物理粵教版必修2學(xué)案第三章第三節(jié)飛向太空Word版含答案

第三節(jié)飛向太空1.知道火箭的原理及組成．2.了解人類遨游太空的歷史．3.了解空間探測(cè)器及探測(cè)活動(dòng)．一、飛向太空的橋梁——火箭eq\a\vs4\al(1.)人造衛(wèi)星的發(fā)射要成為地球的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須達(dá)到7.9km/s，要成為太陽的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須達(dá)到11.2km/s.eq\a\vs4\al(2.)發(fā)射衛(wèi)星的火箭(1)原理：利用燃料燃燒向后急速噴出氣體產(chǎn)生的反作用力，使火箭向前射出．(2)組成：主要有殼體和燃料兩部分．(3)多級(jí)火箭：用幾個(gè)火箭連接而成的火箭組合，一般為三級(jí)．1．人造衛(wèi)星為何總要向東發(fā)射？提示：由于地球的自轉(zhuǎn)由西向東，如果我們順著地球自轉(zhuǎn)的方向，即向東發(fā)射衛(wèi)星，就可以充分利用火箭與衛(wèi)星隨地球自轉(zhuǎn)的慣性，節(jié)省發(fā)射所需能量．二、夢(mèng)想成真——遨游太空時(shí)間國(guó)家活動(dòng)內(nèi)容1957年10月蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星1961年4月蘇聯(lián)第一艘載人宇宙飛船“東方一號(hào)”發(fā)射成功1969年7月美國(guó)“阿波羅11號(hào)”登上月球1971年4月蘇聯(lián)發(fā)射“禮炮1號(hào)”空間站1981年4月美國(guó)“哥倫比亞號(hào)”載人航天飛機(jī)試驗(yàn)成功2003年10月中國(guó)發(fā)射“神舟五號(hào)”載人飛船2005年10月中國(guó)發(fā)射“神舟六號(hào)”載人飛船2008年9月中國(guó)發(fā)射“神舟七號(hào)”載人飛船2011年11月中國(guó)發(fā)射“神舟八號(hào)”載人飛船2012年6月中國(guó)發(fā)射“神舟九號(hào)”載人飛船2013年6月中國(guó)發(fā)射“神舟十號(hào)”載人飛船三、探索宇宙奧秘的先鋒——空間探測(cè)器1962年美國(guó)的“水手2號(hào)”探測(cè)器對(duì)金星進(jìn)行了近距離的考察．1989年美國(guó)的“伽利略”木星探測(cè)器發(fā)射成功．2003年美國(guó)的“勇氣號(hào)”與“機(jī)遇號(hào)”火星探測(cè)器發(fā)射成功．2007年中國(guó)的“嫦娥一號(hào)”月球探測(cè)器發(fā)射成功．2010年中國(guó)的“嫦娥二號(hào)”月球探測(cè)器發(fā)射成功．2013年中國(guó)發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)器成功實(shí)現(xiàn)軟著陸．2．火星探測(cè)器大體上以多大的速度從地球上發(fā)射？提示：火星探測(cè)器繞火星運(yùn)動(dòng)，脫離了地球的束縛，但沒有掙脫太陽的束縛，因此它的發(fā)射速度應(yīng)在第二宇宙速度與第三宇宙速度之間，即11.2km/s<v<16.7km/s.火箭與人造衛(wèi)星[學(xué)生用書P41]eq\a\vs4\al(1.)人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星要進(jìn)入飛行軌道必須有足夠大的速度．速度達(dá)到7.9km/s可進(jìn)入繞地球飛行的軌道，成為人造地球衛(wèi)星；速度達(dá)到11.2km/s可成為太陽的人造衛(wèi)星．eq\a\vs4\al(2.)三級(jí)火箭(1)一級(jí)火箭最終速度達(dá)不到發(fā)射人造衛(wèi)星所需要的速度，發(fā)射衛(wèi)星要用多級(jí)火箭．(2)三級(jí)火箭的工作過程火箭起飛時(shí)，第一級(jí)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)“點(diǎn)火”，燃料燃盡后，第二級(jí)火箭開始工作，并自動(dòng)脫掉第一級(jí)火箭的外殼，以此類推……由于各級(jí)火箭的連接部位需大量附屬設(shè)備，這些附屬設(shè)備具有一定的質(zhì)量，并且級(jí)數(shù)越多，連接部位的附屬設(shè)備質(zhì)量越大，并且所需的技術(shù)要求也相當(dāng)精密，因此，火箭的級(jí)數(shù)并不是越多越好，一般用三級(jí)火箭．如圖所示，火箭內(nèi)平臺(tái)上放有測(cè)試儀器，火箭從地面起動(dòng)后，以加速度eq\f(g,2)豎直向上勻加速運(yùn)動(dòng)，升到某一高度時(shí)，測(cè)試儀器對(duì)平臺(tái)的壓力為起動(dòng)前壓力的eq\f(17,18).已知地球半徑為R，求火箭此時(shí)離地面的高度．(g為地面附近的重力加速度)[思路點(diǎn)撥]在利用萬有引力定律與其他知識(shí)相聯(lián)系的結(jié)合性問題中，注意分清過程，分別利用相關(guān)規(guī)律列方程，確定不同方程間相關(guān)聯(lián)的物理量，解方程求得結(jié)果．[解析]火箭上升過程中，物體受豎直向下的重力和向上的支持力，設(shè)高度為h時(shí)，重力加速度為g′由牛頓第二定律得eq\f(17,18)mg－mg′＝m×eq\f(g,2)得g′＝eq\f(4,9)g.由萬有引力定律知Geq\f(Mm,R2)＝mgGeq\f(Mm,（R＋h）2)＝mg′解得h＝eq\f(R,2).[答案]eq\f(R,2)1.(多選)關(guān)于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問題，下列說法中正確的是()A．在發(fā)射過程中向上加速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象B．在降落過程中向下減速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象C．進(jìn)入軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生失重現(xiàn)象D．失重是由于地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的解析：選ABC.超重、失重是從重力和彈力的大小關(guān)系而定義的，當(dāng)向上加速時(shí)超重，向下減速時(shí)(加速度方向向上)也超重，故A、B正確；衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬有引力(或重力)完全提供向心力，使衛(wèi)星及衛(wèi)星內(nèi)的物體產(chǎn)生向心加速度，并處于完全失重狀態(tài)，故C正確，D錯(cuò)誤．衛(wèi)星的變軌問題及處理方法[學(xué)生用書P42]衛(wèi)星由一軌道轉(zhuǎn)移到另一軌道時(shí)，衛(wèi)星的速度、加速度等要發(fā)生變化．判斷衛(wèi)星的速度、加速度的變化情況時(shí)，可按以下思路進(jìn)行．1．衛(wèi)星、飛船做圓周運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星、飛船由較低軌道通過加速進(jìn)入較高軌道，在較高軌道可以通過減速進(jìn)入較低軌道．此時(shí)由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝mrω2＝mreq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)＝ma得，v＝eq\r(\f(GM,r))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，a＝eq\f(GM,r2).所以通過比較衛(wèi)星、飛船軌道半徑的變化，可以得知衛(wèi)星、飛船的v、ω、T和a的變化．即“越遠(yuǎn)越慢”．2．衛(wèi)星、飛船做橢圓運(yùn)動(dòng)此時(shí)可以通過開普勒第二定律討論衛(wèi)星、飛船在同一橢圓軌道上不同位置的線速度大小，或通過開普勒第三定律討論衛(wèi)星、飛船在不同橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期大小，還可以通過關(guān)系式a＝eq\f(GM,r2)討論橢圓軌道上距地心不同距離處的加速度大?。?．判斷衛(wèi)星由圓軌道進(jìn)入橢圓軌道或由橢圓軌道進(jìn)入圓軌道時(shí)的速度大小如何變化時(shí)，可根據(jù)離心運(yùn)動(dòng)或近心運(yùn)動(dòng)的條件進(jìn)行分析．4．飛船對(duì)接問題兩飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接前應(yīng)處于高低不同的兩軌道上，目標(biāo)船處于較高軌道，在較低軌道上運(yùn)動(dòng)的對(duì)接船通過合理地加速，可以提升高度并追上目標(biāo)船與其完成對(duì)接．宇宙飛船在軌道上運(yùn)行，地面指揮人員發(fā)現(xiàn)某一火箭殘?bào)w的軌道與飛船軌道有一交點(diǎn)，于是通知宇航員飛船有可能與火箭殘?bào)w相遇，宇航員隨即開動(dòng)飛船上的發(fā)動(dòng)機(jī)使飛船加速，脫離原軌道．最終在新軌道上穩(wěn)定運(yùn)行．關(guān)于飛船在此過程中的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．飛船高度降低 B．飛船高度升高C．飛船周期變小 D．飛船的向心加速度變大[思路點(diǎn)撥]飛船加速后，萬有引力小于飛船所需的向心力，飛船做離心運(yùn)動(dòng)．[解析]當(dāng)宇宙飛船加速時(shí)，它所需向心力增大，因此飛船做離心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑增大，由此知A錯(cuò)誤，B正確；由式子T＝2πeq\r(\f(r3,GM))可知，r增大，T增大，故C錯(cuò)誤；由于a＝eq\f(GM,r2)，r增大，a變小，D錯(cuò)誤．[答案]Beq\a\vs4\al()飛船或衛(wèi)星是在太空中受地球的引力而做橢圓或圓周運(yùn)動(dòng)，其速度變化時(shí)，由F＝meq\f(v2,r)知所需的向心力發(fā)生變化，從而改變軌道，且v增大時(shí)做離心運(yùn)動(dòng)，v減小時(shí)做近心運(yùn)動(dòng)．2.宇宙飛船到了月球上空后以速度v繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，為了使飛船落在月球上的B點(diǎn)，在軌道A點(diǎn)，火箭發(fā)動(dòng)器在短時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)，向外噴射高溫燃?xì)?，噴氣的方向?yīng)當(dāng)是()A．與v的方向一致 B．與v的方向相反C．垂直v的方向向右 D．垂直v的方向向左解析：選A.因?yàn)橐癸w船做向心運(yùn)動(dòng)，只有減小速度，這樣需要的向心力減小，而此時(shí)提供的向心力大于所需向心力，所以只有向前噴氣，使v減小，從而做向心運(yùn)動(dòng)，落到B點(diǎn)，故A正確．某次發(fā)射同步衛(wèi)星的過程如下：先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后再次點(diǎn)火進(jìn)入橢圓形的過渡軌道2，最后將衛(wèi)星送入同步軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn)，2、3相切于P點(diǎn)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是()A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度C．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度D．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度[解析]由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝mrω2得，v＝eq\r(\f(GM,r))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，由于r1<r3，所以v1>v3，ω1>ω3，A、B錯(cuò)；軌道1上的Q點(diǎn)與軌道2上的Q點(diǎn)是同一點(diǎn)，到地心的距離相同，根據(jù)萬有引力定律及牛頓第二定律知，衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度，同理衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度，C錯(cuò)，D對(duì)．[答案]Deq\a\vs4\al()衛(wèi)星變軌問題的處理技巧(1)當(dāng)衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬有引力提供向心力，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，得v＝eq\r(\f(GM,r))，由此可見軌道半徑r越大，線速度v越小．當(dāng)由于某原因速度v突然改變時(shí)，若速度v突然減小，則F>meq\f(v2,r)，衛(wèi)星將做近心運(yùn)動(dòng)，軌跡為橢圓；若速度v突然增大，則F<meq\f(v2,r)，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)，軌跡變?yōu)闄E圓，此時(shí)可用開普勒第三定律分析其運(yùn)動(dòng)．(2)衛(wèi)星到達(dá)橢圓軌道與圓軌道的切點(diǎn)時(shí)，衛(wèi)星受到的萬有引力相同，所以加速度相同．3.探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則變軌后與變軌前相比()A．軌道半徑變小 B．向心加速度變小C．線速度變小 D．角速度變小解析：選A.探測(cè)器做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由萬有引力提供向心力，則Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，整理得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，可知周期T較小的軌道，其半徑r也小，A正確；由Geq\f(Mm,r2)＝ma＝meq\f(v2,r)＝mrω2，整理得：a＝Geq\f(M,r2)，v＝eq\r(\f(GM,r))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，可知半徑變小，向心加速度變大，線速度變大，角速度變大，故B、C、D錯(cuò)誤．物理模型——宇宙中的雙星系統(tǒng)1.雙星模型：如圖所示，宇宙中有相距較近、質(zhì)量可以相比的兩個(gè)星球，它們離其他星球都較遠(yuǎn)，因此其他星球?qū)λ鼈兊娜f有引力可以忽略不計(jì)．在這種情況下，它們將圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)叫做“雙星”．2．雙星模型的特點(diǎn)(1)兩星的運(yùn)行軌道為同心圓，圓心是它們之間連線上的某一點(diǎn)．(2)兩星的向心力大小相等，由它們間的萬有引力提供．(3)兩星的運(yùn)動(dòng)周期、角速度都相同．(4)兩星的運(yùn)動(dòng)半徑之和等于它們之間的距離，即r1＋r2＝L.宇宙中兩個(gè)相距較近的天體稱為“雙星”，它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但兩者不會(huì)因萬有引力的作用而吸引到一起．設(shè)兩者的質(zhì)量分別為m1和m2，兩者相距為L(zhǎng).求：(1)雙星的軌道半徑之比；(2)雙星的線速度之比；(3)雙星的角速度．[解析]這兩顆星必須各自以一定的速度繞某心轉(zhuǎn)動(dòng)才不至于因萬有引力作用而吸引在一起，從而保持兩星間距離L不變，且兩者做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω必須相同．如圖所示，兩者軌跡圓的圓心為O，圓半徑分別為R1和R2.由萬有引力提供向心力，有：Geq\f(m1m2,L2)＝m1ω2R1①Geq\f(m1m2,L2)＝m2ω2R2②(1)由①②兩式相除，得：eq\f(R1,R2)＝eq\f(m2,m1).(2)因?yàn)関＝ωR，所以eq\f(v1,v2)＝eq\f(R1,R2)＝eq\f(m2,m1).(3)由幾何關(guān)系知R1＋R2＝L③聯(lián)立①②③式解得ω＝eq\r(\f(G（m1＋m2）,L3)).[答案](1)m2∶m1(2)m2∶m1(3)eq\r(\f(G（m1＋m2）,L3))eq\a\vs4\al()(1)解決雙星問題的關(guān)鍵是明確其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，兩星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由彼此間的引力提供，可由牛頓運(yùn)動(dòng)定律分別對(duì)兩星列方程求解．(2)萬有引力定律表達(dá)式中的r表示雙星間的距離，而不是軌道半徑(雙星中兩顆星的軌道半徑一般不同)．雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化．若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，經(jīng)過一段時(shí)間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的周期為()A.eq\r(\f(n3,k2))T B.eq\r(\f(n3,k))TC.eq\r(\f(n2,k))T D.eq\r(\f(n,k))T解析：選B.如圖所示，設(shè)兩恒星的質(zhì)量分別為M1和M2，軌道半徑分別為r1和r2.根據(jù)萬有引力定律及牛頓第二定律可得eq\f(GM1M2,r2)＝M1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)r1＝M2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)r2，解得eq\f(G（M1＋M2）,r2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)(r1＋r2)，即eq\f(GM,r3)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)①，當(dāng)兩星的總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，它們之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍時(shí)，有eq\f(GkM,（nr）3)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,\a\vs4\al(T′))))eq\s\up12(2)②，聯(lián)立①②兩式可得T′＝eq\r(\f(n3,k))T，故選項(xiàng)B正確．[隨堂達(dá)標(biāo)][學(xué)生用書P44]eq\a\vs4\al(1.)(多選)用三級(jí)火箭發(fā)射人造地球衛(wèi)星，在第一級(jí)火箭燃料燃盡后第二級(jí)火箭點(diǎn)火，并自動(dòng)脫掉第一級(jí)火箭的笨重外殼，這樣做的好處是()A．使第二級(jí)火箭推動(dòng)的質(zhì)量減小，獲得更大的加速度B．使衛(wèi)星達(dá)到同樣的速度，減少發(fā)射使用的燃料C．使第二級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推力更大D．方便火箭外殼回收再利用解析：選AB.火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推力是噴出氣體的反作用力，與火箭質(zhì)量無關(guān)．由a＝eq\f(F,m)知，第一級(jí)火箭脫掉后，m減小，加速度增大，達(dá)到同樣的速度可以減少燃燒的燃料，故A、B正確，C、D錯(cuò)誤.eq\a\vs4\al(2.)發(fā)射人造衛(wèi)星是將衛(wèi)星以一定的速度送入預(yù)定軌道．發(fā)射場(chǎng)一般選擇在盡可能靠近赤道的地方，如圖所示，這樣選址的優(yōu)點(diǎn)是，在赤道附近()A．地球的引力較大B．地球自轉(zhuǎn)線速度較大C．重力加速度較大D．地球自轉(zhuǎn)角速度較大解析：選B.衛(wèi)星在地球上隨地球一起自轉(zhuǎn)的速度在赤道附近最大，沿其自轉(zhuǎn)方向發(fā)射，可節(jié)省很多能量，發(fā)射更易成功．3．地球“空間站”正在地球赤道平面內(nèi)的圓周軌道上運(yùn)行，其離地高度為同步衛(wèi)星離地高度的十分之一，且運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致．關(guān)于該“空間站”說法正確的有()A．運(yùn)行的加速度一定等于其所在高度處的重力加速度B．運(yùn)行的速度等于同步衛(wèi)星運(yùn)行速度的eq\r(10)倍C．站在地球赤道上的人觀察到它靜止不動(dòng)D．在“空間站”工作的宇航員因受力平衡而在其中懸浮或靜止解析：選A.空間站運(yùn)動(dòng)的加速度和所在位置的重力加速度均由其所受萬有引力提供，故A正確；由Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)?v＝eq\r(\f(GM,R))，運(yùn)動(dòng)速度與軌道半徑的平方根成反比，并非與離地高度的平方根成反比，故B錯(cuò)誤；由Geq\f(Mm,R2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)R?T＝2πReq\r(\f(R,GM))，所以空間站運(yùn)行周期小于地球自轉(zhuǎn)的周期，所以赤道上的人觀察到它向東運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；空間站宇航員所受萬有引力完全提供向心力，處于完全失重狀態(tài)，D錯(cuò)誤．4．如圖所示，我國(guó)航天員翟志剛打開“神舟七號(hào)”載人飛船軌道艙艙門，首度實(shí)施空間出艙活動(dòng)，在茫茫太空第一次留下中國(guó)人的足跡．翟志剛出艙時(shí)，“神舟七號(hào)”的運(yùn)行軌道可認(rèn)為是圓周軌道．下列關(guān)于翟志剛出艙活動(dòng)的說法正確的是()A．假如翟志剛握著啞鈴，肯定比舉著五星紅旗費(fèi)力B．假如翟志剛自由離開“神舟七號(hào)”，他將在同一軌道上運(yùn)行C．假如沒有安全繩束縛且翟志剛使勁向前推“神舟七號(hào)”，他將可能沿豎直線自由落向地球D．假如“神舟七號(hào)”上有著和輪船一樣的甲板，翟志剛在上面行走的步幅將比在地面上大解析：選B.“神舟七號(hào)”上的一切物體都處于完全失重狀態(tài)，受到的萬有引力提供向心力，A錯(cuò)；翟志剛自由離開“神舟七號(hào)”時(shí)，他和“神舟”飛船具有相同的線速度，所以將在同一軌道上運(yùn)行，B對(duì)；假如沒有安全繩束縛且翟志剛使勁向前推“神舟七號(hào)”，將使他對(duì)地的速度減小，翟志剛將在較低的軌道上運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)；由于“神舟七號(hào)”上的一切物體都處于完全失重狀態(tài)，就算“神舟七號(hào)”上有著和輪船一樣的甲板，翟志剛也幾乎不能行走，D錯(cuò)．eq\a\vs4\al(5.)(1)一地球衛(wèi)星高度等于地球半徑，用彈簧秤將一物體懸掛在衛(wèi)星內(nèi)，物體在地球表面受的重力為98N，則它在衛(wèi)星中受地球引力為________N，物體的質(zhì)量為______kg，彈簧秤的讀數(shù)為________N．(地球上g取9.8m/s2)(2)第一個(gè)進(jìn)入載人飛船，繞地球飛行一周，然后重返大氣層的宇航員是________，我國(guó)第一個(gè)進(jìn)入太空的宇航員是________．我國(guó)第一個(gè)在太空出艙活動(dòng)的宇航員是____________．解析：物體距地心為2R0，引力為地面引力的eq\f(1,4)，即24.5N，物體質(zhì)量不變m＝eq\f(98N,9.8m/s2)＝10kg，此時(shí)引力全部充當(dāng)向心力，彈簧秤上讀數(shù)為零．答案：(1)24.5100(2)加加林楊利偉翟志剛[課時(shí)作業(yè)][學(xué)生用書P106(單獨(dú)成冊(cè))]一、單項(xiàng)選擇題eq\a\vs4\al(1.)我國(guó)已成功發(fā)射了“神舟十號(hào)”載人飛船，關(guān)于“神舟十號(hào)”的地面發(fā)射速度，以下說法正確的是()A．等于7.9km/sB．介于7.9km/s和11.2km/s之間C．小于7.9km/sD．介于11.2km/s和16.7km/s之間解析：選B.“神舟十號(hào)”的地面發(fā)射速度大于7.9km/s，但由于它并沒有脫離地球的引力范圍，所以小于11.2km/s，故B正確．eq\a\vs4\al(2.)神舟十號(hào)與天宮一號(hào)已成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，如果對(duì)接前神舟十號(hào)和天宮一號(hào)在同一軌道上運(yùn)動(dòng)，神舟十號(hào)與前面天宮一號(hào)對(duì)接，神舟十號(hào)為了追上天宮一號(hào)，可采用的方法是()A．神舟十號(hào)加速追上天宮一號(hào)，完成對(duì)接B．神舟十號(hào)從原軌道減速至一個(gè)較低軌道，再加速追上天宮一號(hào)完成對(duì)接C．神舟十號(hào)加速至一個(gè)較高軌道再減速追上天宮一號(hào)完成對(duì)接D．無論神舟十號(hào)如何采取措施，均不能與天宮一號(hào)對(duì)接解析：選B.神舟十號(hào)要追上天宮一號(hào)，神舟十號(hào)應(yīng)先減速，使它的半徑減小，速度增大，故在低軌道上神舟十號(hào)可接近或超過天宮一號(hào)，當(dāng)神舟十號(hào)運(yùn)動(dòng)到合適的位置時(shí)再加速，使其軌道半徑增大，速度減小，當(dāng)剛好運(yùn)動(dòng)到天宮一號(hào)所在軌道時(shí)停止加速，則神舟十號(hào)的速度剛好等于天宮一號(hào)的速度，可以完成對(duì)接．B正確．eq\a\vs4\al(3.)如圖所示，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2，則()A.eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(r2,r1)) B.eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(r1,r2))C.eq\f(v1,v2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r2,r1)))eq\s\up12(2) D.eq\f(v1,v2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r1,r2)))eq\s\up12(2)解析：選A.由萬有引力提供向心力可得Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，即v＝eq\r(\f(GM,r))，所以有eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(r2,r1))，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤．4．月球探測(cè)器在環(huán)繞月球運(yùn)行過程中，軌道半徑為r，運(yùn)行速率為v，當(dāng)探測(cè)器在飛越月球上一些環(huán)形山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時(shí)()A．r、v都略微減小B．r、v都將保持不變C．r略微減小，v略微增大D．r略微增大，v略微減小解析：選C.當(dāng)探測(cè)器飛越質(zhì)量密集區(qū)上空時(shí)，月球?qū)μ綔y(cè)器的引力增大，由F＝eq\f(mv2,r)知半徑r將減??；根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝eq\f(mv2,r)得v＝eq\r(\f(GM,r))，可知v將增大，故選C.eq\a\vs4\al(5.)如圖所示是“嫦娥三號(hào)”奔月示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后通過自帶的小型火箭多次變軌，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星，之后經(jīng)過制動(dòng)使“嫦娥三號(hào)”的運(yùn)行軌道逐漸變小，最終成功實(shí)現(xiàn)軟著陸．下列說法正確的是()A．發(fā)射“嫦娥三號(hào)”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度B．在繞月圓軌道上，衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān)C．衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比D．在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力解析：選C.“嫦娥三號(hào)”在脫離地球的束縛而成為月球的衛(wèi)星前繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)，其發(fā)射速度只需達(dá)到第一宇宙速度即可，若發(fā)射速度達(dá)到第三宇宙速度，“嫦娥三號(hào)”將脫離太陽系的束縛，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在繞月球運(yùn)動(dòng)時(shí)，月球?qū)πl(wèi)星的萬有引力完全提供向心力，則Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2r,T2)，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，即衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；衛(wèi)星所受月球的引力F＝Geq\f(Mm,r2)，故選項(xiàng)C正確；在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力小于受月球的引力，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．eq\a\vs4\al(6.)某同學(xué)設(shè)想駕駛一輛“陸地－太空”兩用汽車，沿地球赤道行駛并且汽車相對(duì)于地球速度可以增加到足夠大．當(dāng)汽車速度增加到某一值時(shí)，它將成為脫離地面繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的“航天汽車”．不計(jì)空氣阻力，已知地球的半徑R＝6400km.下列說法正確的是()A．汽車在地面上速度增加時(shí)，它對(duì)地面的壓力增大B．當(dāng)汽車速度增加到7.9km/s，將離開地面繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)C．此“航天汽車”環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最小周期為1hD．在此“航天汽車”上可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體的重力解析：選B.由mg－N＝meq\f(v2,R)得N＝mg－meq\f(v2,R)，可知A錯(cuò)；7.9km/s是最小的發(fā)射速度，也是最大的環(huán)繞速度，B對(duì)；由mg＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)R知T＝84分鐘，C錯(cuò)；“航天汽車”上處于完全失重狀態(tài)，任何與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)都無法進(jìn)行，D錯(cuò)．二、多項(xiàng)選擇題7．關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法中正確的是()A．它運(yùn)行的線速度介于第一和第二宇宙速度之間B．它一定在赤道上空運(yùn)行C．它運(yùn)行的線速度一定小于第一宇宙速度D．各國(guó)發(fā)射這種衛(wèi)星的軌道半徑都是一樣的解析：選BCD.同步衛(wèi)星的軌道半徑遠(yuǎn)大于地球半徑，它運(yùn)行的速度小于第一宇宙速度，A錯(cuò)誤，C正確．同步衛(wèi)星由于與地球自轉(zhuǎn)同步，且地球的萬有引力提供它轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力，據(jù)此可推出同步衛(wèi)星一定在赤道的正上方，且距地面高度一定，即所有同步衛(wèi)星的軌道半徑都相同，B、D正確．eq\a\vs4\al(8.)人造衛(wèi)星進(jìn)入軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，衛(wèi)星內(nèi)的物體將()A．處于完全失重狀態(tài)，所受萬有引力為零B．處于完全失重狀態(tài)，但仍受到萬有引力的作用C．所受的萬有引力就是維持它隨衛(wèi)星一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力D．處于平衡狀態(tài)，合外力為零解析：選BC.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，萬有引力完全提供向心力，衛(wèi)星及衛(wèi)星內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài)，故A、D錯(cuò)，B、C對(duì)．eq\a\vs4\al(9.)宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船艙內(nèi)有一質(zhì)量為m的人站在可稱體重的臺(tái)秤上，用R表示地球的半徑，g0表示地球表面處的重力加速度，g′表示宇宙飛船所在處的重力加速度，N表示人對(duì)臺(tái)秤的壓力，下列說法中正確的是()A．g′＝0 B．g′＝eq\f(R2,r2)g0C．N＝0 D．N＝meq\f(R2,r2)g0解析：選BC.由關(guān)系式mg＝eq\f(GMm,r2)，得eq\f(g′,g0)＝eq\f(R2,r2)，故A錯(cuò)誤，B正確；由于飛船中的人處于完全失重狀態(tài)，人受到的萬有引力全部用來提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，所以對(duì)臺(tái)秤沒有壓力，C正確，D錯(cuò)誤．10．科學(xué)家在研究地月組成的系統(tǒng)時(shí)，從地球向月球發(fā)射激光，測(cè)得激光往返時(shí)間為t.若已知萬有引力常數(shù)G、月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)(可看成勻速圓周運(yùn)動(dòng))的周期T、光速c(地球到月球的距離遠(yuǎn)大于它們的半徑)，則由以上物理量可以求出()A．月球到地球的距離 B．地球的質(zhì)量C．月球受地球的引力 D．月球的質(zhì)量解析：選AB.根據(jù)激光往返時(shí)間t和激光的速度可求出月球到地球