4.3飞出地球去基础巩固（Word版含答案）

4.3飞出地球去基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．关于地球表面上物体所受到的重力与万有引力的关系，下列说法正确的是（ ）
A．物体在赤道上时重力方向与万有引力方向相同，此时万有引力等于重力
B．物体在两极时重力方向与万有引力方向相同，此时万有引力等于重力
C．物体在赤道上时，万有引力和重力的合力提供物体随地球自转所需要的向心力
D．地球上的任一物体都会受万有引力、重力和支持力的三个力作用而处于平衡状态
2．国际空间站( International Space Station)是一艘围绕地球运转的载人宇宙飞船，其轨道近地点距离地球表面379.7km，远地点距离地球表面403.8km，运行轨道近似圆周已知地球表面的重力加速度g=10m/s2，地球半径约为R=6.4×103km.假设空间站在赤道上空，则在国际空间站绕地球运行一周的过程中，宇航员看不到太阳的时间约为（ ）
A．24h
B．12h
C．6 h
D．45min
3．2020年三位诺贝尔物理学奖得主都跟黑洞的研究工作有关，其中两位科学家发现了银河系中心存在超大质量黑洞，其质量约为太阳质量的400万倍。已知质量为M、半径为R的天体的第二宇宙速度表达式为 ，黑洞的第二宇宙速度大于光速c；太阳质量约为 ，太阳直径约为1.4×106km，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，真空中的光速。下列说法正确的是（　　）
A．太阳的第一宇宙速度约为1.4×106m/s
B．超大质量黑洞的体积可能是太阳的400万倍
C．超大质量黑洞的半径不超过1.2×107km
D．超大质量黑洞的第一宇宙速度一定等于光速
4．地球表面处的重力加速度为g，则在距地面高度等于地球半径处的重力加速度为（ ）
A．g B．g/2 C．g/4 D．2g
5．星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为该星球的第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2=v1．已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为（ ）
A． B． C． D．
6．火星探测器在地球上发射后向火星运动，最终绕火星做匀速圆周运动，则其发射速度可以是下列的哪些数据（　　）
A．等于或小于11.2km/s B．一定大于16.7km/s
C．介于11.2m/s～16.7m/s D．介于11.2km/s～16.7km/s
7．“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？”2021年5月15日，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体成功着陆于火星！伟大诗人屈原的“天问”梦想成为现实，图中虚线为天问一号的“地-火”转移轨道，下列说法正确的是（　　）
A．天问一号发射速度可能小于7.9km/s
B．天问一号在转移轨道上运动时，机械能增加
C．天问一号的在轨加速度总小于火星绕太阳的加速度
D．天问一号从地球飞到火星轨道的时间可以小于半个火星年（火星公转周期）
8．地球同步卫星的运行周期T，轨道半径r，运行速率v，关于地球同步卫星，下列说法正确的是（　　）
A．T是定值，r、v可以选择 B．r是定值，T、v可以选择
C．v是定值，T、r可以选择 D．T、r、v均是定值
9．火星探测器“天问一号”绕火星运动的轨迹为椭圆，火星位于椭圆的一个焦点上，已知“天问一号”在近火星点的速率为v1、加速度的大小为a1、到火星中心的距离为r1，“天问一号”在远火星点的速率为v2、加速度的大小为a2、到火星中心的距离为r2。则（　　）
A．a1＜a2 B．v1＜v2
C． D．
10．为探测引力波，中山大学领衔的“天琴计划”将向太空发射三颗完全相同的卫星（SC1、SC2、SC3）构成一个等边三角形阵列，地球恰处于三角形的中心，卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行引力波探测．如图所示，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为“天琴计划”．已知地球同步卫星距离地面的高度约为3.6万公里，以下说法错误的是
A．若知道引力常量G及三颗卫星绕地球的运动周期T，则可估算出地球的密度
B．三颗卫星绕地球运动的周期一定大于地球的自转周期
C．三颗卫星具有相同大小的加速度
D．从每颗卫星可以观察到地球上大于的表面
11．据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经赤道上空的同步轨道，关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是( )
A．离地面高度一定，相对地面静止
B．运行速度可能大于
C．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度小
D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
12．某行星自转周期为T,赤道半径为R，科学家经过严密计算发现若该行星自转角速度变为 原来的两倍，将会导致该星球赤道上物体恰好对行星表面没有压力，已知万有引力常量为 G，则以下说法中正确的是（ ）
A．该行星质量为
B．该星球的同步卫星轨道半径为r=R
C．该行星赤道上质量为m的物体对地面的压力为Fn =
D．该行星的第一宇宙速度为v=
13．两颗球形行星A和B各有一颗卫星a和b，卫星的圆形轨道接近各自行星的表面，如果两颗行星的质量之比 ，卫星轨道半径之比，则两颗卫星的周期之比为（ ）
A．3 B．6 C．9 D．12
14．2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署。“北斗”是由静止轨道卫星（离地高度约为36000km）、中轨道卫星（离地高度约为21500km）和其他卫星共同构成的全球定位系统。关于北斗导航卫星，下列说法不正确的有（　　）
A．静止轨道卫星可以定位在扬州上空
B．中轨道卫星的周期小于24h
C．静止轨道卫星的向心加速度比中轨道卫星的向心加速度小
D．静止轨道卫星的线速度比中轨道卫星的线速度小
15．2018年10月29日，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丙运载火箭成功发射中法海洋卫星，此卫星入轨后在半径为r的轨道上绕地球做匀速圆周运动．已知地球表面的重力加速度大小为g，地球的半径为R，则该卫星做圆周运动的周期为
A．
B．
C．
D．
二、填空题（共15题）
16．恒星表面的颜色与它表面的____________有关。最冷的恒星在天空中呈现____________色，最热的恒星则会呈现____________色。太阳发出的光呈____________色。
17．有两颗人造地球卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比为1:2，求这两颗卫星的：
(1)线速度之比为______
(2)角速度之比______
(3)运动周期之比为______
18．太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某 地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已知火星和地球的轨道半径之比为1.5：1，则火星相邻两次冲日的时间间隔为___________年。在太阳系其他行星中，___________星相邻两次冲日的时间间隔最短。
19．在一个未知星球上用如图所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出作平抛运动。现对此运动采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在作平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4，则：
（1）由以上信息，可知a点___________（填“是”或“不是”）小球的抛出点；
（2）由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为___________；
（3）由以上及图信息可以算出小球在b点时的速度是___________m/s；
（4）若已知该星球的半径与地球半径之比为，则该星球的质量与地球质量之比___________，第一宇宙速度之比___________。（取10）
三、综合题（共4题）
20．为纪念“光纤之父”、诺贝尔物理学奖获得者高锟的杰出贡献，早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”．已知“高锟星”半径为R，其表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，在不考虑自转的情况，求解以下问题：（以下结果均用字母表达即可）假设“高锟星”为一均匀球体，试求：
（1）“高锟星”的平均密度；（球体积 ）
（2）假设某卫星绕“高锟星”做匀速圆周运动且运行周期为T，求该卫星距“高锟星”表面的高度．
21．为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在2050年前建造成太空升降机，就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住升降机，放开绳升降机能达地球上，人坐在升降机里，在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上，已知地球表面的重力加速度g=10m/，地球半径R=6400km．地球自转周期为T．求：
（1）某人在地球表面用体重计称得重800N，站在升降机中，当升降机以加速度a=g（g为地球表面处的重力加速度）垂直地面上升，在某一高度时此人再一次用同一体重计称得重为850N，忽略地球公转的影响，求升降机此时距地面的高度．
（2）如果把绳的一端搁置在同步卫星上，绳的长度至少为多长？（结果用g、R、T表达）
22．一组宇航员乘太空穿梭机，去修理位于离地球表面高度为h的圆形轨道上的哈勃太空望远镜H，机组人员驾驶穿梭机S进入与H相同的轨道并关闭推动火箭，而望远镜在穿梭机前方数公里处，如图所示，设G为万有引力常量，M为地球质量。（已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g）
(1)在穿梭机内，一个质量为的人站在台秤上，则其示数是多少？
(2)计算轨道上的重力加速度值g；
(3)计算穿梭机在轨道上的速率v和周期T。
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．D
3．C
4．C
5．C
6．D
7．D
8．D
9．C
10．A
11．A
12．B
13．A
14．A
15．C
16．温度 暗红 偏蓝 白
17．
18．2.2 海王
19．是 8.0 1：20 （或）
20．(1)=(2)卫星距地面高度
21．(1) (2)
22．(1)零；(2)；(3)，
23．（1）；（2）；（3）变小