7.4 宇宙航行 同步练习题(Word版含答案)
文档属性
| 名称 | 7.4 宇宙航行 同步练习题(Word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 728.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-14 16:40:09 | ||
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文档简介
7.4 宇宙航行
一、单选题
1．据《科技日报》报道，我国将发射8颗绕地球做匀速圆周运动的海洋系列卫星：包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星，以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛等岛屿附近海域的监测。已知海陆雷达卫星轨道半径大于海洋动力环境卫星轨道半径，则（ ）
A．海陆雷达卫星线速度大于海洋动力环境卫星线速度
B．海陆雷达卫星线速度小于海洋动力环境卫星线速度
C．海陆雷达卫星周期大于海洋动力环境卫星周期
D．海陆雷达卫星周期小于海洋动力环境卫星周期
2．径向交会对接是指飞船沿与空间站运动方向垂直的方向和空间站完成交会对接。2021年10月16日我国的神舟十三号载人飞船成功发射，并于当天与距地表约400km的空间站完成径向交会对接。掌握径向对接能力，可以确保中国空间站同时对接多个航天器，以完成不同批次航天员在轨交接班的任务，满足中国空间站不间断长期载人生活和工作的需求。交会对接过程中神舟十三号载人飞船大致经历了以下几个阶段：进入预定轨道后经过多次变轨的远距离导引段，到达空间站后下方52km处；再经过多次变轨的近距离导引段到达距离空间站后下方更近的“中瞄点”；到达“中瞄点”后边进行姿态调整，边靠近空间站，在空间站正下方200米处调整为垂直姿态（如图所示）；姿态调整完成后逐步向核心舱靠近，完成对接。根据上述材料，结合所学知识，判断以下说法正确的是（ ）
A．远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度
B．近距离导引过程中，飞船的机械能不断减少
C．姿态调整完成后至对接完成，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度
D．姿态调整完成后至对接完成，需要沿飞船与地心连线向地球喷射燃气
3．2021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．如图所示是地球唯一的天然卫星——月球与地球某时刻的位置关系。已知地、月的第一宇宙速度之比约为，近地卫星与近月卫星（运行轨道均可近似看做圆）的环绕周期之比约为，则地、月质量之比约为（ ）
A． B． C． D．
5．2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接，执行任务的三名宇航员将在轨驻留六个月。已知甲为地球赤道处的物体，乙为在近地圆轨道上做匀速圆周运动的空间站。则（ ）
A．甲的加速度小于乙的加速度 B．乙的速度大于第一宇宙速度
C．甲的周期小于乙的周期 D．乙的动能大于甲的动能
6．2021年4月，中国空间站天和核心舱进入轨道，其轨道可视为圆轨道，绕地球运行的周期约为90分钟；6月，神舟十二号载人飞船成功对接天和核心舱，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱组合体，若对接前后天和核心舱轨道不变。下列说法正确的是（ ）
A．空间站在轨道上运行的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．空间站在轨道上运行的速率大于地球同步卫星的速率
C．对接成功后，空间站由于质量增大，运行周期变大
D．对接成功后，空间站由于质量增大，运行速度变小
二、多选题
7．木星在我国古代被称为“岁星”，有79颗卫星。伽利略在1610年发现了木星的四颗卫星，其中木卫一、木卫二、木卫三绕木星做匀速圆周运动的周期之比为1：2：4.已知木星的质量为1.9×1027kg，木星的自转周期为10h，木卫三绕木星运动的轨道半径为1.1×109m，万有引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2，根据上述信息可以求出（ ）
A．木星表面的重力加速度大小 B．木星同步卫星的线速度大小
C．木卫一绕木星运动的周期 D．木卫二绕木星运动的轨道半径
8．经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”．“双星系统”由相距较近的恒星组成，每个恒星的半径远小于两个恒星之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，它们在相互间的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动，如图所示为某一双星系统，A星球的质量为，B星球的质量为，它们中心之间的距离为L，引力常量为G，则下列说法正确的是
A．A星球的轨道半径为
B．B星球的轨道半径为
C．双星运行的周期为
D．若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动，则B星球的运行周期为
9．北京时间2021年10月16日0时23分，搭载“神舟十三号”载人飞船的“长征二号”F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，一段时间后，“神舟十三号”载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。飞船入轨后，按照预定程序与“天和”核心舱和“天舟二号”“天舟三号”组合体进行自主快速交会对接。航天员进驻“天和”核心舱，开启为期6个月的在轨驻留。下列说法正确的是（ ）
A．“神舟十三号”载人飞船与火箭成功分离后，火箭立即做自由落体运动
B．“神舟十三号”载人飞船与“天和”核心舱和“天舟二号”“天舟三号”组合体对接后的运行速度小于
C．若“天和”核心舱在轨运行时受阻力作用，则其运行周期将变小
D．6个月后，返回舱返回地球，其在低轨道上的加速度小于在高轨道上的加速度
10．如图天宫一号在轨道上飞行至第4圈至近地点点时，实施了第一次轨道控制进入轨道，将远地点高度由346公里抬高到355公里的点。飞行至第13圈时，在点又实施了第2次轨道控制，进入轨道，近地点高度由点200公里抬升至约362公里，天宫一号飞行周期约一个半小时。下列说法正确的是
A．上述两次变轨天宫一号需要实施加速过程
B．天宫一号加速后，飞行周期变长
C．天宫一号在轨道上经过点时加速度与轨道上经过点时加速度相等
D．天宫一号绕地心转动角速度在轨道上经过点时比轨道上经过点时小
三、填空题
11．两颗人造地球卫星的质量之比mA:mB=2:1，轨道半径之比RA:RB=3:1，那么，它们的周期之比TA:TB=______，它们所受向心力之比FA:FB=______。
12．我国自行研制的“风云一号”、“风云二号”气象卫星运行的轨道是不同的，“风云一号”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期是12h；“风云二号”是地球同步卫星，两颗卫星相比________离地面较高，________观察范围较大；________运行速度较大。
13．如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径等于地球半径），c为地球的同步卫星，则
a、b、c的周期关系为______；a、b、c的向心加速度大小关系为______；a、b、c的线速度大小关系为______。
14．第一宇宙速度是指人造地球卫星在地球表面附近做匀速圆周运动的环绕速度。若已知地球半径为 R， 质量为 M，万有引力常量为 G，则第一宇宙速度为______；若已知地球半径为 R，地球表面的重力 加速度为 g。则第一宇宙速度为______。
15．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道做匀速圆周运动，绕行n圈，所用时间为t，着陆行星后，用天平测得一物体质量为m，用弹簧测力计测得其重力为F，已知万有引力常量为：
（1）宇宙飞船做匀速圆周运动时的周期为______；
（2）该行星表面的重力加速度为______；
（3）该行星质量______，用测量数据求该星球半径______。
四、解答题
16．“神舟”五号飞船进入运行轨道后的运动可以简化为围绕地球的匀速圆周运动。飞船的质量是，它围绕地球做匀速圆周运动时的向心加速度和向心力各是多大？飞船做圆周运动的向心力是什么物体提供的？（已知地球的半径为km，飞船离地面的高度为km）
17．已知地球的质量，半径，自转周期T=24h，
（1）估算同步卫星离地面的高度。
（2）简述为什么同步卫星轨道平面要与赤道平面重合。
18．1995年人类在太阳系以外首次发现绕恒星公转的行星,此后,又相继发现了一百五十多颗在太阳系以外的行星。检测出这些太阳系以外的行星的原理可以理解为：质量为M的恒星和质量为m的行星(M>m),在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着。如图所示,我们认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动(图中没有表示出恒星,且恒星不在C点)。设引力常量为G，恒星以及行星的大小忽略不计，其他天体对它们的影响不计，行星在轨道上逆时针公转,恒星与行星间的万有引力为行星做圆周运动提供向心力。
(1)恒星、行星、点C之间的位置关系如何 简单说明理由。
(2)求恒星和C点之间的距离、行星的速率v和恒星的速率v'。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．BC
【详解】
AB．根据
整理得
可知轨道半径越大的运动速度越小，因此海陆雷达卫星线速度小于海洋动力环境卫星线速度，A错误，B正确；
CD．根据开普勒第三定律
恒量
可知轨道半径越大的卫星，运动周期越长，因此海陆雷达卫星周期大于海洋动力环境卫星周期，C正确，D错误。
故选BC。
2．C
【详解】
A．根据
可得
由于飞船的轨道半径小于空间站的轨道半径，则远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度大于空间站的线速度，故A错误；
B．近距离导引过程中，需要飞船点火加速，则机械能增加，故B错误；
CD．如图所示，姿态调整完成后，飞船沿径向接近空间站过程中，需要控制飞船绕地球运行的角速度等于空间站的角速度，根据
飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度，对接时，飞船与空间站的线速度也应该相等，则飞船同时也应该有切向的加速度，不可能仅沿飞船与地心连线向地球喷射燃气，故C正确，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．7.9km/s为地球卫星的最大的环绕速度，所以“黎明星”做匀速圆周运动的速度小于7.9km/s。故A错误；
B．依题意可知“黎明星”的运行周期约为1.7h，根据开普勒第三定律可得
解得同步卫星的轨道半径约为“黎明星”的6倍。故B错误；
C．该时刻后“黎明星”经过1.7h恰好运动一个周期，回到“原地”。但是由于地球自转，此时P城市转过的角度为
已经不在“原地”。故C错误；
D．同理，该时刻后“黎明星”经过17天运动的周期数为
回到“原地”。由于地球自转，此时P城市转过的角度为
恰好回到“原地”。故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
由万有引力定律和牛顿运动定律，对在天体表面附近运行的卫星有
由圆周运动规律有
整理得
则地、月质量之比
故选A。
5．A
【详解】
A．根据
可知，轨道越高角速度越小，因此同步卫星角速度小于近地空间站角速度，而同步卫星角速度与地球赤道物体角速度相同，因此赤道物体角速度小于空间站角速度
根据
可知甲的加速度小于乙的加速度，故A正确；
B．第一宇宙为绕地球匀速转动的最大速度，故B错误；
C．根据
可知，轨道越高周期越大，因此同步卫星周期大于近地空间站周期，而同步卫星周期与地球赤道物体周期相同，因此赤道物体周期大于空间站周期，故C错误；
D．由于甲乙质量未知，无法比较动能大小，故D错误。
故选A。
6．B
【详解】
AB．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力定律和牛顿第二定律
可得
，
空间站的周期为90min，小于地球同步卫星，可知其轨道半径小于同步卫星半径，所以其运行速率大于同步卫星运行速率，空间站轨道半径大于近地卫星轨道半径，所以运行速度小于近地卫星运行速度，即小于第一宇宙速度，故A错误，B正确；
CD．对接成功后，由和知运行周期和运行速度都与空间站质量无关，故周期不变，速率不变，故CD错误。
故选B。
7．BCD
【详解】
A．不计星球自转，木星表面重力加速度由万有引力提供，根据
木星半径未知，所以无法求出木星表面的重力加速度大小，故A错误；
B．木星同步卫星的周期为10h，根据
可求出同步卫星的轨道半径，再根据
可求出木星同步卫星的线速度大小，故B正确；
C．设木卫三绕木星运动的周期为，则
已知、、，可求出，由题意可知
故可以求出木卫一绕木星运动的周期，故C正确；
D．设木卫二绕木星运动的轨道半径为，由题意可知
则可以求出木卫二的周期，根据
已知、、，可以求出木卫二绕木星运动的轨道半径，故D正确。
故选BCD。
8．CD
【详解】
AB．双星靠他们之间的万有引力提供向心力，A星球的轨道半径为R，B星球的轨道半径为r，根据万有引力提供向心力有：
得：
且：
解得：
，
AB错误；
C．根据万有引力等于向心力：
得：
，
解得：
解得：
C正确；
D．若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动，则根据万有引力提供向心力有：
解得：
D正确；
故选CD．
9．BC
【详解】
A．“神舟十三号”载人飞船与火箭成功分离后，火箭不会立即做自由落体运动，而会先上升一段距离再下落，A错误；
B．“神舟十三号”载人飞船与“天和”核心舱和“天舟二号”“天舟三号”组合体对接后的运行速度小于第一宇宙速度，B正确；
C．若“天和”核心舱受阻力作用，轨道半径减小，则它的运行速度增大，周期将变小，C正确；
D．返回舱返回地球，在低轨道上的加速度大于在高轨道上的加速度，D错误。
故选BC。
10．ABC
【详解】
A．卫星从低轨道到高轨道运动需要加速做离心运动，所以这两次变轨天宫一号需要实施加速过程，故A正确；
B．根据开普勒第三定律
可知天宫一号加速后半径增大，飞行周期变长，故B正确；
C．根据牛顿第二定律可得
所以天宫一号在轨道Ⅱ上经过点时加速度与轨道Ⅲ上经过点时加速度相等，故C正确；
D．根据
可知，由于天宫一号在轨道Ⅱ上经过点时线速度比轨道Ⅲ上经过点时小，而天宫一号在轨道Ⅱ上经过点时曲率半径比轨道Ⅲ上经过点时小，所以角速度大小无法确定，故D错误；
故选ABC。
11．
【详解】
根据万有引力提供向心力，有
得
因轨道半径之比
则他们的周期之比为
又因质量之比为
故它们所受向心力之比为
12． “风云二号”气象卫星； “风云二号”气象卫星； “风云一号”气象卫星
【详解】
根据
得
可知，周期越长，则轨道半径越大，离地面越高，故“风云二号”气象卫星离地面较高。
“风云二号”气象卫星离地面较高，观察范围较大。
根据
得
可知“风云一号”气象卫星轨道半径小，运行速度较快。
13．
【详解】
对于a、c两者来说，有相同的角速度，所以，由题意可知，根据
可得，根据
可得，对于b、c二者，万有引力提供所需要的向心力，则有
可得
由题意有，所以有
14．
【详解】
由
可得第一宇宙速度为
或
15．
【详解】
（1）宇宙飞船做匀速圆周运动时的周期为
（2）由牛顿第二定律可得，该行星表面的重力加速度为
（3）根据万有引力等于重力，可得
宇宙飞船做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力，可得
联立可得
16．；；此向心力是由地球对飞船的引力提供的。
【详解】
由题意可得飞船做圆周运动的半径为
由向心力公式，可得向心加速度为
根据向心力公式，可得向心力为
此向心力是由地球对飞船的引力提供的。
17．（1）35900km；（2）见解析
【详解】
（1）设同步卫星离地面的高度为h，地球对同步卫星的引力就是同步卫星运动所需的向心力，则有
解得
（2）卫星绕地球做圆周运动所需向心力等于地球对卫星的万有引力，因此卫星轨道的圆心位于地心，即地心位于卫星轨道平面上。“同步”的意思是卫星与地球保持相对静止，即同步卫星运动与地球自转的角速度和方向相同。而同时满足这两个条件的，只有地球赤道平面。因此，同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合。
18．（1）恒星和行星实际上组成了双星系统,即恒星、行星、点C在一条直线上,恒星和行星都绕C点做匀速圆周运动,恒星的轨道半径相对较小,相对位置如图所示 ；（2），，
【详解】
(1)根据题意,恒星和行星实际上组成了双星系统,即恒星、行星、点C在一条直线上,恒星和行星都绕C点做匀速圆周运动,恒星的轨道半径相对较小,相对位置如图所示
(2)设恒星与C点之间的距离为b,恒星和行星转动的角速度相等,根据万有引力提供向心力有
联立解得
根据万有引力提供向心力有
解得行星的速率
同理解得恒星的速率
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．据《科技日报》报道，我国将发射8颗绕地球做匀速圆周运动的海洋系列卫星：包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星，以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛等岛屿附近海域的监测。已知海陆雷达卫星轨道半径大于海洋动力环境卫星轨道半径，则（ ）
A．海陆雷达卫星线速度大于海洋动力环境卫星线速度
B．海陆雷达卫星线速度小于海洋动力环境卫星线速度
C．海陆雷达卫星周期大于海洋动力环境卫星周期
D．海陆雷达卫星周期小于海洋动力环境卫星周期
2．径向交会对接是指飞船沿与空间站运动方向垂直的方向和空间站完成交会对接。2021年10月16日我国的神舟十三号载人飞船成功发射，并于当天与距地表约400km的空间站完成径向交会对接。掌握径向对接能力，可以确保中国空间站同时对接多个航天器，以完成不同批次航天员在轨交接班的任务，满足中国空间站不间断长期载人生活和工作的需求。交会对接过程中神舟十三号载人飞船大致经历了以下几个阶段：进入预定轨道后经过多次变轨的远距离导引段，到达空间站后下方52km处；再经过多次变轨的近距离导引段到达距离空间站后下方更近的“中瞄点”；到达“中瞄点”后边进行姿态调整，边靠近空间站，在空间站正下方200米处调整为垂直姿态（如图所示）；姿态调整完成后逐步向核心舱靠近，完成对接。根据上述材料，结合所学知识，判断以下说法正确的是（ ）
A．远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度
B．近距离导引过程中，飞船的机械能不断减少
C．姿态调整完成后至对接完成，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度
D．姿态调整完成后至对接完成，需要沿飞船与地心连线向地球喷射燃气
3．2021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．如图所示是地球唯一的天然卫星——月球与地球某时刻的位置关系。已知地、月的第一宇宙速度之比约为，近地卫星与近月卫星（运行轨道均可近似看做圆）的环绕周期之比约为，则地、月质量之比约为（ ）
A． B． C． D．
5．2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接，执行任务的三名宇航员将在轨驻留六个月。已知甲为地球赤道处的物体，乙为在近地圆轨道上做匀速圆周运动的空间站。则（ ）
A．甲的加速度小于乙的加速度 B．乙的速度大于第一宇宙速度
C．甲的周期小于乙的周期 D．乙的动能大于甲的动能
6．2021年4月，中国空间站天和核心舱进入轨道，其轨道可视为圆轨道，绕地球运行的周期约为90分钟；6月，神舟十二号载人飞船成功对接天和核心舱，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱组合体，若对接前后天和核心舱轨道不变。下列说法正确的是（ ）
A．空间站在轨道上运行的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．空间站在轨道上运行的速率大于地球同步卫星的速率
C．对接成功后，空间站由于质量增大，运行周期变大
D．对接成功后，空间站由于质量增大，运行速度变小
二、多选题
7．木星在我国古代被称为“岁星”，有79颗卫星。伽利略在1610年发现了木星的四颗卫星，其中木卫一、木卫二、木卫三绕木星做匀速圆周运动的周期之比为1：2：4.已知木星的质量为1.9×1027kg，木星的自转周期为10h，木卫三绕木星运动的轨道半径为1.1×109m，万有引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2，根据上述信息可以求出（ ）
A．木星表面的重力加速度大小 B．木星同步卫星的线速度大小
C．木卫一绕木星运动的周期 D．木卫二绕木星运动的轨道半径
8．经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”．“双星系统”由相距较近的恒星组成，每个恒星的半径远小于两个恒星之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，它们在相互间的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动，如图所示为某一双星系统，A星球的质量为，B星球的质量为，它们中心之间的距离为L，引力常量为G，则下列说法正确的是
A．A星球的轨道半径为
B．B星球的轨道半径为
C．双星运行的周期为
D．若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动，则B星球的运行周期为
9．北京时间2021年10月16日0时23分，搭载“神舟十三号”载人飞船的“长征二号”F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，一段时间后，“神舟十三号”载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。飞船入轨后，按照预定程序与“天和”核心舱和“天舟二号”“天舟三号”组合体进行自主快速交会对接。航天员进驻“天和”核心舱，开启为期6个月的在轨驻留。下列说法正确的是（ ）
A．“神舟十三号”载人飞船与火箭成功分离后，火箭立即做自由落体运动
B．“神舟十三号”载人飞船与“天和”核心舱和“天舟二号”“天舟三号”组合体对接后的运行速度小于
C．若“天和”核心舱在轨运行时受阻力作用，则其运行周期将变小
D．6个月后，返回舱返回地球，其在低轨道上的加速度小于在高轨道上的加速度
10．如图天宫一号在轨道上飞行至第4圈至近地点点时，实施了第一次轨道控制进入轨道，将远地点高度由346公里抬高到355公里的点。飞行至第13圈时，在点又实施了第2次轨道控制，进入轨道，近地点高度由点200公里抬升至约362公里，天宫一号飞行周期约一个半小时。下列说法正确的是
A．上述两次变轨天宫一号需要实施加速过程
B．天宫一号加速后，飞行周期变长
C．天宫一号在轨道上经过点时加速度与轨道上经过点时加速度相等
D．天宫一号绕地心转动角速度在轨道上经过点时比轨道上经过点时小
三、填空题
11．两颗人造地球卫星的质量之比mA:mB=2:1，轨道半径之比RA:RB=3:1，那么，它们的周期之比TA:TB=______，它们所受向心力之比FA:FB=______。
12．我国自行研制的“风云一号”、“风云二号”气象卫星运行的轨道是不同的，“风云一号”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期是12h；“风云二号”是地球同步卫星，两颗卫星相比________离地面较高，________观察范围较大；________运行速度较大。
13．如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径等于地球半径），c为地球的同步卫星，则
a、b、c的周期关系为______；a、b、c的向心加速度大小关系为______；a、b、c的线速度大小关系为______。
14．第一宇宙速度是指人造地球卫星在地球表面附近做匀速圆周运动的环绕速度。若已知地球半径为 R， 质量为 M，万有引力常量为 G，则第一宇宙速度为______；若已知地球半径为 R，地球表面的重力 加速度为 g。则第一宇宙速度为______。
15．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道做匀速圆周运动，绕行n圈，所用时间为t，着陆行星后，用天平测得一物体质量为m，用弹簧测力计测得其重力为F，已知万有引力常量为：
（1）宇宙飞船做匀速圆周运动时的周期为______；
（2）该行星表面的重力加速度为______；
（3）该行星质量______，用测量数据求该星球半径______。
四、解答题
16．“神舟”五号飞船进入运行轨道后的运动可以简化为围绕地球的匀速圆周运动。飞船的质量是，它围绕地球做匀速圆周运动时的向心加速度和向心力各是多大？飞船做圆周运动的向心力是什么物体提供的？（已知地球的半径为km，飞船离地面的高度为km）
17．已知地球的质量，半径，自转周期T=24h，
（1）估算同步卫星离地面的高度。
（2）简述为什么同步卫星轨道平面要与赤道平面重合。
18．1995年人类在太阳系以外首次发现绕恒星公转的行星,此后,又相继发现了一百五十多颗在太阳系以外的行星。检测出这些太阳系以外的行星的原理可以理解为：质量为M的恒星和质量为m的行星(M>m),在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着。如图所示,我们认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动(图中没有表示出恒星,且恒星不在C点)。设引力常量为G，恒星以及行星的大小忽略不计，其他天体对它们的影响不计，行星在轨道上逆时针公转,恒星与行星间的万有引力为行星做圆周运动提供向心力。
(1)恒星、行星、点C之间的位置关系如何 简单说明理由。
(2)求恒星和C点之间的距离、行星的速率v和恒星的速率v'。
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参考答案：
1．BC
【详解】
AB．根据
整理得
可知轨道半径越大的运动速度越小，因此海陆雷达卫星线速度小于海洋动力环境卫星线速度，A错误，B正确；
CD．根据开普勒第三定律
恒量
可知轨道半径越大的卫星，运动周期越长，因此海陆雷达卫星周期大于海洋动力环境卫星周期，C正确，D错误。
故选BC。
2．C
【详解】
A．根据
可得
由于飞船的轨道半径小于空间站的轨道半径，则远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度大于空间站的线速度，故A错误；
B．近距离导引过程中，需要飞船点火加速，则机械能增加，故B错误；
CD．如图所示，姿态调整完成后，飞船沿径向接近空间站过程中，需要控制飞船绕地球运行的角速度等于空间站的角速度，根据
飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度，对接时，飞船与空间站的线速度也应该相等，则飞船同时也应该有切向的加速度，不可能仅沿飞船与地心连线向地球喷射燃气，故C正确，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．7.9km/s为地球卫星的最大的环绕速度，所以“黎明星”做匀速圆周运动的速度小于7.9km/s。故A错误；
B．依题意可知“黎明星”的运行周期约为1.7h，根据开普勒第三定律可得
解得同步卫星的轨道半径约为“黎明星”的6倍。故B错误；
C．该时刻后“黎明星”经过1.7h恰好运动一个周期，回到“原地”。但是由于地球自转，此时P城市转过的角度为
已经不在“原地”。故C错误；
D．同理，该时刻后“黎明星”经过17天运动的周期数为
回到“原地”。由于地球自转，此时P城市转过的角度为
恰好回到“原地”。故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
由万有引力定律和牛顿运动定律，对在天体表面附近运行的卫星有
由圆周运动规律有
整理得
则地、月质量之比
故选A。
5．A
【详解】
A．根据
可知，轨道越高角速度越小，因此同步卫星角速度小于近地空间站角速度，而同步卫星角速度与地球赤道物体角速度相同，因此赤道物体角速度小于空间站角速度
根据
可知甲的加速度小于乙的加速度，故A正确；
B．第一宇宙为绕地球匀速转动的最大速度，故B错误；
C．根据
可知，轨道越高周期越大，因此同步卫星周期大于近地空间站周期，而同步卫星周期与地球赤道物体周期相同，因此赤道物体周期大于空间站周期，故C错误；
D．由于甲乙质量未知，无法比较动能大小，故D错误。
故选A。
6．B
【详解】
AB．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力定律和牛顿第二定律
可得
，
空间站的周期为90min，小于地球同步卫星，可知其轨道半径小于同步卫星半径，所以其运行速率大于同步卫星运行速率，空间站轨道半径大于近地卫星轨道半径，所以运行速度小于近地卫星运行速度，即小于第一宇宙速度，故A错误，B正确；
CD．对接成功后，由和知运行周期和运行速度都与空间站质量无关，故周期不变，速率不变，故CD错误。
故选B。
7．BCD
【详解】
A．不计星球自转，木星表面重力加速度由万有引力提供，根据
木星半径未知，所以无法求出木星表面的重力加速度大小，故A错误；
B．木星同步卫星的周期为10h，根据
可求出同步卫星的轨道半径，再根据
可求出木星同步卫星的线速度大小，故B正确；
C．设木卫三绕木星运动的周期为，则
已知、、，可求出，由题意可知
故可以求出木卫一绕木星运动的周期，故C正确；
D．设木卫二绕木星运动的轨道半径为，由题意可知
则可以求出木卫二的周期，根据
已知、、，可以求出木卫二绕木星运动的轨道半径，故D正确。
故选BCD。
8．CD
【详解】
AB．双星靠他们之间的万有引力提供向心力，A星球的轨道半径为R，B星球的轨道半径为r，根据万有引力提供向心力有：
得：
且：
解得：
，
AB错误；
C．根据万有引力等于向心力：
得：
，
解得：
解得：
C正确；
D．若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动，则根据万有引力提供向心力有：
解得：
D正确；
故选CD．
9．BC
【详解】
A．“神舟十三号”载人飞船与火箭成功分离后，火箭不会立即做自由落体运动，而会先上升一段距离再下落，A错误；
B．“神舟十三号”载人飞船与“天和”核心舱和“天舟二号”“天舟三号”组合体对接后的运行速度小于第一宇宙速度，B正确；
C．若“天和”核心舱受阻力作用，轨道半径减小，则它的运行速度增大，周期将变小，C正确；
D．返回舱返回地球，在低轨道上的加速度大于在高轨道上的加速度，D错误。
故选BC。
10．ABC
【详解】
A．卫星从低轨道到高轨道运动需要加速做离心运动，所以这两次变轨天宫一号需要实施加速过程，故A正确；
B．根据开普勒第三定律
可知天宫一号加速后半径增大，飞行周期变长，故B正确；
C．根据牛顿第二定律可得
所以天宫一号在轨道Ⅱ上经过点时加速度与轨道Ⅲ上经过点时加速度相等，故C正确；
D．根据
可知，由于天宫一号在轨道Ⅱ上经过点时线速度比轨道Ⅲ上经过点时小，而天宫一号在轨道Ⅱ上经过点时曲率半径比轨道Ⅲ上经过点时小，所以角速度大小无法确定，故D错误；
故选ABC。
11．
【详解】
根据万有引力提供向心力，有
得
因轨道半径之比
则他们的周期之比为
又因质量之比为
故它们所受向心力之比为
12． “风云二号”气象卫星； “风云二号”气象卫星； “风云一号”气象卫星
【详解】
根据
得
可知，周期越长，则轨道半径越大，离地面越高，故“风云二号”气象卫星离地面较高。
“风云二号”气象卫星离地面较高，观察范围较大。
根据
得
可知“风云一号”气象卫星轨道半径小，运行速度较快。
13．
【详解】
对于a、c两者来说，有相同的角速度，所以，由题意可知，根据
可得，根据
可得，对于b、c二者，万有引力提供所需要的向心力，则有
可得
由题意有，所以有
14．
【详解】
由
可得第一宇宙速度为
或
15．
【详解】
（1）宇宙飞船做匀速圆周运动时的周期为
（2）由牛顿第二定律可得，该行星表面的重力加速度为
（3）根据万有引力等于重力，可得
宇宙飞船做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力，可得
联立可得
16．；；此向心力是由地球对飞船的引力提供的。
【详解】
由题意可得飞船做圆周运动的半径为
由向心力公式，可得向心加速度为
根据向心力公式，可得向心力为
此向心力是由地球对飞船的引力提供的。
17．（1）35900km；（2）见解析
【详解】
（1）设同步卫星离地面的高度为h，地球对同步卫星的引力就是同步卫星运动所需的向心力，则有
解得
（2）卫星绕地球做圆周运动所需向心力等于地球对卫星的万有引力，因此卫星轨道的圆心位于地心，即地心位于卫星轨道平面上。“同步”的意思是卫星与地球保持相对静止，即同步卫星运动与地球自转的角速度和方向相同。而同时满足这两个条件的，只有地球赤道平面。因此，同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合。
18．（1）恒星和行星实际上组成了双星系统,即恒星、行星、点C在一条直线上,恒星和行星都绕C点做匀速圆周运动,恒星的轨道半径相对较小,相对位置如图所示 ；（2），，
【详解】
(1)根据题意,恒星和行星实际上组成了双星系统,即恒星、行星、点C在一条直线上,恒星和行星都绕C点做匀速圆周运动,恒星的轨道半径相对较小,相对位置如图所示
(2)设恒星与C点之间的距离为b,恒星和行星转动的角速度相等,根据万有引力提供向心力有
联立解得
根据万有引力提供向心力有
解得行星的速率
同理解得恒星的速率
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