高一物理宇宙速度概念測試試卷及答案

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?m/s2.關(guān)于第一宇宙速度，下列說法正確的是（）A.它是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最小速度B.它是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度C.它是人造衛(wèi)星進入近地圓軌道的最小發(fā)射速度D.它是人造衛(wèi)星進入近地圓軌道的最大發(fā)射速度3.若取地球的第一宇宙速度為7.9km/s，某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的6倍，半徑是地球半徑的1.5倍，這顆行星的第一宇宙速度約為（）A.7.9km/sB.11.2km/sC.15.8km/sD.31.6km/s4.人造衛(wèi)星繞地球做圓周運動時，衛(wèi)星離地面的高度越高（）A.速度越大B.角速度越大C.周期越大D.向心加速度越大5.第二宇宙速度的數(shù)值是（）A.7.9km/sB.11.2km/sC.16.7km/sD.20km/s6.當(dāng)人造衛(wèi)星進入軌道做勻速圓周運動后，下列說法正確的是（）A.在任何軌道上運動時，軌道的圓心與地心重合B.衛(wèi)星的運動速率一定不超過7.9km/sC.衛(wèi)星內(nèi)的物體仍受重力作用，并可用彈簧測力計直接測出所受重力的大小D.衛(wèi)星運動時的向心加速度等于衛(wèi)星所在處的重力加速度7.要使衛(wèi)星從如圖所示的圓形軌道1進入橢圓軌道2，應(yīng)在A點（）A.增大速度B.減小速度C.保持速度不變D.先增大速度后減小速度8.關(guān)于第三宇宙速度，下列說法正確的是（）A.它是地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度B.它是脫離太陽引力束縛的最小發(fā)射速度C.它是人造衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大速度D.它是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度9.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10.人造地球衛(wèi)星以地心為圓心，做勻速圓周運動，下列說法正確的是（）A.半徑越大，速度越小，周期越小B.半徑越大，速度越小，周期越大C.所有衛(wèi)星的速度均是相同的，與半徑無關(guān)D.所有衛(wèi)星的角速度均是相同的，與半徑無關(guān)二、多項選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(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)星環(huán)繞地球運行的最大速度B.第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最大速度C.第二宇宙速度是衛(wèi)星脫離地球引力束縛的最小速度D.第三宇宙速度是衛(wèi)星脫離太陽引力束縛的最小速度2.以下說法正確的是（）A.第一宇宙速度是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度B.第一宇宙速度是使物體成為衛(wèi)星的最小發(fā)射速度C.衛(wèi)星離地面越高，運行速度越大D.衛(wèi)星的軌道半徑越大，周期越大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(dāng)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)于人造衛(wèi)星的說法正確的是（）A.人造衛(wèi)星在近地軌道運行時，其速度一定大于7.9km/sB.人造衛(wèi)星在不同軌道上運行，其機械能可能相等C.人造衛(wèi)星的軌道可以是與地球赤道平面垂直的D.人造衛(wèi)星的軌道可以通過地球兩極5.關(guān)于第一宇宙速度，下列表述正確的是（）A.它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度B.它是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大環(huán)繞速度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在近地點的速度6.當(dāng)人造衛(wèi)星進入軌道做勻速圓周運動后，以下說法正確的是（）A.衛(wèi)星內(nèi)的物體處于失重狀態(tài)B.衛(wèi)星的運行速度一定小于地球的第一宇宙速度C.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其動能越小D.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其機械能越大7.若把地球視為質(zhì)量分布均勻的球體，已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，引力常量為G，則（）A.地球的質(zhì)量為gR2/GB.地球的平均密度為3g/4πGRC.近地衛(wèi)星的運行速度為√gRD.近地衛(wèi)星的周期為2π√R/g8.以下關(guān)于宇宙速度的說法正確的有（）A.第一宇宙速度是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度，也是衛(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，成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度C.第三宇宙速度是使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度D.第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度的大小關(guān)系是v?＜v?＜v?9.人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑為r，線速度為v，周期為T，若要使衛(wèi)星的周期變?yōu)?T，可能的方法是（）A.r不變，使線速度變?yōu)関/2B.v不變，使軌道半徑變?yōu)?rC.軌道半徑變?yōu)?√4rD.無法實現(xiàn)10.下列關(guān)于人造衛(wèi)星與宇宙速度的說法正確的是（）A.人造衛(wèi)星在圓軌道上運行時，其線速度一定小于第一宇宙速度B.人造衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時，其近地點速度可能大于第一宇宙速度C.若要發(fā)射一顆月球衛(wèi)星，其發(fā)射速度至少要達到第二宇宙速度D.若要發(fā)射一顆火星探測器，其發(fā)射速度至少要達到第三宇宙速度三、判斷題（每題2分，共20分）1.第一宇宙速度是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最小速度。（）2.只要發(fā)射速度大于7.9km/s，人造衛(wèi)星就一定能繞地球做圓周運動。（）3.第二宇宙速度是衛(wèi)星脫離地球引力束縛的最小發(fā)射速度。（）4.衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時，其速度大小是不變的。（）5.第三宇宙速度是衛(wèi)星脫離太陽引力束縛的最小速度。（）6.人造衛(wèi)星的軌道平面一定通過地球的球心。（）7.近地衛(wèi)星的運行速度就是第一宇宙速度。（）8.衛(wèi)星離地球越遠，其運行速度越大。（）9.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，發(fā)射速度只需達到第一宇宙速度即可。（）10.所有繞地球做圓周運動的衛(wèi)星，其向心加速度都等于地球表面的重力加速度。（）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。答案：根據(jù)萬有引力提供向心力，設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，有GMm/R2=mv2/R，又因在地球表面附近，mg=GMm/R2，聯(lián)立可得v=√gR≈7.9km/s。2.說明第二宇宙速度的物理意義。答案：第二宇宙速度11.2km/s是衛(wèi)星脫離地球引力束縛的最小發(fā)射速度。當(dāng)衛(wèi)星發(fā)射速度達到此值及以上，就能掙脫地球引力，成為繞太陽運行的人造行星。3.人造衛(wèi)星在橢圓軌道上運行，從近地點到遠地點過程中，速度如何變化，為什么？答案：速度變小。因為從近地點到遠地點，萬有引力對衛(wèi)星做負功，衛(wèi)星的動能轉(zhuǎn)化為引力勢能，所以速度減小。4.為什么說第一宇宙速度是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度？答案：由萬有引力提供向心力GMm/r2=mv2/r得v=√GM/r，r為衛(wèi)星軌道半徑，r最小為地球半徑R時，v最大，此最大速度即第一宇宙速度，所以它是繞地做勻速圓周運動最大速度。五、討論題（每題5分，共20分）1.討論如果地球的質(zhì)量增大，第一宇宙速度會如何變化，并說明理由。答案：第一宇宙速度會增大。由第一宇宙速度推導(dǎo)公式v=√GM/R（G為引力常量，M為地球質(zhì)量，R為地球半徑）可知，當(dāng)?shù)厍蛸|(zhì)量M增大，其他條件不變時，v會增大。2.探討發(fā)射人造衛(wèi)星時，為什么發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度？答案：若發(fā)射速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星所受萬有引力大于其做圓周運動所需向心力，衛(wèi)星將做向心運動，不能繞地球做穩(wěn)定圓周運動，所以發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度。3.分析衛(wèi)星從低軌道變到高軌道的過程中，能量是如何變化的？答案：衛(wèi)星從低軌道到高軌道需點火加速，機械能增大。在升高過程中，動能減小，引力勢能增大，總的機械能增大，因為有外界能量輸入（燃料燃燒提供能量）。4.討論第三宇宙速度對于人類探索宇宙的意義。答案：第三宇宙速度使人類探測器能掙脫太陽引力束縛，飛向更遙遠的宇宙空間。有助于人類探索太陽系外的星系、尋找地外生命等，極大拓展了人類探索宇宙的范圍和深度。答案一、單項選擇題1.A2.B3.C