宇宙三大速度专题练习
一、单项选择 |
1、关于地球的第一宇宙速度，下列说法中正确的是（ ）
A．所有地球卫星都以这个速度运行
B．它的大小是7.9km/s
C．它是地球同步卫星绕地球运动的速度
D．所有地球卫星都以这个速度发射
【答案】B
【解析】【来源】广西柳州高中2018-2019学年高一下学期期中考试物理（文)试题
【详解】
地球的第一宇宙速度大小是7.9km/s，是所有地球卫星的最大环绕速度，也是发射卫星的最小发射速度，同步卫星的速度小于第一宇宙速度，故选项B正确，ACD错误.
2、如图所示为1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中牛顿所画草图。他设想在高山上水平抛出物体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远。当速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。若不计空气阻力，这个速度至少为( )
A．7.9km/s B．8.9km/s C．11.2km/s D．16.7km/s
【答案】A
【解析】【来源】浙江省湖州市高中联盟2017-2018学年高一下学期期中联考物理试题
【详解】
要想成为地球卫星，最小的发射速度就是进入近地轨道的速度，即第一宇宙速度7.9km/s，BCD错误A正确
3、已知地球的质量约为火星质量的倍，地球的半径约为火星半径的倍，地球第一宇宙速度为，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（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动时，由火星的万有引力提供向心力，则有：
．
对于近地卫星，由地球的万有引力提供向心力，则得：
．
由①②得：．
又近地卫星的速度约为．
可得：航天器的速率为，故A正确．
4、已知地球的半径为R，地球的同步卫星离地面的距高为h，赤道上物体的线速度大小为v，则地球的第一宇宙速度大小为
A. B. C. D. v
【答案】B
【解析】地球的自转周期为
对于同步卫星，万有引力提供向心力
在地球表面附近绕地球运行的卫星线速度等于第一宇宙速度，则：
联立解得v1= ，故B正确，ACD错误。
故选：B。
5、2015年7月25日，我国发射的新一代北斗导航卫星，全部使用国产微处理器芯片（CPU），圆了航天人的“中国芯”之梦，该卫星在圆形轨道运行速度v满足（ ）
A．v＜7.9 km/s
B．7.9 km/s在职研究生申报条件＜v＜11.2 km/s
C．11.2 km/s＜v＜16.7 km/s
D．v＞16.7 km/s
【答案】A
【解析】【考点】 第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度．
【分析】卫星在绕地球的轨道上作匀速圆周运动，轨道半径大于地球半径，线速度小于第一宇宙速度，即v＜7.9km/s．
【解答】解：第一宇宙速度是物体在地球附近做匀速圆周运动必须具有的速度．而卫星在绕地球的轨道上作匀速圆周运动，轨道半径大于地球半径，
根据卫星的速度公式v=可知，卫星的速度小于第一宇宙速度，即卫星运行速度v＜7.9km/s，故A正确，BCD错误．
故选：A．
6、某星球由于自转使处于赤道上的物体对星球表面压力恰好为零，设该物体的线速度为v1，该星球的第一宇宙速度为v2，该星球同步卫星的线速度为v3，三者的大小关系为（ ）
A．v1=v2=v3 B．v1=v3＜北戴河景点v2 C．v1=v2＞v3 D．v1耐玩的单机游戏＜厦门旅游必去v3＜v2
【答案】D
【解析】【考点】同步卫星；第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度
【分析】赤道上的物体和同步卫星周期相同，根据半径关系比较向心加速度和线速度大小关系，再根据万有引力提供圆周运动向心力比较同步卫星与近地卫星的向心加速度和线速度的大小关系．
【解答】解：处于赤道上的物体对星球表面压力恰好为零，那么物体的线速度为v1，该星球同步卫星的线速度为v3，
它们的角速度相等，依据v=ωr，可知，v3＞v1；
同步卫星的轨道高度大于近地卫星的轨道高度，据G=m
得线速度v=知，近地卫星线速度大于同步卫星线速度，故v2＞v3，
因此则有：v1＜v3＜v2，故D正确，ABC均错误．
故选：D．
【点评】本题比较时注意同类进行比较，赤道上的物体和同步卫星周期相同，根据半径比较向心加速度和线速度的大小，同步卫星的近地卫星由万有引力提供向心力比较向心加速度和线速度与半径的关系，掌握规律是正确解题的关键．
7、中国造出可往返太空的班车卫星
2016年12月28日新浪军事网报道：在历时6天的2016年珠海航展上，中国航天科技集团公司五院展出了一项名为“可重复使用的返回式空间环境利用卫星”（以下简称“班车卫星”，未来，这种班车卫星可能不仅仅用于空间科学实验，还将用于太空旅游等多个方面，如班车一样，来回运送旅客，按计划，该班车卫星于2017年底开始运营，标志着我国天地往返的商业航天运营模式即将开启．
当班车卫星围绕地球做圆周运动时，其运行速度v满足（ ）
A．v＜7.9km/s B．7.9km/s＜v＜11.2km/s
C．11.2km/s＜v＜16.7km/s D．v＞16.7km/s
【答案】A
【解析】【考点】 第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度．
【分析】根据牛顿第二定律，结合引力提供向心力，即可求解．
【解答】解：根据万有引力提供向心力，列出等式为：
G=m，
解得：v=．
因班车卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，
根据v的表达式可以发现，班车卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度7.9km/s．故A正确，BCD错误．
故选：A．
8、若使空间探测器挣脱地球引力的束缚，其发射速度至少要达到（ ）
A．环绕速度 B．第一宇宙速度 C．第二宇宙速度 D．第三宇宙速度
【答案】C
【解析】【考点】第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度．
【分析】空间探测器挣脱地球引力的束缚，将会成为绕太阳运行的小行星，其最小反射速度称为第二宇宙速度，为11.6km/h．
【解答】解：第二宇宙速度是指物体达到11.2千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力束缚的一种速度．在摆脱地球束缚的过程中，在地球引力的作用下它并不是直线飞离地球，而是按抛物线飞行．脱离地球引力后在太阳引力作用下绕太阳运行．
故选C．
9、某星球的半径为,一重物在该星球表面附近作竖直下抛运动(忽略阻力),若测得重物在连续两个T时间内下落的高度依次是h1 和h2, 则该星球的第一宇宙速度为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】本题考查了平抛运动、万有引力与航天等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。
根据自由落体运动知识，，根据，可得：，选项A错误；选项B错误；选项C正确；选项D错误。综上本题选C。
10、嫦娥工程分为三期,简称“绕、落、回”三步走,我国发射的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器,经变轨成功落月,如图所示为其飞行轨道示意图,则下列说法正确的是( )
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A. 嫦娥三号的发射速度应该大于11.2km/s
B. 嫦娥三号在环月轨道1上P点的加速度大于在环月轨道2上P点的加速度
C. 嫦娥三号在动力下降段中一直处于完全失重状态
D. 嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小
【答案】D
【解析】在地球表面发卫星体的速度大于11.2km/s时，卫星将脱离地球束缚，绕太阳运动，故A错误．根据万有引力提供向心力G＝ma，得a＝，由此可知在轨道Ⅱ上经过P的加速度等于在轨道Ⅰ上经过P的加速度，故B错误．嫦娥三号在动力下降段中，除了受到重力还受到动力，故不是完全失重状态．故C错误．根据开普勒第三定律r3/T2＝k，由此可知，轨道半径越小，周期越小，故嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小，故D正确．故选D。
点睛：本题要掌握万有引力定律和开普勒第三定律，并要知道卫星绕越运动的向心力由万有引力提供，能结合圆周运动的规律进行求解．
11、如图所示，我国的“嫦娥二号”卫星进入地月转移轨道后，经多次变轨，从轨道Ⅰ最终进入距离月球表面100km，周期为118min的近圆工作轨道Ⅲ，开始对月球进行探测。下列说法正确的是( )
A. 卫星要进入月球轨道，在地球上的发射速度一定要大于第三宇宙速度
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