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题型: 单选题
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单选题

若假定“神舟九号”飞船绕地球做匀速圆周运动,它离地球表面的高度为h,运行周期为T,地球的半径为R,自转周期为T0,由此可推知地球的第一宇宙速度为(  )

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解:卫星以第一宇宙速度绕行星附近作匀速圆周运动

   

联立两式,可解得

  v=,故B正确,ACD错误;

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

关于地球的第一宇宙速度,下列表述正确的是(  )

A第一宇宙速度又叫环绕速度

B第一宇宙速度又叫逃逸速度

C第一宇宙速度跟地球的质量无关

D第一宇宙速度跟地球的半径无关

正确答案

A

解析

解:A、第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度,也是绕地球运动卫星的最大环绕速度,在近地轨道上有:G=mg=m,由于为近地轨道所以有:r=R,故有v===7.9km/s,故A正确;

B、第二宇宙速度才叫逃逸速度,故B错误;

C、根据A项可知,第一宇宙速度与地球质量有关,故C错误;

D、根据A项论述,可知第一宇宙速度与地球半径有关,故D错误.

故选:A

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题型: 多选题
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多选题

2013年6月11日17时38分,中国载人飞船“神舟十号”点火升空.中国宇航员聂海胜、张晓光、王亚平搭乘“神舟十号”出征太空,奔向“天宫一号”.飞行期间先后与“天宫一号”进行一次自动交会对接和一次航天员手控交会对接.2013年6月26日8时07分,“神舟十号”返回舱安全着陆,飞行任务取得圆满成功.以下说法正确的是(  )

A神舟十号在升空过程中,燃料不断燃烧,机械能减小

B三名宇航员在加速启动过程中处于超重状态,对座椅的压力很大

C神舟十号圆周运动的运行速度小于7.9km/s

D神舟十号无需变轨即能实现和天宫一号对接

正确答案

B,C

解析

解:A、在升空过程中,燃料不断燃烧,除重力以外,推力做正功,则机械能增加,故A错误;

B、在加速启动过程中,加速度向上,处于超重状态,那么对宇航员的支持力大于重力,由于加速度很大,因此宇航员对座椅的压力很大,故B正确;

C、根据=m,可知,半径越大的,运行速度越小,因此运行速度小于7.9km/s,故C正确;

D、根据离心条件,结合匀速圆周运动,因此神舟十号需变轨,即能实现和天宫一号对接,故D错误;

故选:BC.

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题型:填空题
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填空题

地球第一宇宙速度为______,是人造地球卫星的______(最大、最小)发射速度,是人造地球卫星的______(最大、最小)环绕速度.

正确答案

7.9km/s

最小

最大

解析

解:物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度,大小为7.9km/s;在地面附近发射飞行器,如果速度等于7.9km/s,飞行器恰好做匀速圆周运动,如果速度小于7.9km/s,就出现万有引力大于飞行器做圆周运动所需的向心力,做近心运动而落地,所以发射速度不能小于7.9km/s;由卫星运行的速度表达式v=知,它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度.

故答案为:7.9 km/s、最小、最大

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题型: 多选题
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多选题

若卫星的运动可视为匀速圆周运动,根据以下哪组数据可以确定第一宇宙速度(  )

A引力常量、卫星质量和地球半径

B引力常量、地球质量和地球半径

C地球表面处重力加速度、地球自转周期

D地球表面处重力加速度、地球半径

正确答案

B,D

解析

解:A、卫星在近表面匀速圆周运动,地球对卫星的万有引力提供卫星的向心力列出等式

=m

v=

第一宇宙速度又称为环绕速度,也是近表面卫星运行速度,

所以已知引力常量、地球质量和地球半径可以求出第一宇宙速度.故A错误,B正确;

C、根据近月卫星的万有引力等于重力,

=mg

所以v==

所以已知地球表面处重力加速度、地球半径可以求出第一宇宙速度.故C错误,D正确;

故选:BD.

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题型: 单选题
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单选题

我国将要发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”.设该卫星的轨道是圆形的,且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的,月球的半径约为地球半径的,地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s,则该探月卫星绕月运行的速率约为(  )

A0.4km/s

B1.8km/s

C11km/s

D36km/s

正确答案

B

解析

解:地球上第一宇宙速度为

v1=

探月卫星所受万有引力等于向心力

G

解得

v′=

因而

==

v1′==≈1.8km/s

故选B.

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题型:简答题
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简答题

某行星的质量为地球的6倍,半径为地球的1.5倍,这一行星的第一宇宙速度为______

正确答案

解:设地球质量M,某星球质量6M,地球半径r,某星球半径1.5r

由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得:=m

解得:卫星在圆轨道上运行时的速度公式v=

分别代入地球和某星球的各物理量得:v地球=

v星球=

解得:v星球=2v地球

即该行星的第一宇宙速度为地球的第一宇宙速度2倍,即为15.8km/s.

故答案为:15.8km/s.

解析

解:设地球质量M,某星球质量6M,地球半径r,某星球半径1.5r

由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得:=m

解得:卫星在圆轨道上运行时的速度公式v=

分别代入地球和某星球的各物理量得:v地球=

v星球=

解得:v星球=2v地球

即该行星的第一宇宙速度为地球的第一宇宙速度2倍,即为15.8km/s.

故答案为:15.8km/s.

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题型:简答题
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简答题

已知物体从地球上的逃逸速度(第二宇宙速度)v=,其中G、M、R分别是万有引力常量、地球的质量和半径.已知G=6.67×10-1,光速c=2.9979×108 m/s.(计算结果保留一位有效数据)

(1)逃逸速度大于真空中光速的天体叫做黑洞.设某黑洞的质量等于太阳的质量M=1.98×1030kg,求它的可能最大半径.(计算结果保留一位有效数据)

(2)在目前天文观测范围内,物质的平均密度为10-27kg/m3,如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体,其密度使得它们的逃逸速度大于光在真空中速度c,因此任何物体都不能脱离宇宙,问宇宙的半径至少多大?

(计算结果保留两位有效数据)

正确答案

解:(1)由题目所提供的信息可知,任何天体均存在其所对应的逃逸速度v2=

其中M、R为天体的质量和半径.

对于黑洞模型来说,其逃逸速度大于真空中的光速,

即v2>c,

所以R<=m=2.94×103 m.

故最大半径为2.94×103 m.

(2)M=ρ•πR3,其中R为宇宙的半径,ρ为宇宙的密度,

则宇宙所对应的逃逸速度为v2=

由于宇宙密度使得其逃逸速度大于光速c,

即v2>c,

则R>=4.01×1026 m,

合4.24×1010光年.

即宇宙的半径至少为4.24×1010光年.

答:(1)它的可能最大半径为2.94×103 m.

(2)宇宙的半径至少应为4.24×1010光年.

解析

解:(1)由题目所提供的信息可知,任何天体均存在其所对应的逃逸速度v2=

其中M、R为天体的质量和半径.

对于黑洞模型来说,其逃逸速度大于真空中的光速,

即v2>c,

所以R<=m=2.94×103 m.

故最大半径为2.94×103 m.

(2)M=ρ•πR3,其中R为宇宙的半径,ρ为宇宙的密度,

则宇宙所对应的逃逸速度为v2=

由于宇宙密度使得其逃逸速度大于光速c,

即v2>c,

则R>=4.01×1026 m,

合4.24×1010光年.

即宇宙的半径至少为4.24×1010光年.

答:(1)它的可能最大半径为2.94×103 m.

(2)宇宙的半径至少应为4.24×1010光年.

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题型: 多选题
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多选题

关于第一宇宙速度,下列表述正确的是(  )

A第一宇宙速度又叫脱离速度

B第一宇宙速度又叫环绕速度

C第一宇宙速度与地球质量无关

D第一宇宙速度与地球半径有关

正确答案

B,D

解析

解:A:第一宇宙速度:又称环绕速度.故A错误.

B:第一宇宙速度:又称环绕速度.故B正确.

C:第一宇宙速度:计算方法:其中:M是地球的质量,R是地球的半径,得:v=.所以与地球质量M有关.故C错误.

D:第一宇宙速度:计算方法:其中:M是地球的质量,R是地球的半径,得:v=.所以与地球质量半径R有关.故D正确.

故选:BD

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题型: 单选题
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单选题

第一宇宙速度是(  )

A物体在宇宙中所能达到的最高速度

B物体摆脱地球引力所必须具有的速度

C物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最小发射速度

D物体摆脱太阳引力所必须具有的速度

正确答案

C

解析

解:物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度,在地面附近发射飞行器,如果速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它绕地球飞行的轨迹就不是圆,而是椭圆.

故它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度,也是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度.

A、根据卫星圆轨道上的速度公式v=可知,当R最小为地球半径时,卫星的速度v最大,故A错误.

B、物体摆脱地球引力所必须具有的速度,即为第二宇宙速度,故B错误;

C、人造卫星发射速度等于第一宇宙速度时卫星可以在近地轨道上做圆周运动,当发射速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它绕地球飞行的轨迹就不是圆,而是椭圆.所以第一宇宙速度是发射卫星所需要的最小地面发射速度,故C正确;

D、物体摆脱太阳引力所必须具有的速度,即为第三宇宙速度.故D错误.

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

地球表面的重力加速度约为月球表面重力加速度的6倍,地球的半径约为月球半径的3.6倍.若从地球表面发射卫星的最小速度为v1,从月球表面发射卫星的最小速度为v2,则v1:v2约为(  )

A1

B3

C5

D7

正确答案

C

解析

解:由题意可知,由万有引力定律提供向心力,

则有

又GM=gR2

解得:

同理,

又GM=gR2

解得:

又地球表面的重力加速度约为月球表面重力加速度的6倍,地球的半径约为月球半径的3.6倍.

因此两者速度之比为v1:v2约为5.故C正确,ABD错误;

故选C

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题型:简答题
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简答题

已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,试证明第一宇宙速度表达式为

正确答案

证明:第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度,

根据万有引力提供向心力得:

=m

v= ①

根据地面附近引力等于重力得:=mg   ②

由①②得:

即第一宇宙速度表达式为

解析

证明:第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度,

根据万有引力提供向心力得:

=m

v= ①

根据地面附近引力等于重力得:=mg   ②

由①②得:

即第一宇宙速度表达式为

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题型: 多选题
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多选题

已知某星球的质量为M,星球半径为R,表面的重力加速度为g,引力常量为G,则该星球的第一宇宙速度可表达为(  )

AgR

B

C

D

正确答案

B,D

解析

解:近地卫星做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力G=m,得:

v=

又因为地表的物体受到的万有引力与物体的重力近似相等即:

G=mg 

解得:GM=R2g

故v=

故选:BD.

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题型: 单选题
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单选题

若取地球的第一宇宙速度为8km/s,某行星的质量是地球的18倍,半径是地球的2倍,这行星的第一宇宙速度为(  )

A16km/s

B24km/s

C32km/s

D72km/s

正确答案

B

解析

解:物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度

设地球质量M,行星质量18M,地球半径r,行星半径2r

由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得:

解得:卫星在圆轨道上运行时的速度公式v=

则分别代入地球和某星球的各物理量得:

v地球=

v行星=

解得:v行星=3v地球=24km/s

故选:B

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题型: 单选题
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单选题

关于第一宇宙速度,下面说法中错误的是(  )

A它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度

B它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度

C它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度

D它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度

正确答案

D

解析

解:物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度,在地面附近发射飞行器,如果速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它绕地球飞行的轨迹就不是圆,而是椭圆.

故它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度,也是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度,因而BC正确;

人造卫星在圆轨道上运行时,运行速度v=,轨道半径越大,速度越小,故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度,因而A正确;

在地面附近发射飞行器,如果速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它绕地球飞行的轨迹就不是圆,而是椭圆,故在椭圆轨道上运行的卫星,在近地点的速度均大于7.9km/s,因而D错误;

本题选择错误,故选D.

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