4.3人类对太空的不懈探索基础巩固（Word版含答案）

4.3人类对太空的不懈探索基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，“嫦娥一号”卫星在椭圆轨道Ⅰ的近地点P处(距地面600 km)，将发动机短时点火，实施变轨，变轨后卫星进入远地点高度约为37万km的椭圆轨道Ⅱ，直接奔向月球，则卫星在近地点变轨后的运行速度( )
A．小于7.9 km/s
B．大于7.9 km/s，小于11.2 km/s
C．大于11.2 km/s
D．大于11.2 km/s，小于16.7 km/s
2．我国成功发射了“神舟七号”载人飞船．在飞船绕地球运行期间，宇航员进行了出舱活动(如图所示)．宇航员在舱外活动时( )
A．不受地球引力的作用
B．仍受地球引力的作用
C．绕地球运动的向心加速度等于地面附近的重力加速度
D．绕地球运动的向心加速度大于地面附近的重力加速度
3．在地面附近绕地球做匀速圆周运动的卫星，关于其运行速度的大小，下列判断正确的是（　　）
A．等于第一宇宙速度 B．等于第二宇宙速度
C．等于第三宇宙速度 D．大于第三宇宙速度
4．下列说法中正确的是（　　）
A．开普勒在研究行星运动规律的基础之上提出了万有引力定律
B．牛顿通过扭秤实验测出了万有引力常量G的数值
C．第一宇宙速度是7.9m/s
D．海王星被称为“笔尖下的行星”
5．2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面，世界第一张近距离拍摄的月背影像图通过“鹊桥”中继星传回地球。已知地球半径约为月球的4倍，地球表面重力加速度约为月球的6倍，则地球质量约为月球的（　　）
A．24倍 B．64倍 C．96倍 D．144倍
6．在地月系统中，若忽略其它星球的影响地球和月球运动情况如图所示。地球和月球在相互引力的作用下都绕O点做与速圆周运动，两者的中心和O三点始终共线，两者分别在O点的两侧。下列说法正确的是（　　）
A．二者绕O点做圆周运动的轨道半径相同
B．二者绕O点做圆周运动的周期相同
C．二者绕O点做圆周运动的线速度大小相同
D．二者绕O点做圆周运动的向心加速度大小相同
7．绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星因受高空稀薄空气阻力的作用，绕地球运转的轨道半径会慢慢变小，则该卫星的（ ）
A．动能变小 B．向心力变大 C．角速度变小 D．周期变大
8．在发射一颗质量为m的人造地球同步卫星时，先将其发射到贴近地球表面运行的圆轨道Ⅰ上（离地面高度忽略不计），再通过一椭圆轨道Ⅱ变轨后到达轨道半径为r的预定圆轨道Ⅲ上。卫星在变轨过程中质量不变，已知地球自转角速度为，则（　　）
A．卫星在轨道Ⅲ上的线速度、角速度和机械能均小于轨道Ⅰ上的相应值
B．卫星在轨道Ⅱ上运行时经过Q点的加速度大于在轨道Ⅰ上运行的加速度
C．卫星在轨道Ⅱ上运行时经过P点所受的万有引力为
D．卫星在轨道Ⅱ上运行时经过P点的速度可能大于在轨道Ⅰ上运行的速度
9．2013年12月11日，“嫦娥三号”携带月球车“玉兔”从距月面高度为100Km的环月圆轨道I上的P点变轨，进入近月点为15km的椭圆轨道II，由近月点Q成功落月，如图所示．关于“嫦娥三号”，下列说法正确的是
A．沿轨道I运行一周的位移大于沿轨道II运行一周的位移
B．沿轨道II运行时，在P点的加速度小于在Q点的加速度
C．沿轨道II运行的周期大于沿轨道I运行的周期
D．在轨道II上由P点到Q点的过程中机械能增加
10．如图，卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用T、a、v、S分别表示卫星的周期、加速度、线速度、与地心连线在单位时间内扫过的面积。正确的有（　　）
A．TAaB C．vA11．下表是火星和地球部分数据对照表，把火星和地球视为匀质理想球体，它们绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动，从表中数据可以分析得出不正确的是（）
质量
（kg）
公转周期
（d天）
自转周期
（h小时）
近似公转轨道半径（m）
星球半径
（m）
火星
6.421×1023
686.98
24.62
2.28×1011
3.395×106
地球
5.976×1024
365.26
23.93
1.50×1011
6.378×106
A．地球所受向心力较大
B．地球公转动能较大
C．火星的第一宇宙速度较大
D．火星两极处地表重力加速度较小
12．假设将来人类登上了火星，考察完毕后，乘坐一艘宇宙飞船从火星返回地球时，经历了如图所示的变轨过程，则有关这艘飞船的下列说法，正确的是（　　）
A．飞船在轨道Ⅲ上运动到P点时的加速度大于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度
B．飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能大于在轨道Ⅱ上运动时的机械能
C．飞船在轨道Ⅱ上运动时，经过P点时的速度大于经过Q点时的速度
D．飞船绕火星在轨道Ⅰ上运动的周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以轨道Ⅰ同样的轨道半径运动的周期相同
13．两颗靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，靠相互吸引力一起以连线上某一点为圆心分别做圆周运动，从而保持两者之间的距离不变，这样的天体称为“双星”。若这个双星系统中质量较小的能“吸食”另一颗质量较大的星体表面的物质，达到质量转移的目的，假设在此过程中两者球心之间的距离保持不变，则（　　）
A．它们之间的万有引力一定变小了
B．它们的运动周期一定不变
C．它们的运动周期一定变大
D．原来质量较大的那颗星运动的线速度一定变小
14．如图所示，假设月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点．点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道Ⅲ，绕月球做匀速圆周运动．下列判断正确的是（ ）
A．飞船在轨道Ⅰ上的运行速率
B．船在A点处点火变轨时，动能增加
C．飞船从A到B运行的过程中机械能增大
D．飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间
15．2020年7月31日，北斗闪耀，泽沐八方。北斗三号全球卫星导航系统（如图甲所示）建成暨开通仪式在北京举行。如图乙所示为55颗卫星绕地球在不同轨道上运动的图像，其中T为卫星的周期，r为卫星的轨道半径，1和2为其中的两颗卫星。已知引力常量为G，下列说法正确的是（　　）
A．地球的半径为 B．地球质量为
C．卫星1和2运动的线速度大小之比为 D．卫星1和2向心加速度大小之比为
二、填空题（共4题）
16．某星球与地球的质量比为a,半径比为b，则该行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为_______________
17．嫦娥五号取壤返回地球，完成了中国航天史上的一次壮举。如图所示为嫦娥五号着陆地球前部分轨道的简化示意图，其中I是月地转移轨道，在P点由轨道I变为绕地椭圆轨道Ⅱ，在近地点Q再变为绕地椭圆轨道Ⅲ。在轨道Ⅱ运行时，嫦娥五号在Q点的机械能________在P点的机械能。嫦娥五号沿轨道Ⅱ运行时经过Q点的速度________沿轨道Ⅲ运行时经过Q点的速度。（选填“大于”“小于”“等于”）
18．我国的北斗导航卫星系统包含多颗地球同步卫星．北斗导航卫星系统建成以后，有助于减少我国对GPS导航系统的依赖，GPS由运行周期为12小时的卫星群组成，设北斗导航系统的同步卫星和GPS导航卫星的轨道半径分别为R1和R2，向心加速度分别为a1和a2，则R1∶R2＝________，a1∶a2＝________．(可用根式表示)
19．未来“嫦娥五号”落月后，轨道飞行器将作为中继卫星在绕月轨道上做圆周运动，如图所示．设卫星距离月球表面高为h，绕行周期为T，已知月球绕地球公转的周期为T0，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球半径为r，万有引力常量为G.试分别求出：
(1)地球的质量和月球的质量；
(2)中继卫星向地球发送的信号到达地球，最少需要多长时间？(已知光速为c，此问中设h r R)
三、综合题（共4题）
20．天文工作者观察到某行星的半径为R，它有一颗卫星，轨道半径为r，绕行星公转周期为T。若要在此行星的表面将一颗质量为m的卫星发射出去，使其绕行星运转，则至少应对卫星做多少功？（行星表面无任何气体，不考虑行星的自转）
21．利用航天飞机，宇航员可以到太空维修出现故障的人造地球卫星．已知一颗人造地球卫星在距地高度为h的圆形轨道上运行，当航天飞机与该卫星进入相同轨道后，与卫星具有相同的运动状态，试求这时该航天飞机的飞行速度的表达式．（已知地球半径为R ，地球表面的重力加速度为g）
22．近20年来我国的航空航天事业取得了巨大成就，早在2007年10月和2010年10月29日，我国相继成功发射了“嫦娥一号”和“嫦娥二号”探月卫星，它们对月球进行了近距离探测，圆满完成了预定的科研任务。如图所示，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”环绕月球做匀速圆周运动时，距月球表面的高度分别为h和，已知月球的半径为R。
（1）求“嫦娥一号”和“嫦娥二号”环绕月球运动的线速度大小之比；
（2）已知“嫦娥一号”的运行周期为T，求“嫦娥二号”的运行周期。
23．“神舟”七号飞船的成功发射为我国在2010年实现探月计划——“嫦娥工程”获得了宝贵的经验，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为，飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运行，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，万有引力常量为G，求：
（1）飞船在轨道Ⅲ上的运行速率；
（2）飞船在轨道Ⅰ绕月球运行一周所需的时间．
（3）飞船在A点处点火后瞬间与点火前相比，速度是变大还是变小？
参考答案
1．B
2．B
3．A
4．D
5．C
6．B
7．B
8．C
9．B
10．C
11．C
12．C
13．B
14．A
15．D
16．
17．等于 大于
18．
19．（1）；；（2）
20．
21．
22．（1）；（2）
23．（1）；（2）；（3）变小