3.4人造卫星 宇宙课时练习（Word版含答案）

3.4课时 人造卫星 宇宙
一、单选题
1．（2022·河北省唐县第一中学高三阶段练习）2021年12月26日，“神舟十三号”航天员叶光富出舱成功。已知地球的质量为M、半径为R，叶光富的质量为m，引力常量为G，“神舟十三号”绕地球做半径为r的匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．叶光富绕地球做匀速圆周运动的动能为
B．叶光富绕地球做匀速圆周运动的周期为
C．叶光富绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为
D．若“神舟十三号”要去更高的轨道，需要使“神舟十三号”减速
2．（2022·云南·峨山彝族自治县第一中学高三阶段练习）如图所示，“嫦娥一号”探月卫星进入月球轨道后，首先在椭圆轨道Ⅰ上运动，P、Q两点是轨道Ⅰ的近月点和远月点，Ⅱ是卫星绕月做圆周运动的轨道，轨道Ⅰ和Ⅱ在P点相切，关于该探月卫星的运动，下列说法正确的是（　　）
A．卫星在轨道Ⅰ上运动周期大于在轨道Ⅱ上运动的周期
B．卫星由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ必须要在P点加速
C．卫星在轨道Ⅰ上运动时，P点的速度小于Q点的速度
D．卫星在轨道Ⅰ上运动时，P点的加速度小于Q点的加速度
3．（2022·河北·高三专题练习）2021年7月我国成功将全球首颗民用晨昏轨道气象卫星——“风云三号05星”送入预定圆轨道，轨道周期约为1.7h，被命名为“黎明星”，使我国成为国际上唯一同时拥有晨昏、上午、下午三条轨道气象卫星组网观测能力的国家，如图所示。某时刻“黎明星”正好经过赤道上P城市正上方，则下列说法正确的是（　　）
A．“黎明星”做匀速圆周运动的速度大于7.9km/s
B．同步卫星的轨道半径约为“黎明星”的10倍
C．该时刻后“黎明星”经过1.7h能经过P城市正上方
D．该时刻后“黎明星”经过17天能经过P城市正上方
4．（2021·江苏省黄埭中学高一阶段练习）如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点。已知A、B、C绕地心运动的周期相同，下列说法正确的是（　　）
A．相对于地心，卫星C的运行速率等于物体A的速率
B．相对于地心，卫星C的运行速率小于物体A的速率
C．卫星B在P点的运行加速度等于卫星C在该点的运行加速度
D．卫星B在P点的运行加速度大于卫星C在该点的运行加速度
5．（2022·辽宁·高三开学考试）如图所示是中国“天问一号”探测器拍摄的火星影像图。已知火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的。则火星上发射卫星的第一宇宙速度和火星表面的重力加速度约为地球第一宇宙速度和地表的重力加速度的（　　）
A．倍，倍 B．倍，倍
C．倍，倍 D．倍，倍
6．（2022·浙江·模拟预测）北京时间2021年10月16日0时23分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入空间站。飞船的某段运动可近似为如图所示的情境，圆形轨道Ⅰ为空间站运行轨道，设圆形轨道Ⅰ的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球的自转周期为，椭圆轨道Ⅱ为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A点，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，下列说法正确的是（　　）
A．载人飞船若要进入轨道Ⅰ，需要在A点减速
B．根据题中信息，可求出地球的质量
C．载人飞船在轨道Ⅰ上机械能小于在轨道Ⅱ上的机械能
D．空间站在圆轨道Ⅰ上运行的周期与载人飞船在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期之比为
7．（2022·河北·高三学业考试）建造一条能通向太空的电梯（如图甲所示），是人们长期的梦想。材料的力学强度是材料众多性能中被人类极为看重的一种性能，目前已发现的高强度材料碳纳米管的抗拉强度是钢的100倍，密度是其，这使得人们有望在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”。图乙中r为航天员到地心的距离，R为地球半径，图像中的图线A表示地球引力对航天员产生的加速度大小与r的关系，图线B表示航天员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系，关于相对地面静止在不同高度的航天员，地面附近重力加速度g取，地球自转角速度，地球半径。下列说法正确的有（　　）
A．随着r增大，航天员受到电梯舱的弹力减小
B．航天员在r=R处的线速度等于第一宇宙速度
C．图中为地球同步卫星的轨道半径
D．电梯舱停在距地面高度为6.6R的站点时，舱内质量60kg的航天员对水平地板的压力为零
8．（2022·广东高州·高三阶段练习）如图所示，a为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，b为近地轨道卫星，c为同步轨道卫星，d为高空探测卫星。若a、b、c、d绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则（　　）
A．a、b、c、d中，a的加速度最大
B．a、b、c、d中，b的线速度最大
C．a、b、c、d中，c的周期最大
D．a、b、c、d中，d的角速度最大
9．（2022·陕西·一模）“北斗”卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统（CNSS），建成后的“北斗”卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星。对于其中的5颗同步卫星，下列说法中正确的是（　　）
A．地球对它们的吸引力一定相同 B．离地面的高度一定相同
C．运行的线速度大于第一宇宙速度 D．通过技术改进可以定点在北京上空
10．（2022·河南驻马店·高三期末）2021年，某杂志上的一篇文章中描述了一颗质量达到木星级别的气态行星，绕银河系内的一顆白矮星做匀速圆周运动。已知地球绕太阳微圆周运动的轨道半径为r，若该白矮星的质量约为太阳的一半，气态行星绕白矮星做圆周运动的轨道半径约为3r。取1年，，，则可估算出该气态行星的角速度约为（　　）
A． B． C． D．
11．（2022·江西九江·一模）2021年2月，我国“天问一号”火星探测器抵达环绕火星的轨道，正式开启火星探测之旅，如图“天问一号”进入火星停泊轨道2后，在近火点280千米。远火点5.9万千米，进行相关探测后再进入较低的椭圆轨道3开展科学探测。则“天问一号”（　　）
A．轨道2环绕周期比轨道3环绕周期小
B．轨道2近火点的加速度比轨道3近火点的加速度大
C．轨道2近火点的速率比轨道3近火点的速率大
D．轨道2近火点的机械能比轨道2远火点机械能大
二、填空题
12．（2021·福建福州·高三期中）如图是一次卫星发射过程，先将卫星发射进入绕地球的较低圆形轨道Ⅰ，然后在a点使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ，再在椭圆轨道的远地点b使卫星进入同步轨道Ⅲ，已知Oa距离为r、Ob距离为2r，则卫星在轨道Ⅰ的速率_______卫星在轨道Ⅲ的速率（填“大于”、“等于”或“小于”），卫星在轨道Ⅰ的周期与卫星在轨道Ⅲ的周期之比为_________。
13．（2021·全国·高一课前预习）宇宙速度
（1）牛顿的设想：
如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果抛出速度______，物体就不会落回地面，它将绕地球运动，成为______；
（2）第一宇宙速度的推导
（a）已知地球质量m地和半径R，物体在地面附近绕地球的运动可视为______运动，______提供物体运动所需的向心力，轨道半径r近似认为等于______，由，可得；
（b）已知地面附近的重力加速度g和地球半径R，由______ = 得：v = ；
（c）三个宇宙速度及含义：
数值 意义
第一宇宙速度 ______km/s 物体在______绕地球做匀速圆周运动的速度
第二宇宙速度 ______km/s 在地面附近发射飞行器使其克服______引力，永远离开地球的最小地面发射速度
第三宇宙速度 ______km/s 在地面附近发射飞行器使其挣脱______引力束缚，飞到太阳系______的______地面发射速度
14．（2022·上海·模拟预测）2021年10月，神舟十三号载人飞船成功发射，若点火不久，火箭竖直发射升空的某一瞬间，仪器显示宇航员对座舱的压力等于他体重的3倍，则此时飞船的加速度大小为___________；飞船经多次变轨后与空间站组合体完成交会对接，共同沿圆形轨道环绕地球运行，已知运行周期为T，地球半径为R，则空间站离地面的高度为___________（地球表面的重力加速度为g）。
三、解答题
15．（2022·新疆乌鲁木齐·一模）如图所示，我国北斗导航系统中，卫星A与卫星B在同一轨道平面内均绕地心O做逆时针方向的匀速圆周运动。若卫星A的运动周期为T，卫星B的轨道半径为卫星A轨道半径的2倍。从某次卫星A、B距离最近时开始计时，求O、A、B三者间第一次和第二次构成直角三角形分别经历的时间。
16．（2021·四川·威远中学校高一阶段练习）预计我国将在2030年前后实现航天员登月计划，航天员登上月球后进行相关的科学探测与实验.已知月球的半径为R，宇航员在月球表面高为h处静止释放一小球，经过时间t落地。万有引力常量为G，求：
（1）月球的质量M；
（2）月球的第一宇宙速度v；
17．（2021·湖南·临澧县第一中学高三阶段练习）在“勇气号”火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面后，需经过多次弹跳才能停下来。假设着陆器第一次落到火星表面被弹起后，到达最高点的高度为h，此时它的速度方向是水平的，速度大小为。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T。火星可视为半径为R的均匀球体，不计火星表面的大气阻力，求：
（1）火星表面的重力加速度g；
（2）着陆器第二次落到火星表面时速度v与水平方向的夹角为，求。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．A
3．D
4．C
5．A
6．D
7．C
8．B
9．B
10．C
11．C
12． 大于
13． 足够大 人造地球卫星 匀速圆周运动 万有引力 地球半径R mg 7.9 地球附近 11.2 地球 16.7 太阳 外 最小
14．
15．；
16．（1）；（2）
17．（1）；（2）
答案第1页，共2页
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