第4章 万有引力定律及航天 单元优选综合卷（Word版含答案）

第4章 万有引力定律及航天 单元优选综合卷
一、单选题
1．（2021·云南·昆明市官渡区第一中学高二期中）2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。9月16日，神舟十二号载人飞船与空间站天和核心能成功实施分离，神舟十二号航天员乘组已在空间站组合体工作生活了90天、刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的记录。已知天和号核心舱在距离地面高度的为400km做匀速圆周运动，地球半径约为6400km。则下列说法正确的是（　　）
A．天和号核心舱绕地球运动周期大于24小时
B．天和号核心舱绕地球运动的速度大于7.9km/s
C．神舟十二号载人飞船从低轨道变轨与天和号核心舱对接时，需要减速
D．天和号核心舱绕地球运动的速度大于地球赤道上的物体随地球自转的速度
2．（2022·上海·高一）2021年4 月 29 日 11 时 22 分我国空间站“天和”核心舱发射成功。在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，地球的半径为R，“天和”的质量为m，离地面的高度为h，引力常量为G，则地球对“天和”的万有引力大小为（　　）
A． B． C． D．
3．（2021·湖北·高三阶段练习）如图所示为发射同步卫星的原理图，卫星先发射至近地轨道1做圆周运动，在A点点火进入椭圆转移轨道2，卫星运动至椭圆轨道的远地点B点火进入同步轨道3，卫星在轨道1上的线速度大小为v1，在椭圆轨道近地点的速度大小为v2，在远地点的速度大小为v3，在轨道3上的线速度大小为v4，则下列说法正确的是（　　）
A．
B．
C．轨道1与轨道3的周期之比为
D．轨道1与轨道3的周期之比为
4．（2022·广东梅州·一模）我国发射的“嫦娥二号”绕月卫星，绕月运行高度为100公里，发射的“嫦娥一号”绕月运行高度为200公里，如图所示。“嫦娥二号”卫星与“嫦娥一号”卫星绕月运行相比，下列判断正确的是（　　）
A．周期小，线速度大 B．周期大，加速度小
C．线速度大，加速度小 D．角速度小，线速度大
5．（2021·山东淄博·高三阶段练习）2021年10月16日，载有航天员翟志刚、王亚平、叶光富的神舟十三号载人飞船顺利进入预定轨道，并完成与空间站天和核心舱的交会对接。已知地球半径为R，核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度为地球半径的，核心舱的环绕周期为T，下列说法正确的是（　　）
A．核心舱的周期T可能大于24h
B．核心舱的向心加速度大小为
C．神舟十三号载人飞船在上升阶段加速度大小达到3g时，处于超重状态，宇航员承受的支持力约为地球对他重力的3倍
D．处于低轨道的神舟十三号要与处于高轨道的天和核心舱交汇对接，需要适当减速
6．（2021·山东聊城一中高三阶段练习）2021年11月6日，我国在西昌卫星发射中心用“长征二号”丁运载火箭，采取一箭三星的方式，成功将“遥感三十五号”卫星A星、B星、C星发射升空，顺利进入预定轨道。若A星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，地球的半径为R，地球的第一宇宙速度为v0，则A星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为（　　）
A． B． C． D．
7．（2022·辽宁·调兵山市第二高级中学高三期末）2021年6月17日，神舟十二号载人飞船采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱组合体。组合体绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，该轨道离地面的高度约为400km。已知同步卫星离地面高度为，下列说法正确的是（　　）
A．组合体在轨道上飞行的周期大于24h
B．组合体在轨道上飞行的速度大于第一宇宙速度
C．若已知地球半径R和表面重力加速度g，则可算出组合体的周期T
D．神舟十二号载人飞船从低轨道变轨与天和号核心舱对接时，需要减速
8．（2021·陕西·西北工业大学附属中学高三阶段练习）中国北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，2021年北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则（　　）
A．卫星a的角速度小于c的角速度
B．卫星a的加速度大于b的加速度
C．卫星a的运行速度大于第一宇宙速度
D．卫星b的周期大于24h
9．（2021·陕西·宝鸡市陈仓区教育体育局教学研究室一模）我国于1970年4月发射的第一个卫星东方红一号还在运行，东方红一号运行的轨道是椭圆，近地点A点距地面的高度是h1，远地点距地面的高度为h2，若地球的半径为R，地球同步轨道卫星距地面的高度为6R，则东方红一号与地球同步卫星绕地球运行的周期之比为（　　）
A． B． C． D．
10．（2021·四川·石室中学一模）如图所示，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道I上运动，到达轨道A点处 ，点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ并绕月球做匀速圆周运动。已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g月，则（　　）
A．飞行器在椭圆轨道Ⅱ上运动时，B点速度大于A点速度，机械能不守恒
B．飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度小于在轨道I上通过A点的加速度
C．由已知条件可求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期为
D．若月球的质量变大，半径不变，则飞行器在近月轨道Ⅲ上运行得更慢
11．（2021·广东河源·一模）火星探测器的发射时间要求很苛刻，必须在每次地球和火星相距最近之前几个月发射。设地球环绕太阳的运动周期为T，轨道半径为；火星环绕太阳的轨道半径为，火星的半径为R，引力常量为G。下列说法正确的是（　　）
A．太阳质量为
B．火星的公转周期为
C．“天问一号”在火星表面的重力加速度为
D．从火星与地球相距最近开始计时到火星与地球第一次相距最远的时间为
二、填空题
12．（2021·全国·高一课前预习）计算天体的质量
（1）思路：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时，______充当向心力；
（2）关系式：；
（3）结论：，只要知道引力常量G，行星绕太阳运动的周期T和轨道半径r就可以计算出太阳的质量；
（4）推广：若已知引力常量G，卫星绕行星运动的周期和卫星与行星之间的距离，可计算出行星的质量。
13．（2021·青海·西宁市海湖中学高一期中）地球的第一宇宙速度的大小是________km/s，第二宇宙速度的大小是________km/s，第三宇宙速度的大小是________km/s。实际上，人造地球卫星不在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，速度一定________第一宇宙速度（填“大于”“等于”或“小于”）。
14．（2021·山西运城·高一期中）一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度减小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的轨道半径之比为__________，向心加速度之比为__________，角速度之比为__________。
三、解答题
15．（2022·全国·高三专题练习）“嫦娥五号”月球探测器将于2020年发射，以完成“绕、落、回”三步走中的取样返回任务。假设“嫦娥五号”奔月后，经过一系列变轨动作，最终其轨道器在距月面100 km高度处做匀速圆周运动，着陆器在月面进行软着陆。若规定距月球中心无限远处的引力势能为零，则质量为m的物体离月球中心距离为r时具有的引力势能可表示为，其中M为月球质量。已知月球半径约为1700 km，月球表面的重力加速度约为m/s2。
（1）若“嫦娥五号”轨道器的质量为1.0×103kg，试计算其在距月面100km的圆轨道上运行时的机械能；（结果保留2位小数）
（2）取样后着陆器要从月面起飞，与“嫦娥五号”轨道器对接，若对接时二者速度大小相同，着陆器的质量为150kg，试计算着陆器从月面起飞后发动机推力做的功。（不考虑着陆器上升时质量的变化，结果保留2位小数）
16．（2021·全国·高一课时练习）如图所示，利用图钉和细绳，就可以形象地画出行星的轨道和太阳的位置。如果太阳处在焦点F上，则行星在点A和点B的哪个位置时，速率比较大？为什么？
17．（2021·福建·莆田第二十五中学高三阶段练习）我国载人航天计划于1992年正式启动以来，航天领域的发展非常迅速。假若几年后你成为一名宇航员并登上某未知星球，你沿水平方向以大小为v0的速度抛出一个小球，发现小球经时间5t落到星球表面上，且速度方向与星球表面间的夹角为θ，如图所示。已知该未知星球的半径为R，引力常量为G。求：
（1）该未知星球表面的重力加速度g；
（2）该未知星球的第一宇宙速度。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．A
3．D
4．A
5．B
6．A
7．C
8．A
9．D
10．C
11．D
12．万有引力
13． 7.9 11.2 16.7 小于
14． 1:4 16:1 8:1
15．（1）－1.34×109 J；（2）2.25×108 J
16．（1）；（2）
答案第1页，共2页
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