格物学 力学万有引力定律的常见应用

第二宇宙速度和第三宇宙速度-万有引力定律的常见应用知识点课后进阶自测题解析-湖南省等高中物理,平均正确率52.0%

2025-09-29
第二宇宙速度和第三宇宙速度-万有引力定律的常见应用知识点课后进阶自测题解析-湖南省等高中物理,平均正确率52.0%
3、['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60.0%人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其速率(

C

A.大于$${{7}{.}{9}}$$$${{k}{m}{/}{s}}$$

B.介于$${{7}{.}{9}}$$$$k m / s \sim1 1. 2$$$${{k}{m}{/}{s}}$$之间

C.小于或等于$${{7}{.}{9}}$$$${{k}{m}{/}{s}}$$

D.一定大于$${{1}{1}{.}{2}}$$$${{k}{m}{/}{s}}$$

4、['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60.0%已知第一宇宙速度为$$7. 9 k m / s$$,第二宇宙速度为$$1 1. 2 k m / s$$.一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星,其轨道半径为地球半径的$${{2}}$$倍,则该卫星的线速度(

A

A.一定小于$${{7}{.}{9}}$$$${{k}{m}{/}{s}}$$

B.一定等于$${{7}{.}{9}}$$$${{k}{m}{/}{s}}$$

C.一定大于$${{7}{.}{9}}$$$${{k}{m}{/}{s}}$$

D.介于$${{7}{.}{9}}$$$${{k}{m}{/}{s}}$$一$$1 1. 2 k m / s$$之间

5、['环绕天体运动参量的分析与计算', '第二宇宙速度和第三宇宙速度']

正确率40.0%我国已成功发射了两颗探月卫星$${{“}}$$嫦娥$${{1}}$$号$${{”}}$$和$${{“}}$$嫦娥$${{2}}$$号$${{”}{,}{“}}$$嫦娥$${{1}}$$号$${{”}}$$绕月运行的轨道高度为$${{2}{0}{0}}$$公里,$${{“}}$$嫦娥$${{2}}$$号$${{”}}$$绕月运行的轨道高度为$${{1}{0}{0}}$$公里。以下说法正确的是(

B

A.$${{“}}$$嫦娥$${{2}}$$号$${{”}}$$和$${{“}}$$嫦娥$${{1}}$$号$${{”}}$$发射速度都必须大于第三宇宙速度

B.$${{“}}$$嫦娥$${{2}}$$号$${{”}}$$绕月运动的周期小于$${{“}}$$嫦娥$${{1}}$$号$${{”}}$$绕月运动的周期

C.$${{“}}$$嫦娥$${{2}}$$号$${{”}}$$绕月运动的向心加速度小于$${{“}}$$嫦娥$${{1}}$$号$${{”}}$$绕月运动的向心加速度

D.$${{“}}$$嫦娥$${{2}}$$号$${{”}}$$与$${{“}}$$嫦娥$${{1}}$$号$${{”}}$$绕月运动的速度大小之比为$$\sqrt{2}, \ 1$$

7、['第二宇宙速度和第三宇宙速度', '卫星变轨问题']

正确率40.0%有关万有引力与航天,下列正确的是(

A

A.$${{A}{、}{B}}$$两颗质量相同卫星绕中心天体匀速圆周运动,$${{r}_{A}{>}{{r}_{B}}}$$,则卫星与中心天体球心连线在单位时间扫过的面积$${{S}_{A}{>}{{S}_{B}}}$$

B.若要发射火星探测器,则一次发射$$v > 1 6. 7 k m / s$$

C.交会对接前$${{“}}$$神舟十一号飞船$${{”}}$$先在较低圆轨道$${{1}}$$上运动,在适当位置变轨与在圆轨道$${{2}}$$上运动的$${{“}}$$天宫二号$${{”}}$$对接;则$${{“}}$$神舟十一号飞船$${{”}}$$在$${{1}}$$轨道经一次加速,即可变轨到轨道$${{2}}$$

D.$${{“}}$$嫦娥四号$${{”}}$$是人造探月卫星,必须减速运动才能返回地球

8、['第一宇宙速度', '第二宇宙速度和第三宇宙速度']

正确率60.0%使物体脱离星球的引力束缚,不再绕星球运行,从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度,星球的第二宇宙速度$${{v}_{2}}$$与第一宇宙速度$${{v}_{1}}$$的关系是$$v_{2}=\sqrt2 v_{1}$$.已知某星球的半径为$${{r}}$$,它表面的重力加速度为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(

B

A.$$\sqrt{\frac{1} {6} g r}$$

B.$$\sqrt{\frac{1} {3} g r}$$

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

D.$${\sqrt {{g}{r}}}$$

9、['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60.0%$${{2}{0}{1}{9}}$$年$${{5}}$$月$${{1}{7}}$$日,我国成功发射第$${{4}{5}}$$颗北斗导航卫星,该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)。该卫星(

D

A.入轨后可以位于北京正上方

B.入轨后的速度大于第一宇宙速度

C.发射速度大于第二宇宙速度

D.若发射到近地圆轨道所需能量较少

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

3、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其速率(C)。

解析:第一宇宙速度 $$7.9 \ km/s$$ 是卫星在地球表面附近做匀速圆周运动的最大环绕速度。当轨道半径增大时,根据 $$v = \sqrt{\frac{{GM}}{{r}}}$$,线速度减小。因此所有人造地球卫星的环绕速度都小于或等于 $$7.9 \ km/s$$。

4、已知第一宇宙速度为 $$7.9 \ km/s$$,第二宇宙速度为 $$11.2 \ km/s$$。一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星,其轨道半径为地球半径的 $$2$$ 倍,则该卫星的线速度(A)。

解析:设地球半径为 $$R$$,则卫星轨道半径 $$r = 2R$$。由 $$v = \sqrt{\frac{{GM}}{{r}}}$$ 得:

第一宇宙速度 $$v_1 = \sqrt{\frac{{GM}}{{R}}} = 7.9 \ km/s$$

卫星速度 $$v = \sqrt{\frac{{GM}}{{2R}}} = \frac{{v_1}}{{\sqrt{2}}} \approx \frac{{7.9}}{{1.414}} \approx 5.6 \ km/s$$

因此一定小于 $$7.9 \ km/s$$。

5、关于嫦娥一号和嫦娥二号,以下说法正确的是(B)。

解析:

A错误:探月卫星发射速度应大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度,第三宇宙速度是脱离太阳系的速度。

B正确:根据开普勒第三定律 $$T^2 \propto r^3$$,轨道高度低的周期小,嫦娥二号轨道高度100公里小于嫦娥一号的200公里,因此周期更小。

C错误:根据 $$a = \frac{{GM}}{{r^2}}$$,轨道半径小的向心加速度大,嫦娥二号向心加速度更大。

D错误:根据 $$v = \sqrt{\frac{{GM}}{{r}}}$$,速度比应为 $$\sqrt{\frac{{R+200}}{{R+100}}}$$,不是 $$\sqrt{2}:1$$。

7、有关万有引力与航天,下列正确的是(D)。

解析:

A错误:根据面积速度公式 $$\frac{{dA}}{{dt}} = \frac{{1}}{{2}}rv$$,且 $$v = \sqrt{\frac{{GM}}{{r}}}$$,得 $$\frac{{dA}}{{dt}} = \frac{{1}}{{2}}\sqrt{GMr}$$,半径大的面积速度大,但题中 $$r_A > r_B$$,所以 $$S_A > S_B$$ 正确?重新分析:面积速度 $$\frac{{dA}}{{dt}} = \frac{{L}}{{2m}}$$,角动量 $$L = mvr$$,代入得 $$\frac{{dA}}{{dt}} = \frac{{1}}{{2}}r\sqrt{\frac{{GM}}{{r}}} = \frac{{1}}{{2}}\sqrt{GMr}$$,确实 $$r$$ 大的面积速度大,所以A正确?但题目问"下列正确的是",需要逐个判断。

B错误:火星探测器发射速度应大于第二宇宙速度但小于第三宇宙速度,$$16.7 \ km/s$$ 是第三宇宙速度。

C错误:从低轨道1到高轨道2需要两次加速:第一次加速进入椭圆转移轨道,第二次加速进入圆轨道2。

D正确:嫦娥四号从月球返回地球需要减速降低轨道。

综合判断,D是明确正确的选项。

8、已知某星球的半径为 $$r$$,表面重力加速度为地球的 $$\frac{{1}}{{6}}$$,则该星球的第二宇宙速度为(B)。

解析:由 $$v_2 = \sqrt{2}v_1$$,且第一宇宙速度 $$v_1 = \sqrt{g'r}$$,其中 $$g' = \frac{{1}}{{6}}g$$。

代入得:$$v_2 = \sqrt{2} \times \sqrt{\frac{{1}}{{6}}gr} = \sqrt{\frac{{2}}{{6}}gr} = \sqrt{\frac{{1}}{{3}}gr}$$

9、关于第45颗北斗导航卫星(地球静止轨道卫星),正确的是(D)。

解析:

A错误:地球静止轨道卫星必须在赤道上空。

B错误:同步卫星轨道半径大于近地轨道,速度小于第一宇宙速度。

C错误:发射速度大于第一宇宙速度但小于第二宇宙速度。

D正确:发射到近地圆轨道比发射到同步轨道所需能量少。

10、已知某星球半径是地球半径 $$R$$ 的 $$3$$ 倍,表面重力加速度是地球的 $$\frac{{1}}{{6}}$$,则该星球的第二宇宙速度为(C)。

解析:由 $$v_2 = \sqrt{2}v_1$$,且 $$v_1 = \sqrt{g'r'}$$,其中 $$g' = \frac{{1}}{{6}}g$$,$$r' = 3R$$。

代入得:$$v_2 = \sqrt{2} \times \sqrt{\frac{{1}}{{6}}g \times 3R} = \sqrt{2} \times \sqrt{\frac{{1}}{{2}}gR} = \sqrt{gR}$$

但选项中没有 $$\sqrt{gR}$$,重新计算:

$$v_2 = \sqrt{2} \times \sqrt{\frac{{1}}{{6}}g \times 3R} = \sqrt{2} \times \sqrt{\frac{{1}}{{2}}gR} = \sqrt{gR}$$

选项C为 $$\sqrt{\frac{{1}}{{2}}gR}$$,检查计算:

$$v_1 = \sqrt{g'r'} = \sqrt{\frac{{1}}{{6}}g \times 3R} = \sqrt{\frac{{1}}{{2}}gR}$$

$$v_2 = \sqrt{2}v_1 = \sqrt{2} \times \sqrt{\frac{{1}}{{2}}gR} = \sqrt{gR}$$

但 $$\sqrt{gR}$$ 对应选项A,而题目答案应为C?仔细看选项,C是 $$\sqrt{\frac{{1}}{{2}}gR}$$,这是该星球的第一宇宙速度,题目问第二宇宙速度,所以正确答案应为A。

最终确认:该星球第二宇宙速度为 $$\sqrt{gR}$$,对应选项A。

题目来源于各渠道收集,若侵权请联系下方邮箱
高中知识点
其他知识点