格物学 力学万有引力定律的常见应用

第一宇宙速度-万有引力定律的常见应用知识点月考进阶单选题自测题解析-黑龙江省等高中物理,平均正确率44.00000000000001%

2025-06-30
第一宇宙速度-万有引力定律的常见应用知识点月考进阶单选题自测题解析-黑龙江省等高中物理,平均正确率44.00000000000001%
1、['第一宇宙速度']

正确率60.0%设想将来地球的质量增大为原来的$${{2}}$$倍,半径减小为原来的一半,则从地球发射一颗近地卫星的速度(第一宇宙速度)变为原来的多少倍(

D

A.$${\sqrt {2}}$$

B.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

C.$$\frac{1} {2}$$

D.$${{2}}$$

2、['环绕天体运动参量的分析与计算', '第一宇宙速度', '人造卫星的运行规律', '开普勒行星运动定律']

正确率40.0%svg异常

C

A.$${{a}}$$的向心加速度等于地面的重力加速度$${{g}}$$

B.$${{b}}$$在相同时间内转过的弧长最小

C.$${{c}}$$的运行速度小于第一宇宙速度

D.$${{d}}$$的运行周期有可能是$${{1}{9}{h}}$$

3、['第一宇宙速度', '万有引力定律的简单计算', '人造卫星的运行规律', '线速度、角速度和周期、转速', '开普勒行星运动定律']

正确率40.0%我国计划$${{2}{0}{2}{0}}$$年将建成自己的太空家园,中国空间站届时将成为世界唯一的空间站.神舟九号飞船将于$${{6}}$$月中旬择机发射,与在轨运行的天宫一号目标飞行器进行载人交会对接.设对接后的组合体在轨道上做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是$${{(}{)}}$$

C

A.对接后的组合体运动周期大于地球的自转周期

B.对接后,$${{“}}$$天宫一号$${{”}}$$的速度大于第一宇宙速度

C.对接后,$${{“}}$$天宫一号$${{”}}$$的加速度大于地球同步卫星的加速度

D.对接后将在$${{“}}$$天宫一号$${{”}}$$内工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止

4、['第一宇宙速度', '功能关系的应用', '万有引力和重力的关系', '开普勒行星运动定律']

正确率40.0%svg异常

C

A.在轨运行的周期比月球绕地球的周期长

B.在轨运行的加速度比地面重力加速度大

C.在轨运行的速度比第一宇宙速度小

D.进人大气层后,速度增大,机械能增大

5、['环绕天体运动参量的分析与计算', '第一宇宙速度', '人造卫星的运行规律']

正确率40.0%北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。为了兼顾高纬度地区的定位和导航需要,该系统已布置了$${{1}{0}}$$余颗倾斜地球同步轨道卫星($${{I}{G}{S}{O}}$$),其轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形,圆心为地心,运行周期与地球自转周期相同。关于倾斜地球同步轨道卫星,下列说法正确的是(  )

C

A.倾斜地球同步轨道卫星不可能经过北京上空

B.倾斜地球同步轨道卫星运行的线速度大于$$7. 9 ~ \mathrm{k m / s}$$

C.不同倾斜地球同步轨道卫星距地心的距离均相等

D.倾斜地球同步轨道卫星的加速度大于$$9. 8 ~ \mathrm{m / s^{2}}$$

6、['第一宇宙速度', '天体中的相遇问题', '万有引力和重力的关系', '线速度、角速度和周期、转速']

正确率19.999999999999996%$${{2}{0}{1}{7}}$$年$${{4}}$$月$${{7}}$$日出现了$${{“}}$$木星冲日$${{”}}$$的天文奇观,木星离地球最近最亮。当地球位于太阳和木星之间且三者几排成一条直线时,天文学称之为$${{“}}$$木星冲日$${{”}}$$。木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动。不考虑木星与地球的自转,相关数据见表。则(

质量 半径 与太阳间的距离
地球 $${{m}}$$ $${{R}}$$ $${{r}}$$
木星 约 $${{3}{2}{0}{m}}$$ 约 $${{1}{1}{R}}$$ 约 $${{5}{r}}$$

A

A.木星表面的重力加速度比地球表面的重力加速度大

B.木星运行的加速度比地球运行的加速度大

C.在木星表面附近发射飞行器的速度至少为$$7, ~ 9 \mathrm{k m / s}$$

D.下一次$${{“}}$$木星星冲日$${{”}}$$的时间大约在$${{2}{0}{1}{8}}$$年$${{8}}$$月份

7、['第一宇宙速度']

正确率40.0%关于地球的第一宇宙速度,下列表述 错误的是(

D

A.第一宇宙速度$$v=7. 9 k m / s$$

B.第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度

C.第一宇宙速度是做匀速圆周运动的轨道半径最小,速度最大的人造卫星的速度

D.第一宇宙速度跟地球的质量无关

8、['环绕天体运动参量的分析与计算', '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%svg异常

B

A.吉林一号$${{0}{4}}$$星的发射速度一定小于$${{7}{.}{9}{{k}{m}{/}{s}}}$$

B.同步卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球的角速度大

C.吉林一号$${{0}{4}}$$星绕地球运行的周期比同步卫星的周期大

D.所有卫星在运行轨道上完全失重,重力加速度为零

9、['环绕天体运动参量的分析与计算', '第一宇宙速度', '功能关系的应用']

正确率40.0%已知地球的半径为$${{R}}$$,地球的自转周期为$${{T}}$$,地表的重力加速度为$${{g}}$$。要在地球赤道上发射一颗近地的人造地球卫星,使其轨道在赤道的正上方。若不计空气的阻力,那么$${{(}{)}}$$

D

A.向东发射与向西发射耗能相同,均为$${\frac{1} {2}} m g R-{\frac{1} {2}} m \biggl( {\frac{2 \! R} {T}} \biggr)^{2}$$

B.向东发射耗能比向西发射耗能多$${\frac{1} {2}} m \bigg( \sqrt{g R}-{\frac{2 R} {T}} \bigg)^{2}$$

C.向东发射与向西发射耗能相同,均为$${\frac{1} {2}} m \bigg( \sqrt{g R}+{\frac{2 \! R} {T}} \bigg)^{2}$$

D.向西发射耗能为$${\frac{1} {2}} m \bigg( \sqrt{g R}+{\frac{2 \! R} {T}} \bigg)^{2},$$比向东发射耗能多

10、['第一宇宙速度', '第二宇宙速度和第三宇宙速度', '人造卫星的运行规律']

正确率80.0%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$${{v}_{2}}$$与第一宇宙速度$${{v}_{1}}$$的关系是$$v_{2}=\sqrt{2} v_{1}.$$已知某星球半径是地球半径$${{R}}$$的$${{3}}$$倍,其表面的重力加速度是地球表面重力加速度$${{g}}$$的$$\frac{1} {6}$$,不计其他星球的影响,则该星球的第二宇宙速度为$${{(}{)}}$$

A

A.$${\sqrt {{g}{R}}}$$

B.$$\frac1 2 \sqrt{g R}$$

C.$$\sqrt{\frac{1} {2} g R}$$

D.$${\sqrt {{2}{g}{R}}}$$

1. 第一宇宙速度的变化

第一宇宙速度公式为 $$v = \sqrt{\frac{GM}{R}}$$。当质量变为原来的2倍($$M' = 2M$$),半径变为原来的一半($$R' = \frac{R}{2}$$),新的速度为:

$$v' = \sqrt{\frac{G \cdot 2M}{\frac{R}{2}}} = \sqrt{\frac{4GM}{R}} = 2 \sqrt{\frac{GM}{R}} = 2v$$

因此,速度变为原来的2倍,答案为 D

2. 卫星运行参数分析

选项分析:

A. 近地卫星的向心加速度等于地面重力加速度$$g$$,正确。

B. 弧长由线速度决定,$$b$$的轨道半径较大,线速度较小,相同时间内转过的弧长最小,正确。

C. 第一宇宙速度是最大环绕速度,$$c$$的速度小于第一宇宙速度,正确。

D. $$d$$的运行周期为19小时,可能为同步卫星以外的中高轨道卫星,正确。

答案为 D(题目未明确具体问题,但D选项本身合理)。

3. 组合体运动分析

A. 组合体轨道高度低于同步卫星,周期小于地球自转周期,错误。

B. 第一宇宙速度是最大环绕速度,组合体速度小于它,错误。

C. 组合体轨道高度低于同步卫星,加速度更大,正确。

D. 宇航员在失重状态下悬浮,但受力不平衡(受地球引力),错误。

答案为 C

4. 卫星运行特性

A. 周期比月球绕地球周期短(低轨道卫星周期更小),错误。

B. 在轨加速度小于地面重力加速度(高度增加,$$g$$减小),错误。

C. 在轨速度小于第一宇宙速度(第一宇宙速度是最大环绕速度),错误。

D. 进入大气层后,机械能因摩擦减小,错误。

题目可能存在矛盾,但最接近正确的是 C

5. 倾斜地球同步轨道卫星

A. 倾斜同步卫星可能经过北京上空(轨道倾角覆盖高纬度),错误。

B. 线速度小于7.9 km/s(同步卫星轨道半径更大),错误。

C. 所有同步卫星轨道半径相同(周期相同),正确。

D. 加速度远小于9.8 m/s²(高度高,$$g$$减小),错误。

答案为 C

6. 木星与地球对比

A. 木星表面重力加速度 $$g_J = \frac{320m}{(11R)^2} \approx 2.64 \frac{m}{R^2}$$,地球为 $$\frac{m}{R^2}$$,木星更大,正确。

B. 木星加速度 $$a_J = \frac{GM_\text{Sun}}{(5r)^2}$$,地球为 $$\frac{GM_\text{Sun}}{r^2}$$,木星更小,错误。

C. 木星第一宇宙速度 $$v_{1J} = \sqrt{\frac{320m}{11R}} \approx 5.1 \sqrt{\frac{m}{R}}$$(地球为7.9 km/s),需具体计算,但题目未明确比较,可能错误。

D. 木星周期约11.86年,下次冲日时间约为1年 + 1/11.86年≈1.08年后,即2018年8月,正确。

答案为 A、D

7. 第一宇宙速度错误表述

A. 数值正确。

B. 第一宇宙速度是发射卫星的最小速度(错误,实际是最小发射速度达到环绕速度)。

C. 描述正确。

D. 第一宇宙速度与地球质量相关($$v = \sqrt{\frac{GM}{R}}$$),错误。

答案为 B、D

8. 吉林一号卫星分析

A. 发射速度需大于7.9 km/s才能入轨,错误。

B. 同步卫星角速度(24小时周期)大于月球(27.3天周期),正确。

C. 吉林一号轨道低于同步卫星,周期更小,错误。

D. 卫星失重但重力加速度不为零(仍受引力),错误。

答案为 B

9. 发射能耗分析

近地卫星速度 $$v = \sqrt{gR}$$。地球自转线速度 $$v_e = \frac{2\pi R}{T}$$。

向东发射需提供动能 $$\frac{1}{2}m(\sqrt{gR} - v_e)^2$$,向西发射需 $$\frac{1}{2}m(\sqrt{gR} + v_e)^2$$。

选项B描述向东比向西多耗能 $$\frac{1}{2}m(\sqrt{gR} - v_e)^2$$,但实际向西耗能更多,故答案为 B(题目选项可能有歧义)。

10. 第二宇宙速度计算

地球第一宇宙速度 $$v_1 = \sqrt{gR}$$,第二宇宙速度 $$v_2 = \sqrt{2}v_1$$。

该星球 $$g' = \frac{g}{6}$$,$$R' = 3R$$,其第一宇宙速度 $$v_1' = \sqrt{\frac{g'}{R'}} = \sqrt{\frac{g}{6} \cdot 3R} = \sqrt{\frac{gR}{2}}$$。

第二宇宙速度 $$v_2' = \sqrt{2}v_1' = \sqrt{gR}$$,答案为 A

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