高中物理人造卫星试题

某同学是一位航天科技爱好者，当他从新闻中得知，中国航天科技集团公司将在2010年底为青少年发射第一颗科学实验卫星——“希望一号”卫星（代号XW-1）时，他立刻从网上搜索有关“希望一号”卫星的信息，其中一份资料中给出该卫星运行周期10.9min。他根据所学知识计算出绕地卫星的周期不可能小于83min，从而断定此数据有误。
已知地球的半径R=6.4×10⁶m，地球表面的重力加速度g=10m/s²。请你通过计算说明为什么发射一颗周期小于83min的绕地球运行的人造地球卫星是不可能的。

2012年6月18 日，神舟九号飞船与天官一号目标发生器在离地面343km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气。下列说法正确的是（　　）

A．为实现对接，两者运行速度都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

B．如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加

C．如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低

D．航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用

发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆形轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于A点，轨道2、3相切于B点，如图所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（  ）

A．卫星在轨道1上的运行速率大于轨道3上的速率

B．卫星在轨道1上的角速度小于在轨道3上的角速度

C．卫星在椭圆轨道2上经过A点时的速度大于7.9 km/s

D．卫星在椭圆轨道2上经过B点时的加速度等于它在轨道3上经过B点时的加速度

2012年4月30日4时50分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射两颗北斗导航卫星. 这是我国首次采用“一箭双星”方式发射两颗地球中高轨道卫星. 北斗卫星导航系统由静止轨道卫星（同步卫星）和中轨道卫星组成，中轨道卫星平均分布在倾角55°的三个平面上，轨道高度约21500km，静止轨道卫星的高度约为36000km. 下列说法中正确的是

A．在静止轨道上，卫星的质量越大其运行周期越小

B．静止轨道卫星的线速度小于中轨道卫星的线速度

C．中轨道卫星的周期一定大于24 h

D．中轨道卫星的线速度可能大于7.9km/s

“嫦娥一号”的成功发射，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步.如图所示，“嫦娥一号”先进入绕月飞行的椭圆轨道，然后再椭圆轨道近月点变轨进入绕月飞行圆轨道；已知“嫦娥一号”绕月飞行的椭圆轨道远月点距月球表面高度为；又已知“嫦娥一号”绕月圆轨道飞行时，距月球表面的高度为，飞行周期为，月球的半径为，万有引力常量为；再后，假设宇航長在飞船上，操控飞船在月球表面附近竖直平面内俯冲，在最低点附近作半径为的圆周运动，宇航员质量是，飞船经过最低点时的速度是．求：

（1）月球的质量是多大？
（2）“嫦娥一号”经绕月飞行的椭圆轨道远月点时的加速度多大？“嫦娥一号”经绕月飞行的椭圆轨道近月点时欲变轨进入如图圆轨道，应该向前还是向后喷气？
（3）操控飞船在月球表面附近竖直平面内俯冲经过最低点时，座位对宇航员的作用力是多大？

假设人造卫星绕地球做匀速圆周运动，当卫星绕地球运动的轨道半径增大到原来的2倍时，则有(   )

A．卫星运动的线速度将减小到原来的一半

B．卫星所受的向心力将减小到原来的四分之一

C．卫星运动的周期将增大到原来的2倍

D．卫星运动的线速度将减小到原来的

设想我国宇航员随“嫦娥”号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，宇航员测出飞船绕行n圈所用的时间为t。登月后，宇航员利用身边的弹簧秤测出质量为m的物体重力G₁。已知引力常量为G，根据以上信息可得到

A．月球的密度

B．飞船的质量

C．月球的第一宇宙速度

D．月球的自转周期

2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”第二次交会对接．变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为、，对应的角速度和向心加速度分别为、和、，则有（   ）

A．

B．

C．变轨后的“天宫一号”比变轨前动能增大了，机械能增加了

D．在正常运行的“天宫一号”内，体重计、弹簧测力计、天平都不能使用了

如图所示是中国嫦娥一号卫星发回的第一张月球表面照片，陨石落入月球表面形成的美丽“花环”清晰可见．如果大量的陨石落入(忽略碰撞引起的月球速度变化)，使月球的质量增加，则       (　　)

A．月球的公转周期不变

B．地月距离增大

C．某月球卫星的线速度减小

D．某月球卫星的周期减小

“嫦娥一号”探月卫星为绕月极地卫星.利用该卫星可对月球进行成像探测.设卫星在绕月极地轨道上做匀速圆周运动时距月球表面的高度为H，绕行周期为T_M；月球绕地球公转的周期为T_E，轨道半径为R₀；地球半径为R_E，月球半径为R_M.已知光速为c.

（1）如图所示，当绕月极地轨道的平面与月球绕地球公转的轨道平面垂直时（即与地心到月心的连线垂直时），求绕月极地卫星向地球地面发送照片需要的最短时间；
（2）忽略地球引力、太阳引力对绕月卫星的影响，求月球与地球的质量之比.

物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能.若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，则一个质量为m₀的质点到质量为M₀的引力源中心的距离为r₀时，其万有引力势能为E_P＝－（式中G为万有引力常量）.一颗质量为m的人造地球卫星沿轨道半径为r₁的圆形轨道环绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，要使此卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径增大为r₂，则卫星上的发动机所消耗的最小能量为：（假设卫星的质量始终不变，不计一切阻力及其它星体的影响）

A．E＝(－)	B．E＝GMm(－)
C．E＝(－)	D．E＝(－)

人造卫星绕地球只受地球的引力，做匀速圆周运动，其轨道半径为r，线速度为v，周期为T。为使其周期变为8T，可采用的方法有   

A．保持轨道半径不变，使线速度减小为v/8

B．逐渐减小卫星质量，使轨道半径逐渐增大为4r

C．逐渐增大卫星质量，使轨道半径逐渐增大为8r

D．保持线速度不变v，将轨道半径增加到8r

如图所示，“嫦娥一号”探月卫星进入月球轨道后，首先在椭圆轨道Ⅰ上运动，P、Q两点是轨道Ⅰ的近月点和远月点，Ⅱ是卫星绕月做圆周运动的轨道，轨道Ⅰ和Ⅱ在P点相切，关于该探月卫星的运动，下列说法正确的是

A．卫星在轨道Ⅰ上运动周期大于在轨道Ⅱ上运动的周期

B．卫星由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ必须要在P点加速

C．卫星在轨道Ⅰ上运动时，P点的速度小于Q点的速度

D．卫星在轨道Ⅰ上运动时，P点的加速度小于Q点的加速度

假设地球的卫星1和月球的卫星2，分别绕地球和月球做匀速圆周运动，如图所示，两颗卫星2的轨道半径相同。已知地球的质量大于月球的质量，两颗卫星相比较，下列说法中正确的是

A．卫星1的向心加速度较小

B．卫星1的动能较大

C．卫星1的周期较小

D．若卫星1是地球的同步卫星，则它的质量一定

两个行星各有一个卫星绕其表面运行，已知两个卫星的周期之比为1：3，两行星半径之比为3：1，则：
（1）两行星密度之比为多少？
（2）两行星表面处重力加速度之比为多少？