.A、B的線速度大小關(guān)系為vAvBC.周期大小關(guān)系為TATCTBD.若衛(wèi)星B要靠近C所在軌道，需要先加速【參考答案】CD13.（2016北京）如圖所示，一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行，在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動，下列說法正確的是 A.不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同B.不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同C.衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動量【參考答案】B14(2016江蘇)如圖所示，兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運(yùn)動，用R、T、Ek、S分別表示衛(wèi)星的軌道半徑、周期、動能、與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積下列關(guān)系式正確的有ATA>TB B. EkA>EkB CSA=SB D. 【參考答案】AD【名師解析】由G=mR()2，解得T=2.由此可知，TA>TB，選項(xiàng)A正確。由G=m，Ek =mv2，解得：Ek =，由此可知，EkA<EkB，選項(xiàng)B錯誤。衛(wèi)星與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積S=vR/2。由G=m，可得（vR）2=GMR，由于兩衛(wèi)星軌道半徑R不同，所以衛(wèi)星與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積S不等，選項(xiàng)C錯誤。由開普勒定律可知，選項(xiàng)D正確。15.（2016四川） 國務(wù)院批復(fù)，自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”。1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號，目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行，其軌道近地點(diǎn)高度約為440 km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2060 km；1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35786 km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a1，東方紅二號的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3，則a1、a2、a3的大小關(guān)系為A.a2a1a3 B. a3a2a1 C. a3a1a2 D. a1a2a3【參考答案】D16.（2016天津）我國即將發(fā)射“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室，之后發(fā)射“神舟十一號”飛船與“天宮二號”對接。假設(shè)“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接，下列措施可行的是 A使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對接B使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對接C飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接D飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接【參考答案】C【名師解析】為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接，必須使飛船在較低的軌道上加速做離心運(yùn)動，上升到空間實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動的軌道逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接，選項(xiàng)C正確ABD錯誤。17（2016山東青島一模）理想狀態(tài)的“日地拉格朗日點(diǎn)”是只在太陽和地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星引力作用下(忽略其它星體引力)，使人造衛(wèi)星圍繞太陽運(yùn)行的周期與地球圍繞太陽運(yùn)行的周期相同的點(diǎn)其中兩個“日地拉格朗日點(diǎn)”L1、L2在日地連線上，L1在地球軌道內(nèi)側(cè)，L2在地球軌道外側(cè)，如圖所示，下列說法中正確的是A人造衛(wèi)星在L1處線速度大于地球的線速度B人造衛(wèi)星在L1處角速度大于地球的角速度C人造衛(wèi)星在上L1處加速度小于地球的加速度D同一人造衛(wèi)星在L1處所受萬有引力大于在L2處所受萬有引力【參考答案】C二計(jì)算題1.發(fā)射宇宙飛船的過程要克服引力做功，已知將質(zhì)量為m的飛船在距地球中心無限遠(yuǎn)處移到距地球中心為r處的過程中，引力做功為W=G，飛船在距地球中心為r處的引力勢能公式為Ep=- G，式中G為萬有引力恒量，M為地球質(zhì)量。若在地球的表面發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，如果發(fā)身的速度很大，此衛(wèi)星可以上升到離地心無窮遠(yuǎn)處（即地球引力作用范圍之外）這個速度稱為第二宇宙速度（也稱逃逸速度）。（1）試推導(dǎo)第二宇宙速度的表達(dá)式？（2）已知逃逸速度大于真空中光速的天體叫黑洞，設(shè)某黑洞的質(zhì)量等于太陽的質(zhì)量M1.981030kg，求它的可能最大半徑？ (2)由題意可知，v>c，即>c,解得：R<=2.93103m，則該黑洞的最大半徑為2.93103m。