3.4宇宙速度与航天基础巩固（word 含答案）

3.4宇宙速度与航天基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．关于宇宙速度，下列说法正确的是（ ）
A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小发射速度
B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度
D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度
2．我国首个目标飞行器“天宫一号”失去轨道维持后，由于受到稀薄空气服力作用，轨道半径逐渐减小，若“天宫一号”绕地球运动的每一周仍可近似为圆周运动，则“天宫一号”在返回过程中（ ）
A．角速度逐渐增大
B．向心加速度逐渐减小
C．运动的周期逐渐增大
D．动能逐渐减小
3．英国《自然》杂志日前发表一篇天文学研究成果，美国科学家最新观察证据显示。银河系中心存在大量黑洞。黑洞是一种密度极高的天体，其第二宇宙速度（为其第一宇宙速度的倍）超过光速．若某黑洞的半径R约300km，则该黑洞表面最小重力加速度的数量级为（ ）
A．108 m/s2 B．1011m/s2 C．1013 m/s2 D．1015 m/s2
4．H和S为沿同一轨道绕地球做匀速圆周运动的两颗卫星，某时刻位置关系如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．两颗卫星的周期相同
B．两颗卫星的万有引力相同
C．S加速能追上H完成对接
D．两颗卫星的向心加速度相同
5．我国于2007年10月24日成功发射了“嫦娥一号”探月卫星．若卫星在半径为r的绕月圆形轨道上运行的周期T，则其线速度大小是（ ）
A． B． C． D．
6．若忽略其他天体的影响，地球和月球可以看成一个双星系统，它们绕着两者连线上某一点做匀速圆周运动。天文学家发现月球正以平均每年3.8cm的速度离开地球，设地球和月球的质量保持不变，则关于此双星系统的说法正确的是（　　）
A．双星间的万有引力逐渐增大
B．双星的周期逐渐减小
C．双星的线速度均逐渐减小
D．双星系统的引力势能逐渐减小
7．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77°赤道上空的同步轨道．关于定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是
A．它始终处于静止平衡状态
B．运行速度大于第一宇宙速度
C．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
D．“天链一号01星”与地球自转角速度相同
8．“天宫二号”是中国第一个真正意义上的空间实验室，于2016年9月15日在酒泉卫星发射中心发射，某同学通过网络查询得知：“天宫二号”轨道可以近似看成圆轨道，离地高度约为380km，质量为13t，若又已知地球半径为6400km，地球表面重力加速度为，引力常量为，则下列说法正确的是
A．“天宫二号”的线速度大于第一宇宙速度但小于第二宇宙速度
B．“天宫二号”角速度小于赤道上随地球一起自转物体的角速度
C．仅由以上数据无法估测出地球对“天宫二号”的万有引力
D．由以上数据可以估算出“天宫二号”的运行周期
9．研究火星是人类探索向火星移民的一个重要步骤。假设火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动，火星轨道在地球轨道外侧，如图所示，与地球相比较，则下列说法中正确的是（　　）
A．火星运行速度较大 B．火星运行角速度较大
C．火星运行周期较大 D．火星运行的向心加速度较大
10．如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道I，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则（　　）
A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/s
B．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s
C．只有万有引力作用情况下，卫星在轨道Ⅱ上通过Q点的加速度大于在轨道I上通过Q点的加速度
D．卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
11．2020年11月24日凌晨4：30，去月球“挖土”的“嫦娥五号”在海南文昌发射场搭乘长征五号遥五火箭发射升空。离开地球奔月的过程中，“嫦娥五号”需要两次制动才能进入环月轨道。“嫦娥五号”总体主任设计师表示：因为“嫦娥五号”太重了，我们第一次刹车先捕获成一个环月的大椭圆轨道，这个轨道周期约8个小时。“嫦娥五号”在这上面转三圈，经过一天之后，再第二次近月制动，最终才进入200公里的环月圆轨道。有关此过程，下列说法正确的是（已知）（　　）
A．“嫦娥五号”在离开地球奔月的过程中，其速度必须大于地球的第二宇宙速度
B．高速飞行的“嫦娥五号”探测器在靠近月球时，实施第一次“刹车”制动，目的是使其相对月球的速度低于月球的第一宇宙速度，从而被月球引力捕获
C．只要知道“嫦娥五号”在200公里的环月圆轨道上的运行周期和万有引力常量，就可以求出月球质量
D．若已知月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的六分之一，月球半径是地球半径的十一分之三，则“嫦娥五号”探测器在环月圆轨道上的速度小于
12．地球赤道上有一物体随地球的自转，所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略），所受的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球的同步卫星所受的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3；地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则（　　）
A．F1=F2>F3 B．a1>a2=g>a3
C．v=v2>v3>v1 D．ω1<ω3<ω2
13．A、B两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，A的运行周期大于B的运行周期，则（　　）
A．A距离地面的高度一定比B的小 B．A的运行速率一定比B的大
C．A的向心加速度一定比B的小 D．A的向心力一定比B的大
14．2020年12月17号，嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，至此嫦娥五号圆满完成了首次月球采样返回任务。嫦娥五号由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成，从月球返回地球的过程为：上升器起飞，进入环月轨道①，经过转移轨道②，与停留在轨道③上的轨道器对接后进行样品转移，接着轨道器返回地球，最后返回舱与轨道器分离着陆地球。在这个过程中，下列说法正确的是（　　）
A．上升器发射速度必须大于7.9km/s才能离开月球返回地球
B．从轨道1转移到轨道2时上升器的喷火方向与运动方向相反
C．轨道器在轨道③的运行速度大于上升器在轨道①的运行速度
D．上升器可以在轨道③上加速追上轨道器进行对接
15．“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？”2020年7月23日，我国探测飞船天问一号飞向火星！伟大诗人屈原的“天问”梦想正成为现实。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．天问一号发射速度为大于7.9km/s小于11.2km/s
B．天问一号的在轨速度总大于地球绕太阳的公转速度
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小于半个火星年
二、填空题（共4题）
16．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______
17．此前，我国曾发射“神舟”号载人航天器进行模拟试验飞行，飞船顺利升空，在绕地球轨道飞行数圈后成功回收．当今我国已成为继前苏联和美国之后第三个实现载人航天的国家，载人航天已成为全国人民关注的焦点．航天工程是个庞大的综合工程，理科知识在航天工程中有许多重要的应用．
（1）地球半径为6400km，地球表面重力加速度g=9．8m/s2，若使载人航天器在离地面高640km的圆轨道上绕地球飞行，则在轨道上的飞行速度为_____m/s．（保留两位有效数字）
（2）载人航天器在加速上升的过程中，宇航员处于超重状态，若在离地面不太远的地点，宇航员对支持物的压力是他在地面静止时重力的4倍，则航天器的加速度为______．
18．宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，已观测到稳定的三星系统存在其中一种基本的构成形式：三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行，如图所示．设每个星体的质量均为m．求这形式下，星体运动的线速度________．
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．宇航员登陆某星球后，从该星球地表以速度v0竖直向上抛出一可视为质点的小球，经过时间t，小球落回抛出点。在登陆该星球前，人类已经多次发射探测器至该星球，已经测量到该星球的半径为R。已知引力常量为G，该星球可视为质量分布均匀的球体，且大气稀薄，不计小球上抛运动过程中的阻力，忽略该星球的自转。求：
(1)该星球的质量；
(2)该星球的第一宇宙速度v。
21．宇宙中有一个独立的天体系统，目前观察到里面有两颗质量相等的恒星在绕它们连线上的某固定点以相同的周期运动．人们根据对它们的质量和距离的测算计算出绕行周期应为T1，但实际观测到的绕行周期为T2．为此人们猜想这是因为在它们的绕行空间内有一种暗物质的存在而导致的．假设暗物质均匀分布在两恒星连线为直径的球状空间，计算时可把暗物质的质量看作集中于球心且不随恒星转动．试写出暗物质密度ρ的表达式．（引力常量为G）
22．设地球的第一宇宙速度为，某行星质量是地球质量的4倍，半径是地球半径的2倍，求该行星的第一宇宙速度。
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．A
2．A
3．B
4．A
5．D
6．C
7．D
8．D
9．C
10．D
11．D
12．C
13．C
14．B
15．D
16．
17．7500 3g
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．(1)；(2)
21．
22．
23．（1）；（2）；（3）变小