第四章 万有引力与航天 单元测试（word版含答案）

第4章 万有引力与航天 单元综合测试
一、单选题
1．（2021·黑龙江·哈尔滨市第一六二中学校高三阶段练习）发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道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，2、3相切于P点，M、N为椭圆轨道短半轴的端点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时（如图所示），以下说法正确的是（　　）
A．在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、1轨道、2轨道
B．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
C．卫星在轨道2上从M P N运动所需的时间等于从N Q M的时间
D．在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点
2．（2022·广东深圳·一模）2021年10月16日神舟十三号飞船顺利将3名航天员送入太空，并与天和核心舱对接。已知核心舱绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为390km，地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．核心舱的向心加速度小于g
B．核心舱运行速度大于7.9km/s
C．由题干条件可以求出地球的质量
D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱的速度会越来越小
3．（2022·广西·高三阶段练习）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。对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为r3的圆轨道Ⅲ，神舟十二号飞船沿着半径为r1的圆轨道I运动到Q点时，通过一系列变轨操作，沿椭圆轨道Ⅱ运动到P点与天和核心舱对接。已知神舟十二号飞船沿圆轨道I运行周期为T1，则下列说法正确的是（　　）
A．神舟十二号飞船沿轨道I运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期
B．神舟十二号飞船在轨道I的Q点需要加速才能进入轨道Ⅱ
C．神舟十二号飞船沿轨道Ⅱ运动到对接点P点的过程中，其速度不断增大
D．神舟十二号飞船沿轨道Ⅱ从Q到P运动时间为
4．（2022·四川·成都七中二模）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．
5．（2021·四川省南充高级中学高三阶段练习）使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度v1，而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度v2，v2与v1的关系是。已知某星球半径约为地球半径R的，该星球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度g的，地球的平均密度为，不计其他星球的影响，则该星球（　　）
A．平均密度为 B．质量为
C．第二宇宙速度为 D．自转周期是地球的
6．（2018·四川·树德中学高一期末）如图为高分一号北斗导航系统两颗卫星在空中某一面内运动的示意图。导航卫星G1和G2以及高分一号均可认为以地心O做匀速圆周运动。卫星G1和G2的轨道半径为r，某时刻两卫星分别位于轨道上的A和B两位置，高分一号在C位置。若卫星均顺时针运行，∠AOB=60°，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力。则下列说法正确的是（　　）
A．卫星G1由位置A运动到位置B所需的时间为
B．卫星G1和G2的加速度大小相等且为
C．若高分一号与卫星G1的质量相等，由于高分一号的绕行速度大，则发射所需的最小能量更多
D．若高分一号与卫星G1的周期之比为1：k（k＞1，且为整数），某时刻两者相距最近，则从此时刻起，在卫星G1运动一周的过程中二者距离最近的次数为k
7．（2022·河北·模拟预测）近年来我国的火星探测工程和探月工程都取得了巨大进展。已知火星和月球的半径分别为R1和R2，质量分别为M1和M2，表面重力加速度分别为g1和g2，第一宇宙速度分别为v1和v2，其对应的轨道周期分别为T1和T2，则（　　）
A． B． C． D．
8．（2022·甘肃金昌·高三阶段练习）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，2021年2月到达火星附近，实施火星捕获。2021年5月择机实施降轨，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，开展对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等科学探测，实现中国在深空探测领域的技术跨越。如图为天问一号着陆前的部分运行轨道，下列有关说法正确的是（　　）
A．天问一号在停泊轨道上运行周期比在调相轨道上大
B．天问一号在停泊轨道上P点的加速度比在N点小
C．天问一号在调相轨道上运行时经过P点的速度大于在停泊轨道上运行时经过P点的速度
D．天问一号在调相轨道上运行时经过P点的加速度小于在停泊轨道上运行时经过P点的加速度
9．（2022·安徽省芜湖市教育局高三期末）火星成为我国深空探测的第二颗星球，假设火星探测器仅在火星引力作用下绕火星做匀速圆周运动，轨道半径为火星半径的2倍，测空探测器的环绕速率为v，已知火星表面的重力加速度为g（忽略火星自转的影响），引力常量为G。则下列说法正确的是（　　）
A．火星探测器在轨道上环绕周期为
B．火星探测器的加速度大小为
C．火星的质量为
D．火星的第一宇宙速度为
10．（2022·北京·人大附中高一阶段练习）如图所示，在赤道发射场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．该卫星在P点的速度大于11.2km/s
B．卫星在轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s
C．卫星在Q点需要适当加速，才能够由轨道I进入轨道Ⅱ
D．卫星在轨道Ⅱ上经过Q点时加速度大于轨道I经过Q点时的加速度。
11．（2022·广东汕尾·高二期末）设想从山上水平抛出一块石头（如图所示），由于重力的作用，石头会沿着弯曲的路径落到地上，并且石头的抛出速度越大，石头飞行的距离越远。由此推想，当石头抛出的速度足够大时，它将绕地球做圆周运动而不再落向地面，成为人造地球卫星。则这个足够大的速度是（ ）
A． B． C． D．
二、填空题
12．（2021·全国·高一课前预习）发现未知天体
（1）海王星的发现：英国剑桥大学的学生______和法国年轻的天文学家______根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道。1846年9月23日，德国的______在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星；
（2）其他天体的发现：海王星的轨道之外残存着太阳系形成初期遗留的物质，近100年来，人们发现了______、阋神星等几个较大的天体。
13．（2022·上海·高一）__________年6月，神舟十号分别完成与__________空间实验室的手动和自动交会对接；2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间实验室的自动交会对接。2017年4月20日，我国发射了货运飞船__________，入轨后与天宫二号空间实验室进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验。
14．（2021·重庆市实验中学高一阶段练习）如图所示，人造卫星A、B在同一平面内绕地球做匀速圆周运动。则卫星A的线速度_______卫星B的线速度，卫星A的加速度______卫星B的加速度，卫星A的周期_______卫星B的周期（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
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．（2020·河南信阳·高三阶段练习）某同学的梦想是能登上月球。为此他设计了一个实验用于测定月球表面的重力加速度：他登上月球后，站在月球表面上，手握轻绳一端，轻绳的另一端连接质量为m的小球。使小球在竖直平面内做圆周运动，小球在最高点时绳子拉力为，在最低点时绳子拉力为。不计一切阻力，请帮这位同学求出月球表面重力加速度为多少？
17．（2022·全国·高一专题练习）我国的“风云”二号卫星是地球同步卫星。因为它与地球自转同步，所以我们看上去就像停在天空中不动一样。请运用开普勒定律，根据月球绕地球运动的相关数据，估算同步地球卫星离地面的高度。近似地把月球和“风云”二号卫星的轨道看作圆周轨道，已知月球的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为，地球半径为。计算时保留两位有效数字。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．A
3．B
4．C
5．A
6．A
7．C
8．C
9．C
10．C
11．A
12． 亚当斯 勒维耶 伽勒 冥王星
13． 2013 天宫一号 天舟一号
14． 小于 小于 大于
15．（1）－1.34×109 J；（2）2.25×108 J
16．
17．3.7×104km
答案第1页，共2页
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