3.4宇宙速度与航天同步练习（word版含答案）

3.4宇宙速度与航天同步练习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．如图为两颗人造卫星绕地球运动的轨道示意图，Ⅰ为圆轨道，Ⅱ为椭圆轨道，AB为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，C、D为两轨道交点．已知轨道Ⅱ上的卫星运动到C点时速度方向与AB平行，则下列说法正确的是（ ）
A．两个轨道上的卫星运动到C点时的加速度不相同
B．两个轨道上的卫星运动到C点时的向心加速度大小相等
C．若卫星在Ⅰ轨道的速率为v1，卫星在Ⅱ轨道B点的速率为v2，则v1＜v2
D．两颗卫星的运动周期相同
2．2019年6月5日，我国“长征十一号”运载火箭首次在海上以“一箭七星”的方式将七颗卫星送入预定轨道，填补了我国运载火箭海上发射的空白；假设某颗卫星的质量为，绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为地球半径的倍，已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，地球自转的角速度为，则：（　　）
A．该卫星的运行速度大小为
B．该卫星运行时的向心力大小为
C．该卫星的运行周期为
D．该卫星运行时的向心加速度大小为
3．下列说法不符合事实的是(　 　)
A．日心说和地心说都是错误的
B．卡文迪许第一次在实验室测出了万有引力常量
C．开普勒发现了万有引力定律
D．人造地球同步卫星的周期与地球自转周期相等
4．2020年6月23日，北斗三号全球卫星导航系统部署全面完成。北斗三号系统包括中圆地球轨道卫星、地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星（卫星周期等于地球自转周期），中圆地球轨道卫星离地面的距离比地球静止轨道卫星离地面的距离小，其空间示意图如图所示。已知地球半径约为R=6400km，下列说法正确的是（　　）
A．中圆地球轨道卫星的公转周期大于24小时
B．倾斜地球同步轨道卫星有可能在每天同一时刻经过北京上空
C．地球静止轨道卫星的角速度比倾斜地球同步轨道卫星的角速度大
D．中圆地球轨道卫星所受地球引力一定大于地球静止轨道卫星所受地球引力
5．一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径是地球公转半径的4倍，则这颗小行星的运行速率是地球运行速率的(　　)
A．4倍 B．2倍 C．0.5倍 D．16倍
6．如图所示，地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的绕日公转轨迹则是一个非常扁的椭圆。下列说法错误的是（　　）
A．哈雷彗星与地球的公转周期可能相等
B．哈雷彗星在近日点的速度一定大于地球的公转速度
C．经过两公转轨道的交点时，哈雷彗星与地球的加速度一定相同
D．哈雷彗星从近日点运动至远日点的过程中动能减少，势能增加，机械能守恒
7．如图所示是“嫦娥五号”绕月球运动的情景，轨道1和轨道2是椭圆，轨道3是圆。A是三个轨道的切点，距月球表面200km，B是椭圆轨道1的最远点，距月球表面5500km。已知月球半径约为地球半径的，月球质量约为地球质量的。下列说法正确的是（　　）
A．“嫦娥五号”在三个轨道上的周期
B．“嫦娥五号”从轨道2变轨到轨道3需在A点加速
C．月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的6
D．“嫦娥五号”在A点的加速度为在B点加速度的倍
8．如图所示，a、b、c三颗卫星在各自的轨道上绕地球做匀速圆周运动，轨道半径raA．三颗卫星的加速度大小aaB．三颗卫星的质量maC．三颗卫星的运行速度大小vaD．三颗卫星的运行周期Ta>Tb> Tc
9．2021年4月29日上午11时23分，在中国文昌航天发射场，长征五号B运载火箭将中国空间站工程首个航天器天和核心舱顺利送入太空。如图所示，核心舱在B点从椭圆轨道Ⅰ进入圆形轨道Ⅱ，关于核心舱的运动，下列说法中正确的有（　　）
A．在轨道Ⅰ上经过B的速度小于在轨道Ⅱ上经过B的速度
B．在轨道Ⅰ上的机械能等于在轨道Ⅱ上机械能
C．在轨道Ⅰ上运动的周期大于在轨道Ⅱ上运动的周期
D．在轨道Ⅰ上由A向B运动的过程中地球对飞船的引力做正功
10．2020年7月长征五号遥四运载火箭执行我国首次火星探测任务，发射火星探测器预计经过10个月的飞行，2021年到达火星。其后，计划在2028年左右进行第二次火星探测任务，采集火星土壤返回地球。已知火星绕太阳公转的周期约为23个月，火星的直径相当于地球半径，质量是地球的，地球表面重力加速度为g，下列说法不正确的是（　　）
A．火星探测器的发射速度应大于11.2km/h
B．单从发射速度与节省燃料方面考虑，最佳发射地在地球赤道上
C．地球和火星公转加速度之比为
D．火星表面的重力加速度为
11．已知月球半径为R，飞船在距月球表面高度为R的圆轨道上飞行，周期为T，万有引力常量为G，下列说法正确的是 ( )
A．月球质量为
B．月球表面重力加速度为
C．月球密度为
D．月球第一宇宙速度为
12．宇宙用有一孤立星系，中心天体对周围有三颗行星，如图所示，中心天体质量大于行星质量，不考虑行星之间的万有引力，行星Ⅰ、Ⅲ为圆轨道，半径分别为，，行星Ⅱ为椭圆轨道，半长轴为a，，与行星Ⅰ轨道在B点相切，下列说法正确的是（　　）
A．行星Ⅱ与行星Ⅲ的运行周期相等 B．行星Ⅱ在P点与行星Ⅲ在D点时的加速度相同
C．行星Ⅲ的速率大于行星Ⅱ在B点的速率 D．行星Ⅰ的速率与行星Ⅱ在B点的速率相等
13．2021年12月9日，时隔8年之后，我国航天员再次进行太空授课，乒乓球浮力消失实验是其中的一个实验。甲图是地面教室中的乒乓球浮在水面上，乙图是空间站中的乒乓球停在水中的任意位置，则乒乓球浮力消失的原因是空间站中（　　）
A．水处于完全失重状态 B．水的密度变小了
C．乒乓球的质量变大了 D．乒乓球的重力变大了
14．我国首个独立火星探测器“天问一号”已于今年5月15日成功着陆火星表面，对我国持续推进深空探测、提升国家软实力和国际影响力具有重要意义。假设火星是质量分布均匀的球体，半径为R，自转周期为T，引力常量为G，则（　　）
A．火星密度为
B．火星第一宇宙速度为
C．火星赤道表面重力加速度为
D．一个质量为m的物体分别静止在火星两极和赤道时对地面的压力的差值为
15．在地球表面附近绕地运行的卫星，周期为85min，运行速率为7.9km/s．我国发射的第四十四颗北斗导航卫星轨道离地面距离为地球半径的5.6倍，关于该卫星的运行速率v和周期T，下列说法正确的是
A．v<7.9km/s，T<85min B．v<7.9km/s，T>85min
C．v>7.9km/s，T<85min D．v>7.9km/s，T>85min
二、填空题（共4题）
16．已知地面的重力加速度是g，距对面高度等于地球半径2倍处的重力加速度为____________．
17．__________年苏联航天员__________进入东方一号载人飞船，铸就了人类首次进入太空的丰碑。
18．一颗小行星环绕太阳作匀速圆周运动，其轨道半径是地球公转半径的4倍，则这颗小行星的运转周期是_________年。
19．2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品，采用半弹道跳跃方式再入返回并安全着陆，标志着我国航天又迈上了一个新台阶。假设我国宇航员乘坐探月飞船登上月球，如图所示是宇航员在月球表面水平抛出小球的闪光照片的一部分已知照片上方格的实际边长为a，闪光周期为T，据此分析：
(1)图中A点______（“是”或“不是”）平抛运动抛出点
(2)小球平抛的初速度为______；
(3)月球上的重力加速度为______；
(4)嫦娥五号上升器月面点火，顺利将携带月壤的上升器送入到预定环月轨道，成功实现我国首次地外天体起飞。已知月球半径为R，结合实验结果估算返回时上升器的最小发射速度______。
三、综合题（共4题）
20．酒泉卫星发射中心用长征二号F捆绑式火箭，将神舟五号航天飞船和我国飞天第一人杨利伟送上了太空，实现了中华民族的千年飞天梦想，我国也成为世界上第3个独立掌握载人航天技术的国家。假设神舟五号航天飞船在距地球表面高为h处绕地球做匀速圆周运动，如果地球质量为M，地球半径为R，神舟五号航天飞船质量为m，万有引力常量为G。求：
(1)神舟五号航天飞船的线速度多大？
(2)神舟五号航天飞船绕地球转动的周期是多少？
(3)神舟五号航天飞船的向心加速度多大？
21．某课外小组经长期观测，发现靠近某行星周围有众多卫星，且相对均匀地分布于行星周围，假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动，若已知离行星最近的一颗卫星的运动半径为R1，线速度大小为v1，已知万有引力常为G。求：
（1）行星的质量；
（2）若行星的半径为R，行星的第一宇宙速度；
（3）通过天文观测，发现离行星很远处还有一颗卫星，且其运动半径为R2，线速度大小为v2，试估算靠近行星周围众多卫星的总质量。
22．神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成，两星视为质点，不考虑其他天体的影响。A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T。
(1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m′的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2，试求的表达式（用m1、m2表示）；
(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式；
(3)恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量ms的2倍，它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率，运行周期，质量，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？（，）
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？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．B
5．C
6．A
7．A
8．B
9．A
10．D
11．A
12．A
13．A
14．D
15．B
16．
17． 1961 加加林
18．8
19． 是
20．(1)；(2)；(3)
21．（1）；（2）；（3）
22．(1)；(2)；(3)估算过程见解析，星B有可能是黑洞
23．（1）；（2）；（3）变小
答案第1页，共2页