高一物理宇宙速度應(yīng)用試卷及答案

一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.第一宇宙速度的大小是（）A.7.9km/sB.11.2km/sC.16.7km/sD.3×10?km/s2.人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，稱為（）A.第一宇宙速度B.第二宇宙速度C.第三宇宙速度D.逃逸速度3.若衛(wèi)星要脫離地球的引力束縛，其發(fā)射速度至少要達到（）A.7.9km/sB.11.2km/sC.16.7km/sD.20km/s4.關(guān)于第一宇宙速度，下列說法正確的是（）A.它是人造衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B.它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度C.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時在近地點的速度D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時在遠地點的速度5.已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，引力常量為G，第一宇宙速度表達式正確的是（）A.\(\sqrt{\frac{GM}{R}}\)B.\(\sqrt{\frac{GM}{R^{2}}}\)C.\(\sqrt{\frac{2GM}{R}}\)D.\(\sqrt{\frac{2GM}{R^{2}}}\)6.一艘宇宙飛船繞一個不知名的行星表面飛行，要測定該行星的密度，僅僅需要（）A.測定飛船的運行周期B.測定飛船的環(huán)繞半徑C.測定行星的體積D.測定飛船的速度7.當發(fā)射速度大于7.9km/s小于11.2km/s時，衛(wèi)星的軌道是（）A.圓B.橢圓C.拋物線D.雙曲線8.若要發(fā)射一顆月球衛(wèi)星，發(fā)射速度應(yīng)（）A.大于7.9km/sB.大于11.2km/sC.大于16.7km/sD.介于7.9km/s和11.2km/s之間9.某衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，軌道半徑為r，地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，則衛(wèi)星的線速度大小為（）A.\(\sqrt{\frac{GM}{r}}\)B.\(\sqrt{\frac{GM}{r^{2}}}\)C.\(\sqrt{\frac{Gm}{r}}\)D.\(\sqrt{\frac{Gm}{r^{2}}}\)10.關(guān)于宇宙速度，下列說法錯誤的是（）A.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大速度B.第二宇宙速度是使物體可以掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度C.第三宇宙速度是使物體可以掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度D.所有衛(wèi)星的發(fā)射速度都必須大于第二宇宙速度答案：1.A2.A3.B4.B5.A6.A7.B8.A9.A10.D二、多項選擇題（每題2分，共20分）1.以下關(guān)于宇宙速度的說法正確的是（）A.第一宇宙速度是人造衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大速度B.第二宇宙速度是物體掙脫地球引力束縛的最小速度C.第三宇宙速度是物體掙脫太陽引力束縛的最小速度D.所有衛(wèi)星的發(fā)射速度都介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間2.關(guān)于第一宇宙速度，下面說法中正確的是（）A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B.它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運行速度C.它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時近地點的速度3.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示。則當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，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上的角速度小于在軌道1上的角速度C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度4.下列關(guān)于三種宇宙速度的說法正確的是（）A.第一宇宙速度v?=7.9km/s，第二宇宙速度v?=11.2km/s，則人造衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運行時的速度大于等于v?，小于v?B.美國發(fā)射的“鳳凰”號火星探測衛(wèi)星，其發(fā)射速度大于第三宇宙速度C.第二宇宙速度是在地面附近使物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度D.第一宇宙速度7.9km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大運行速度5.若已知某行星繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑為r，公轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G，則由此可求出（）A.該行星的質(zhì)量B.太陽的質(zhì)量C.該行星的密度D.太陽的密度6.發(fā)射衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，設(shè)衛(wèi)星在圓軌道1上運行的速率為v?，在圓軌道3上運行的速率為v?，在橢圓軌道2上Q點的速率為v?Q，在橢圓軌道2上P點的速率為v?P，則（）A.v?>v?PB.v?<v?QC.v?<v?D.v?P<v?Q7.以下說法正確的是（）A.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度B.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星在圓軌道上的最大運行速度C.當發(fā)射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度時，衛(wèi)星做橢圓軌道運動D.當發(fā)射速度大于第二宇宙速度時，衛(wèi)星將掙脫地球的引力束縛8.已知地球半徑為R，地面重力加速度為g，引力常量為G，以下說法正確的是（）A.第一宇宙速度為\(\sqrt{gR}\)B.地球質(zhì)量為\(\frac{gR^{2}}{G}\)C.近地衛(wèi)星的周期為\(2\pi\sqrt{\frac{R}{g}}\)D.若衛(wèi)星的軌道半徑變?yōu)?R，則其線速度變?yōu)閈(\frac{1}{2}\sqrt{gR}\)9.關(guān)于宇宙速度，下列說法正確的是（）A.不同星球的第一宇宙速度不同B.第二宇宙速度是物體掙脫星球引力束縛的最小速度C.第三宇宙速度是物體掙脫星系引力束縛的最小速度D.發(fā)射衛(wèi)星的速度可以小于第一宇宙速度10.若把地球視為質(zhì)量均勻分布的球體，已知地球半徑為R，表面重力加速度為g，則（）A.環(huán)繞地球表面運行的衛(wèi)星的線速度大小為\(\sqrt{gR}\)B.環(huán)繞地球表面運行的衛(wèi)星的角速度大小為\(\sqrt{\frac{g}{R}}\)C.環(huán)繞地球表面運行的衛(wèi)星的周期大小為\(2\pi\sqrt{\frac{R}{g}}\)D.地球的平均密度為\(\frac{3g}{4\piGR}\)答案：1.ABC2.BC3.BD4.CD5.B6.ABCD7.ABCD8.ABC9.AB10.ABCD三、判斷題（每題2分，共20分）1.第一宇宙速度是人造衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最小速度。（）2.只要發(fā)射速度大于7.9km/s，衛(wèi)星就能脫離地球引力束縛。（）3.第二宇宙速度是物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度。（）4.衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時，在近地點的速度大于第一宇宙速度。（）5.所有衛(wèi)星的運行速度都小于等于第一宇宙速度。（）6.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，發(fā)射速度只需大于第一宇宙速度即可。（）7.第三宇宙速度是使物體掙脫太陽系束縛的最小速度。（）8.當衛(wèi)星的運行軌道半徑增大時，其運行速度也增大。（）9.第一宇宙速度與地球質(zhì)量和半徑有關(guān)。（）10.若衛(wèi)星要飛向火星，其發(fā)射速度要大于第二宇宙速度。（）答案：1.×2.×3.×4.√5.×6.×7.√8.×9.√10.√四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述第一宇宙速度的推導(dǎo)思路根據(jù)萬有引力提供向心力，\(G\frac{Mm}{R^{2}}=m\frac{v^{2}}{R}\)（\(M\)為地球質(zhì)量，\(m\)為衛(wèi)星質(zhì)量，\(R\)為地球半徑，\(v\)為衛(wèi)星速度），化簡可得\(v=\sqrt{\frac{GM}{R}}\)。又因為在地球表面\(mg=G\frac{Mm}{R^{2}}\)，即\(GM=gR^{2}\)，代入可得\(v=\sqrt{gR}\)，約為7.9km/s。2.說明第二宇宙速度的物理意義第二宇宙速度是使物體掙脫地球引力束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度。當物體發(fā)射速度達到或超過11.2km/s時，物體就可以擺脫地球引力，不再繞地球運動。3.衛(wèi)星在橢圓軌道上運動時，速度大小如何變化？衛(wèi)星在橢圓軌道上運動時，從近地點向遠地點運動，萬有引力做負功，速度減小；從遠地點向近地點運動，萬有引力做正功，速度增大。近地點速度最大，遠地點速度最小。4.為什么發(fā)射衛(wèi)星的最小速度是第一宇宙速度？如果發(fā)射速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將不能繞地球做圓周運動，會在重力作用下落回地面。只有發(fā)射速度等于或大于第一宇宙速度，衛(wèi)星才能克服地球引力，在地球附近做圓周或橢圓軌道運動。五、討論題（每題5分，共20分）1.討論不同宇宙速度與衛(wèi)星軌道的關(guān)系第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，發(fā)射速度等于它時衛(wèi)星做近地圓周運動；發(fā)射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，衛(wèi)星做橢圓軌道運動；達到第二宇宙速度衛(wèi)星掙脫地球引力繞太陽運動；達到第三宇宙速度衛(wèi)星掙脫太陽引力飛出太陽系。2.分析影響衛(wèi)星發(fā)射速度的因素有哪些影響衛(wèi)星發(fā)射速度的因素主要有：地球的質(zhì)量和半徑（決定第一宇宙速度大小），衛(wèi)星要到達的軌道高度（軌道越高，發(fā)射速度要求越大），以及要掙脫的引力源（如地球引力、太陽引力等，掙脫不同引力源需要不同大小的發(fā)射速度）。3.探討人類探索宇宙過程中宇宙速度的重要作用宇宙速度為人類探索宇宙提供了理論依據(jù)。第一宇宙速度