4.3人类对太空的不懈基础巩固（word版含答案）

4.3人类对太空的不懈基础巩固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．第一宇宙速度是指（ ）
A．月球绕行地球的速度
B．飞行器克服地球引力脱离地球的速度
C．飞行器克服太阳引力脱离太阳系的速度
D．飞行器在地面附近绕地球做匀速圆周运动时必须具有的速度
2．同步地球卫星相对地面静止不动，犹如悬在高空中，下列说法错误的是（ ）
A．同步卫星处于平衡状态
B．同步卫星的速率是唯一的
C．各国的同步卫星都在同一圆周上运行
D．同步卫星加速度大小是唯一的
3．如图，人造卫星M、N在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动，已知M、N连线与M、O连线间的夹角最大为θ，则M、N的运动速度大小之比等于（　　）
A．
B．
C．
D．
4．美国航空航天局（NASA）于2009年 2月11日晚宣布，美国一颗通信卫星10日与一颗已报废的俄罗斯卫星在太空中相撞，发生相撞的分别是美国1997年发射的“铱33”卫星，以及俄罗斯1993年发射的“宇宙2251”卫星，前者重约560千克，后者重约900千克．假设两颗卫星相撞前都在离地805公里的轨道上做匀速圆周运动，结合中学物理的知识，下面对于二颗卫星说法正确的是
A．二者线速度均大于7.9km/s B．二者同方向运行，由于速度大小不同而相撞
C．二者向心力大小相等 D．二者向心加速度大小相等
5．极地卫星(轨道平面经过地球的南北两极)圆轨道的半径为r，周期为2 h．赤道卫星(轨道平面为赤道平面)圆轨道半径为4r.则两卫星从距离最近到下一次最近的时间为(　　)
A．h B．14 h C．16 h D．30 h
6．如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。对于这一过程，下列说法正确的是( )
A．在轨道1上P点的机械能等于在轨道2上P点的机械能
B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度相同
C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同加速度
7．假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B，半径分别为RA和RB．两颗行星周围卫星的轨道半径的三次方(r3)与运行周期的平方(T2)的关系如图所示；T0为卫星环绕行星表面运行的周期．则 （ ）
A．行星A的质量大于行星B的质量
B．行星A的密度小于行星B的密度
C．当两行星的卫星轨道半径相同时，行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速
D．行星A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度
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变轨后到达距地面高为h的预定圆轨道Ⅲ上。已知它在圆形轨道Ⅰ上运行的加速度为g，地球半径为R，卫星在变轨过程中质量不变，则（　　）
A．卫星在轨道Ⅲ上运行的加速度为
B．卫星在轨道Ⅲ上运行的线速度为
C．卫星在轨道Ⅲ上运行时经过P点的速率小于在轨道Ⅱ上运行时经过P点的速率
D．卫星在轨道Ⅲ上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能
9．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Q点轨道2、3相切于P点，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3上的运行速率大于在轨道1上的速率
B．在轨道2上，卫星在Q点的速度等于在P点的速度
C．在轨道2上，卫星在Q点的速度大于在P点的速度
D．在轨道2上运动的周期大于在轨道3上运动的周期
10．“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器已成功实现了自动交会对接．设地球半径为R，地球表面重力加速度为g，对接成功后，“神舟九号”和“天宫一号”一起绕地球运行的轨道可视为圆周轨道，轨道离地球表面的高度约为，运行周期为T，则（ ）
A．地球质量为
B．对接成功后，“神舟九号”飞船里的宇航员受到的重力为零
C．对接成功后，“神舟九号”飞船的线速度为
D．对接成功后，“神舟九号”飞船的加速度为g
11．如图所示，人造卫星M、N在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动。已知M、N连线与MO连线间的夹角最大为θ，则卫星M、N的角速度之比等于（　　）
A． B． C． D．
12．中国已正式批准立项火星探测任务，计划在2020年火星探测的最佳窗口时间发射探测器，进一步实现对火星的环绕和着陆巡视探测，假设火星探测器围绕火星做匀速圆周运动，当它距火星表面高度为h时，其运行的周期为T，已知火星的半径为R，下列说法中正确的是（　　）
A．火星探测器运动时的线速度为
B．火星探测器运行时向心加速度为
C．物体在火星表面自由下落的加速度为
D．火星的第一宇宙速度为
13．2018 年 2 月，我国首颗电磁监测试验卫星“张衡一号”在酒泉卫生发射中心成功发射,标志着我国地震监测和地球物理探测正式迈入太空。卫星质量约为 730kg，运行于高度为 500km，通过两极的太阳同步轨道，对同一地点的重访周期为 5d，下列说法正确的是( )
A．“张衡一号”绕地球运行的速度大于第一宇宙速度
B．“张衡一号”绕地球运行的周期为 5d
C．“张衡一号”的加速度小于地面的重力加速度
D．“张衡一号”的轨道平面与地球赤道平面共面
14．我国“天问一号”于2020年7月23日在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，计划于2021年5月择机实施降落，着陆巡视器与环绕器分离，软着陆火星表面，火星车驶离着陆平台，开展巡视探测等工作，2021年2月“天问一号”到达火星，并完成了一系列的绕火星变轨，如图甲所示，现将绕火星轨道简化为如图乙所示，为近火点，则下列说法正确的是（　　）
A．“天问一号”的发射速度大于第三宇宙速度 B．“天问一号”从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ需点火加速
C．“天问一号”在轨道Ⅰ的周期比轨道Ⅱ的大 D．“天问一号”经过两轨道切点时速度相同
15．如图所示，银河系中有两黑洞、，它们以两者连线上的点为圆心做匀速圆周运动，测得黑洞、到点的距离分别为和．黑洞和黑洞均可看成质量分布均匀的球体，不考虑其他星体对黑洞的引力，两黑洞的半径均远小于他们之间的距离．下列说法正确的是
A．黑洞、的质量之比为
B．黑洞、的线速度之比为
C．黑洞、的周期之比为
D．若从地球向黑洞发射一颗探测卫星，其发射速度一定要小于11.2km/s
二、填空题（共4题）
16．第一宇宙速度约为υ=8km/s，地球表面重力加速度g=10m/s2，由这两个量估算人造地球卫星的最小环绕周期的计算公式为T=________，其大小约为________（保留1位有效数字）．
17．有三颗质量相等的人造地球卫星1、2、3，1是一颗放置在赤道附近还未发射的卫星，2是一颗靠近地球表面绕行的近地卫星，3是一颗围绕地球运动的地球同步卫星，则1、2、3三颗卫星受到地球的引力大小F1、F2、F3的大小关系是_____；向心加速度a1、a2、a3的大小关系是_______；角速度ω1、ω2、ω3的大小关系是______．
18．“玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”在月球表面做了一个自由下落实验，测得物体从静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。则月球同步卫星离月球表面高度为______ 。
19．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入该行星表面的圆形轨道绕行一圈后，着陆在该行星上。飞船上备有以下器材：
A．秒表一只
B．质量为m的物体一个
C．弹簧测力计一个
D．天平一架（带砝码）
宇航员在绕行时及着陆后各做一次测量，依据测量数据，可求得该星球的半径R及质量M，已知引力常量为G。
（1）绕行时需测量的物理量为________________________(说明物理量的名称及符号)，选用的器材是________（填序号）；
（2）着陆后需测量的物理量为________________________(说明物理量的名称及符号)，选用的器材是________（填序号）；
（3）利用测得的物理量写出半径R=_________。
三、综合题（共4题）
20．已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，月球绕地球作匀速圆周运动的周期为T．求月球距地面的高度h．
21．“玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想.“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G.求：
（1）月球的质量；
（2）月球同步卫星离月球表面高度。
22．宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为R，忽略其他星体对 它们的引力作用，三星体在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，万有引力常量为G，求：每颗星体做圆周运动的周期。
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．D
2．A
3．C
4．D
5．C
6．B
7．C
8．D
9．C
10．C
11．C
12．B
13．C
14．C
15．A
16． 5×103s
17．F1=F2＞F3 a2＞a3＞a1 ω2＞ω3=ω1
18．
19．绕行一圈所用时间T A 质量为m的物体的重力F BC
20．
21．（1）；（2）
22．2π
23．（1）；（2）；（3）变小