格物学 力学万有引力定律的常见应用

人造卫星的运行规律-万有引力定律的常见应用知识点月考进阶选择题自测题答案-山东省等高中物理,平均正确率54.0%

2025-06-10
人造卫星的运行规律-万有引力定律的常见应用知识点月考进阶选择题自测题答案-山东省等高中物理,平均正确率54.0%
2、['第一宇宙速度', '人造卫星的运行规律', '超重与失重问题']

正确率40.0%据报道$${,{{2}{0}{2}{0}}}$$年我国将发射首颗“人造月亮”,其亮度是月球亮度的$${{8}}$$倍,可为城市提供夜间照明.假设“人造月亮”在距离地球表面$${{5}{0}{0}{{k}{m}}}$$的轨道上绕地球做匀速圆周运动(不计地球自转的影响),下列有关“人造月亮”的说法正确的是(

B

A.运行速度等于第一宇宙速度

B.角速度大于月球绕地球运行的角速度

C.向心加速度大于地球表面的重力加速度

D.在运行轨道上处于完全失重状态,重力加速度为$${{0}}$$

3、['人造卫星的运行规律']

正确率40.0%关于地球同步卫星,下列说法正确的是(

D

A.运行速度大于$$7. 9 k m / s$$

B.地球同步卫星可定点于极地正上方

C.地球同步卫星运行的角速度比地球近地卫星的角速度大

D.地球同步卫星加速度大于地球赤道上物体随地球自转的向心加速度

4、['环绕天体运动参量的分析与计算', '人造卫星的运行规律']

正确率60.0%关于稳定运行的地球卫星,下列说法正确的是(

A

A.所有地球卫星的轨道在地球球心所在的平面内

B.地球卫星的周期可能为$${{8}{0}}$$分钟

C.地球同步卫星离地面的高度是确定的,因此地表上方任意位置的该高度都可以是地球同步卫星的轨道

D.所有地球同步卫星都具有相同的线速度$${、}$$角速度和质量

5、['环绕天体运动参量的分析与计算', '人造卫星的运行规律']

正确率40.0%$${{2}{0}{1}{8}}$$年$${{1}}$$月$${{9}}$$日$${{1}{1}}$$时$${{2}{4}}$$分,我国在太原卫星发射中心用$${{“}}$$长征二号丁$${{”}}$$运载火箭,将$${{“}}$$高景一号$${{”}{{0}{3}}{、}{{0}{4}}}$$星成功发射升空,这两颗卫星是$${{0}{.}{5}}$$米级高分辨率遥感卫星,他们均在距地面高度为$$5 3 0 k m$$的轨道上绕地球做匀速圆周运动。以下说法正确的是(

B

A.这两颗卫星运行速率比地球同步卫星的速率小

B.这两颗卫星的加速度比地球同步卫星的加速度大

C.这两颗卫星的动能一定比地球同步卫星的动能大

D.这两颗卫星中任意一颗一天可看见$${{6}}$$次日出

6、['环绕天体运动参量的分析与计算', '人造卫星的运行规律', '万有引力和重力的关系']

正确率40.0%木星和土星都拥有众多的卫星,其中$${{“}}$$木卫三$${{”}}$$作为太阳系唯一一颗拥有磁场的卫星,在其厚厚的冰层下面可能存在生命,而$${{“}}$$土卫二$${{”}}$$具有生命诞生所需的全部要素,是最适宜人类居住的星球,经探测它们分别绕木星和土星做圆周运动的轨道半径之比为$${{a}}$$,若木星和土星的质量之比为$${{b}}$$,则下列关于$${{“}}$$木卫三$${{”}}$$和$${{“}}$$土卫二$${{”}}$$的相关说法正确的是

A

A.运行周期之比为$$\sqrt{\frac{a^{3}} {b}}$$

B.向心加速度之比为$$\frac{b} {a}$$

C.环绕速度之比为$$\sqrt{\frac{a} {b}}$$

D.表面重力加速度之比为$$\frac{b} {a^{2}}$$

7、['环绕天体运动参量的分析与计算', '动能的定义及表达式', '人造卫星的运行规律', '万有引力和重力的关系']

正确率40.0%质量为$${{m}}$$的人造地球卫星在圆轨道上运动,它到地面的距离等于地球半径$${{R}}$$,地面上的重力加速度大小为$${{g}}$$,忽略地球自转影响,则$${{(}{)}}$$

C

A.卫星运动的动能为$${\frac{1} {2}} m g R$$

B.卫星运动的周期为$$2 \pi\sqrt{\frac{2 R} {g}}$$

C.卫星运动的向心加速度大小为$${\frac{1} {2}} g$$

D.卫星轨道处的重力加速度为$$\frac{1} {4} g$$

8、['第一宇宙速度', '人造卫星的运行规律']

正确率40.0%登上火星是人类的梦想,$${{“}}$$嫦娥之父$${{”}}$$欧阳自远透露:中国计划于$${{2}{0}{2}{0}}$$年登陆火星。已知地球的质量约为火星质量的$${{9}}$$倍,地球的半径约为火星半径的$${{2}}$$倍,假设人类将来在火星上建立了发射基地,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(

B

A.$$1. 8 k m / s$$

B.$$3. 7 k m / s$$

C.$$1 7. 0 k m / s$$

D.$$3 5. 5 k m / s$$

9、['环绕天体运动参量的分析与计算', '人造卫星的运行规律']

正确率60.0%据科学家推算,六亿两千万年前,一天只有$${{2}{1}}$$个小时,而现在已经被延长到$${{2}{4}}$$小时,假设若干年后,一天会减慢延长到$${{2}{5}}$$小时,则若干年后的地球同步卫星与现在的相比,下列说法正确的是(

D

A.可以经过地球北极上空

B.轨道半径将变小

C.加速度将变大

D.线速度将变小

10、['万有引力定律的常见应用', '向心力', '人造卫星的运行规律']

正确率80.0%中国的“天问一号”火星探测器于$${{2}{0}{2}{0}}$$年$${{7}}$$月$${{2}{3}}$$日成功发射,目前已经成功环绕火星,成为我国第一颗人造火星卫星。已知火星与地球绕太阳公转的轨道半径之比为$${{3}}$$:$${{2}}$$,火星与地球的质量之比为$${{1}}$$:$${{1}{0}}$$,火星与地球的半径之比为$${{1}}$$:$${{2}}$$,则下列说法正确的是$${{(}{)}}$$

C

A.火星绕太阳公转的向心加速度比地球大

B.在火星表面以$$7. 9 k m / s$$发射的物体可在火星表面绕火星做匀速圆周运动

C.火星与地球绕太阳的动能之比为$${{1}}$$:$${{1}{5}}$$

D.地球和太阳的连线与火星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等

2. 解析:

选项分析:

A. 错误。第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度(约7.9 km/s),而“人造月亮”轨道半径更大,由 $$v = \sqrt{\frac{GM}{r}}$$ 可知其速度更小。

B. 正确。由角速度公式 $$\omega = \sqrt{\frac{GM}{r^3}}$$,轨道半径越小角速度越大,“人造月亮”轨道半径(500 km)远小于月球轨道半径(约38万 km),故角速度更大。

C. 错误。向心加速度 $$a = \frac{GM}{r^2}$$,地表重力加速度 $$g = \frac{GM}{R^2}$$(R为地球半径)。因 $$r > R$$,故 $$a < g$$。

D. 错误。完全失重时重力加速度不为零,而是其效果被向心加速度抵消。

答案:B

3. 解析:

同步卫星特点:周期24小时,轨道平面与赤道共面,高度约3.6万 km。

A. 错误。同步卫星速度小于第一宇宙速度(轨道半径更大)。

B. 错误。同步卫星必须位于赤道正上方。

C. 错误。由 $$\omega = \sqrt{\frac{GM}{r^3}}$$,同步卫星轨道半径更大,角速度更小。

D. 正确。同步卫星与赤道物体角速度相同,但轨道半径更大,由 $$a = \omega^2 r$$ 知加速度更大。

答案:D

4. 解析:

A. 正确。地球卫星轨道平面必通过地心。

B. 错误。近地卫星周期最小约84分钟,80分钟不满足。

C. 错误。同步卫星轨道必须在赤道平面。

D. 错误。同步卫星线速度、角速度相同,但质量可能不同。

答案:A

5. 解析:

高景一号轨道高度530 km,同步卫星高度约3.6万 km。

A. 错误。由 $$v = \sqrt{\frac{GM}{r}}$$,低轨道卫星速度更大。

B. 正确。由 $$a = \frac{GM}{r^2}$$,低轨道加速度更大。

C. 错误。动能与质量有关,题目未给出质量关系。

D. 正确。计算周期 $$T \approx 90$$ 分钟,一天可见日出约16次(题目选项6次有误)。

注:题目选项D存在矛盾,实际计算结果不符合,但B选项正确。

答案:B

6. 解析:

已知轨道半径比 $$r_1 : r_2 = a$$,质量比 $$M_1 : M_2 = b$$。

A. 由开普勒第三定律 $$\frac{T_1}{T_2} = \sqrt{\frac{r_1^3 M_2}{r_2^3 M_1}} = \sqrt{\frac{a^3}{b}}$$,正确。

B. 向心加速度 $$a_c = \frac{GM}{r^2}$$,比值为 $$\frac{b}{a^2}$$,错误。

C. 线速度 $$v = \sqrt{\frac{GM}{r}}$$,比值为 $$\sqrt{\frac{b}{a}}}$$,错误。

D. 表面重力加速度 $$g = \frac{GM}{R^2}$$,题目未给出卫星半径比,无法确定。

答案:A

7. 解析:

卫星轨道半径 $$r = 2R$$。

A. 动能 $$E_k = \frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2}m \left( \sqrt{\frac{GM}{2R}} \right)^2 = \frac{1}{4}mgR$$(因地表 $$g = \frac{GM}{R^2}$$),错误。

B. 周期 $$T = 2\pi \sqrt{\frac{r^3}{GM}} = 2\pi \sqrt{\frac{8R^3}{gR^2}} = 4\pi \sqrt{\frac{2R}{g}}$$,错误。

C. 向心加速度 $$a = \frac{g}{4}$$(与距离平方成反比),错误。

D. 轨道重力加速度 $$g' = \frac{g}{4}$$,正确。

答案:D

8. 解析:

火星参数:质量 $$M_m = \frac{M_e}{9}$$,半径 $$R_m = \frac{R_e}{2}$$。

由第一宇宙速度公式 $$v = \sqrt{\frac{GM}{R}}}$$,地球表面速度7.9 km/s,火星表面速度:

$$v_m = \sqrt{\frac{GM_m}{R_m}}} = \sqrt{\frac{G \cdot M_e/9}{R_e/2}}} = \sqrt{\frac{2}{9}}} \cdot v_e \approx 3.7 \text{ km/s}$$。

答案:B

9. 解析:

未来地球自转周期变长(25小时),同步卫星周期同步增加。

由开普勒第三定律 $$T^2 \propto r^3$$,周期增大时轨道半径变大,线速度 $$v = \sqrt{\frac{GM}{r}}}$$ 减小,加速度 $$a = \frac{GM}{r^2}$$ 减小。

A. 错误。同步卫星必须在赤道平面。

D. 正确。

答案:D

10. 解析:

已知火星与地球轨道半径比 $$r_m : r_e = 3:2$$,质量比 $$M_m : M_e = 1:10$$,半径比 $$R_m : R_e = 1:2$$。

A. 错误。向心加速度 $$a = \frac{GM_\text{Sun}}{r^2}$$,火星轨道半径更大,加速度更小。

B. 错误。火星第一宇宙速度 $$v_m = \sqrt{\frac{GM_m}{R_m}}} = \sqrt{\frac{G \cdot M_e/10}{R_e/2}}} = \sqrt{\frac{1}{5}}} \cdot v_e \approx 3.5 \text{ km/s}$$,7.9 km/s会脱离火星。

C. 正确。动能比 $$\frac{E_{k,m}}{E_{k,e}} = \frac{M_m v_m^2}{M_e v_e^2} = \frac{1}{10} \cdot \left( \sqrt{\frac{r_e}{r_m}}} \right)^2 = \frac{1}{15}$$。

D. 错误。开普勒第二定律仅适用于同一行星的轨道。

答案:C

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