7.4 宇宙航行 同步练习题（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 7.4 宇宙航行 同步练习题（Word版含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 699.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-22 21:06:34 | ||
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文档简介
7.4 宇宙航行
一、单选题
1．2021年5月15日，“天问一号”探测器（图甲）成功着陆火星。图乙为“天问一号”探测器经过多次变轨后登陆火星的理想轨迹示意图，其中轨道I、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆，不计探测器变轨时质量的变化，则（ ）
A．在轨道I的运行周期小于在轨道Ⅱ的运行周期
B．在轨道Ⅱ上的速度小于火星的“第一宇宙速度”
C．在轨道I上O点的加速度小于轨道Ⅱ上O点的加速度
D．在轨道Ⅲ上，从O点运动到Q点的过程中动能逐渐减小
2．如图所示是同一卫星绕地球飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是轨道2的近地点，轨道1、2在A点相切，B点是轨道2的远地点，则下列说法中正确的是（ ）
A．三条轨道中，卫星在轨道1上绕地球运行的周期最大
B．卫星在轨道1上经过A点的速度小于卫星在轨道2上经过A点的速度
C．卫星在轨道1上的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
D．卫星在轨道1上经过A点的向心加速度大于卫星在轨道2上经过A点的向心加速度
3．2021年11月11日，科学家在银河系外的一个年轻星团中发现了一个质量是太阳11倍的黑洞。该星团由数千颗恒星组成，距离大麦哲伦星云约16万光年，为银河系的邻居。黑洞是一个非常致密的天体，会形成强大的引力场，连光也无法逃脱．已知太阳质量为，光在真空中的传播速度，引力常量，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，忽略相对论效应及量子效应，试估算该黑洞最大半径的数量级为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是（ ）
A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度
B．b、c的向心加速度相等，且大于a的向心加速度
C．b、c的向心力大小相等，且大于a的向心力
D．b、c卫星的周期大小相等，且大于a的周期
5．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船成功与天宫号空间站实现径向自主交会对接，即在对接时使飞船直立，消除与空间站的偏差，达到相对静止，实现与空间站对接．对接前，载人飞船与空间站处在不同的轨道上，载人飞船的轨道处在空间站轨道的下方，下列说法正确的是（ ）
A．对接前，载人飞船一直加速才能到达空间站的轨道
B．对接时，载人飞船的速度应该沿轨道半径方向
C．对接时，载人飞船与空间站的加速度大小相同
D．对接前，载人飞船的速度比空间站的速度小
6．北京时间2021年4月29日11时23分，天和核心舱发射升空，标志着中国空间站“在轨组装建造”全面展开。天和核心舱环绕地球的运动可近似为匀速圆周运动，其绕地球运行的轨道半径小于人造卫星的轨道半径。则（ ）
A．天和核心舱的周期大于地球自转周期
B．天和核心舱的轨道平面一定与赤道平面重合
C．天和核心舱的线速度大于7.9km/s
D．天和核心舱的角速度大于地球自转的角速度
二、多选题
7．2021年4月29日，长征五号遥二运载火箭在海南文昌成功将空间站天和核心舱送入离地高约450km的预定轨道。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，将航天员翟志刚、王亚平、叶光富成功送入了天和核心舱。他们将在核心舱驻留6个月，主要任务是验证中国空间站建造相关技术，为我国空间站后续建造及运营任务奠定基础。下列说法正确的是（ ）
A．核心舱在轨运行周期小于24小时
B．组合体在轨运行速度大于7.9km/s
C．火箭发射升空过程中，发动机喷出的燃气推动空气，空气推动火箭上升
D．在宇宙飞船加速升空过程中，宇航员处于超重状态；当宇航员进入空间站仍然受重力作用，但处于失重状态
8．2020年11月24日，长征五号运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入预定轨道，11月28日，嫦娥五号进入环月轨道飞行，12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤着陆地球。假设嫦娥五号环绕月球飞行时，在距月球表面高度为h处，绕月球做匀速圆周运动（不计周围其他天体的影响），测出飞行周期T，已知万有引力常量G和月球半径R。则下列说法正确的是（ ）
A．嫦娥五号绕月球飞行的线速度为
B．月球的质量为
C．月球的第一宇宙速为
D．月球表面的重力加速度为
9．2021 年10 月16 日，我国神舟十三号载人飞船成功发射，搭载着王亚平等3 名航天员与天宫号空间站顺利对接。3 位航天员进入空间站绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程。已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看做平行光。如图所示，王亚平在A 点测出她对地球的张角为2θ，OA 与太阳光平行，下列说法正确的是（ ）
A．空间站距地面的高度为
B．空间站的运行周期为
C．航天员每次经历“日全食”过程的时间为
D．航天员每天经历“日全食”的次数为
10．1916年，爱因斯坦建立广义相对论后预言了引力波的存在，2017年引力波被间接观测到。科学家们其实是通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在。如图所示，某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，A星的轨道半径大于B星的轨道半径，双星系统的总质量为M，双星之间的距离为L，其运行周期为T，则下列说法正确的是（ ）
A．A的质量一定大于B的质量
B．A的线速度一定大于B的线速度
C．L一定，M越小，T越小
D．M一定，L越小，T越小
11．人造地球卫星的轨道可近似为圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A．周期是24小时的卫星并不都是地球同步卫星
B．地球同步卫星的角速度大小比地球自转的角速度小
C．近地卫星的向心加速度大小比地球两极处的重力加速度大
D．近地卫星运行的速率比地球表面赤道上的物体随地球自转的速率大
三、填空题
12．有两颗人造地球卫星A和B，分别在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动，两卫星的轨道半径分别为rA和rB，且rA＞rB，则两卫星的线速度关系为vA_______vB；两卫星的周期关系为TA_______TB。（填“＞”、“＜”或“=”）
13．某行星有甲、乙两颗卫星，设它们绕该行星运行的轨道均为圆形，甲的轨道半径为R1。乙的轨道半径为R2，R1>R2，根据以上信息可知甲和乙的线速度之比为__________，甲的向心加速度__________ （选填“大于”、“等于”或“小于”）乙的向心加速度。
14．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”）。
四、解答题
15．经过长期天文观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统。现在观察到由A星和B星组成的双星系统，它们“晃动”（实际上是双星围绕某点转动，不过人们往往只能看到它们在晃动）周期均为T，A星的晃动范围为，B星的晃动范围为，如图所示。已知引力常量为G，求A星和B星的质量之和。
16．某卫星地面站向地球同步通信卫星发送无线电波，经它立即转发到另一卫星地面站，测得从发送开始到地面站接收到电磁波的时间为0.24s，取地球半径为6400km。据此条件估算地球的质量为多少千克。（结果取1位有效数字，G=6.67×10-11N·m2/kg2）
17．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。
18．某天文爱好者在观测某行星时，测得绕该行星的卫星做圆周运动的半径r的三次方与运动周期T的平方满足如图所示的关系，图中a、b、R已知，且R为该行星的半径。
（1）求该行星的第一宇宙速度；
（2）若在该行星上高为h处水平抛出一个物体，水平位移也为h，则抛出的初速度为多大
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．根据开普勒第三定律可知，半长轴（圆的半长轴为轨道半径）越小，周期越小，所以在轨道I的运行周期大于在轨道Ⅱ的运行周期，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力，即有
得
所以，轨道越高，速度越小，在轨道在轨道Ⅱ上的速度小于火星的“第一宇宙速度”，故B正确；
C．根据万有引力提供向心力，有
得
可知，在轨道I上O点的加速度等于轨道Ⅱ上O点的加速度，C错误；
D．椭圆轨道中，近火点速度大，远火点速度小，在轨道Ⅲ上，从O点运动到Q点的过程中，探测器速度增大，动能增加，故D错误。
故选B。
2．B
【解析】
【详解】
A．根据开普勒第三定律知，卫星在轨道1上绕地球运行的周期最小，A错误；
B．卫星在轨道1上经过A点时加速做离心运动才能变轨到轨道2，所以卫星在轨道2上经过A点时的速度大于在轨道1上经过A点时的速度，B正确；
C．根据牛顿第二定律可得
解得卫星做匀速圆周运动的向心加速度
轨道1的半径小于地球同步卫星的轨道半径，所以卫星在轨道1上的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，C错误；
D．根据，卫星在轨道1上经过A点与在轨道2上经过A点时向心加速度相等，D错误。
故选B。
3．B
【解析】
【分析】
本题考查万有引力定律
【详解】
设黑洞半径为R，质量为M，则黑洞的第一宇宙速度为，黑洞的第二宇宙速度大于光速，有
解得
所以黑洞的最大半径
故B正确，ACD错误。
故选B。
【关键点拨】
光也无法逃脱黑洞，表明光速小于黑洞的第二宇宙速度，不是小于第一宇宙速度
4．D
【解析】
【详解】
A．根据
可得
因此b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度，A错误；
B．根据
可知b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度，B错误；
C．根据
由于a、b、c的质量无法确定，因此无法判断3颗人造卫星向心力的大小，C错误；
D．根据
可得
可知b、c卫星的周期大小相等，且大于a的周期，D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
A．对接前载人飞船的轨道处在空间站轨道的下方，需要先加速，进入与空间站同一轨道后再匀速才能实现对接，选项A错误；
B．对接时，载人飞船的速度应该沿轨道切线方向，选项B错误；
C．对接时，载人飞船与空间站具有相同的轨道半径，根据
可知加速度大小相同，选项C正确；
D．对接前，载人飞船的轨道半径小于空间站的轨道半径，则根据
可知载人飞船的速度比空间站的速度大，选项D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
A．设天和核心舱的质量为m，轨道半径为r，地球质量为M，根据万有引力提供向心力可得
解得
可知，轨道半径越大，周期越大，地球自转周期等于同步卫星的公转周期，则天和核心舱运行周期小于地球同步卫星的公转周期，即天和核心舱运行周期小于地球自转周期，A错误；
B．天和核心舱的轨道平面不一定与赤道平面重合，B错误；
C．设天和核心舱的质量为m，轨道半径为r，地球质量为M，根据万有引力提供向心力可得
解得
可知，轨道半径越大，线速度越小，由于天和核心舱的轨道半径大于地球的半径，故天和核心舱的线速度小于7.9km/s，C错误；
D．设天和核心舱的质量为m，轨道半径为r，地球质量为M，根据万有引力提供向心力可得
解得
可知，轨道半径越大，角速度越小，地球自转角速度等于同步卫星的角速度，则天和核心舱角速度大于地球同步卫星的角速度，即天和核心舱的角速度大于地球自转的角速度，D正确。
故选D。
7．AD
【解析】
【详解】
A．根据，核心舱的运动半径小于同步心卫星的运动半径，则对应的周期更小，即运行周期小于24h，A正确；
B．组合体在轨运行速度不可能大于7.9km/s，7.9km/s是最大的环绕运行速度，B错误；
C．火箭发射升空过程中，发动机喷出的燃气反向推动火箭上升，与空气无关，C错误；
D．在宇宙飞船加速升空过程中，有向上的加速度，宇航员处于超重状态;当宇航员进入空间站时，重力提供向心力，处于失重状态，D 正确。
故选AD。
8．AC
【解析】
【详解】
A．嫦娥五号绕月球飞行的轨道半径为（R+h），所以飞行的线速度为
A正确；
B．嫦娥五号绕月球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律
解得月球的质量为
B错误；
C．月球第一宇宙速度为绕月球表面运行的卫星的速度，由牛顿第二定律得
解得月球的第一宇宙速度为
C正确；
D．在月球表面，重力等于万有引力，则有
月球表面的重力加速度为
g月=
D错误。
故选AC。
9．AC
【解析】
【详解】
A．飞船绕地球做匀速圆周运动，设神舟十三号载人飞船的轨道半径为r，由几何关系知
空间站距地面的高度为
故A正确；
B．万有引力提供向心力则
联立解得
故B错误；
CD．地球自转一圈时间为T0，飞船绕地球一圈时间为T，飞船绕一圈会有一次日全食，所以每过时间T就有一次日全食，因此，一天内飞船经历“日全食”的次数为
由图可知，飞船每次“日全食”过程的时间内飞船转过2θ角，所需的时间为
故C正确D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】
AB．匀速圆周运动，角速度大小相等，根据题述，A星的轨道半径大于B星的轨道半径，由
mAω2rA=mBω2rB
可知A的质量一定小于B的质量，故选项A错误；由v=ωr可知，A的线速度一定大于B的线速度，故选项B正确；
CD．A星，由牛顿第二定律有
对B星，由牛顿第二定律有
而
L=rA＋rB，M=mA＋mB
联立解得
由此可知，L一定，M越小，T越大；M一定，L越小，T越小，故选项C错误，选项D正确。
故选BD。
11．AD
【解析】
【详解】
A．地球同步卫星除了周期是24小时，还必须是环绕方向为自西向东，与地球自转方向相同；周期为24h的卫星周期环绕方向不一定是自西向东，所以周期为24h的卫星不一定是地球同步卫星，故A正确；
B．地球同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，故B错误；
C．近地卫星的向心加速度大小等于地球表面的重力加速度，故与地球两极处的重力加速度大小相等，故C错误；
D．近地卫星运行周期比地球自转周期小，则根据
可知近地卫星角速度大于地球自转角速度，根据
v＝ωr
可知，近地卫星运行速率比地球表面赤道上的物体随地球自转的速率大，故D正确。
故选AD。
12． < >
【详解】
由
可得
可判断出＜
由
可得
可判断出TA＞TB。
13． 小于
【解析】
【详解】
设行星的质量为M，卫星的质量为m，线速度为v，向心加速度为a，则根据牛顿第二定律可得
解得
所以甲和乙的线速度之比为
根据R1＞R2可知
a1＜a2
14． 小于 小于 大于
【详解】
根据万有引力提供向心力得
解得
,,
则轨道半径越大时，线速度越小、加速度越小，周期长，所以卫星的线速度小于卫星的线速度，卫星的加速度小于卫星的加速度，卫星A的周期大于卫星B的周期。
15．
【详解】
设A星和B星的质量分别为和，A、B两星球的间距为L，由题意可知A、B做圆周运动的半径分别为
，
并且
根据万有引力提供向心力有
联立以上式子解得
16．6×1024kg
【解析】
【详解】
由
x=ct
可知同步卫星距地面的高度
h=ct=×3×108×0.24m=3.6×107m
由牛顿运动定律可知
=m
故地球质量
M==kg≈6×1024kg
17．3.7×104km
【详解】
根据开普勒第三定律可知
则
同步地球卫星离地面的高度
18．（1）；（2）
【详解】
（1）卫星在轨运行时，根据牛顿第二定律
由图像可知
设第一宇宙速度为，根据牛顿第二定律
解得
（2）设该行星表面的重力加速度为g，则
解得
设平抛运动的初速度为，根据平抛运动规律
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．2021年5月15日，“天问一号”探测器（图甲）成功着陆火星。图乙为“天问一号”探测器经过多次变轨后登陆火星的理想轨迹示意图，其中轨道I、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆，不计探测器变轨时质量的变化，则（ ）
A．在轨道I的运行周期小于在轨道Ⅱ的运行周期
B．在轨道Ⅱ上的速度小于火星的“第一宇宙速度”
C．在轨道I上O点的加速度小于轨道Ⅱ上O点的加速度
D．在轨道Ⅲ上，从O点运动到Q点的过程中动能逐渐减小
2．如图所示是同一卫星绕地球飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是轨道2的近地点，轨道1、2在A点相切，B点是轨道2的远地点，则下列说法中正确的是（ ）
A．三条轨道中，卫星在轨道1上绕地球运行的周期最大
B．卫星在轨道1上经过A点的速度小于卫星在轨道2上经过A点的速度
C．卫星在轨道1上的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
D．卫星在轨道1上经过A点的向心加速度大于卫星在轨道2上经过A点的向心加速度
3．2021年11月11日，科学家在银河系外的一个年轻星团中发现了一个质量是太阳11倍的黑洞。该星团由数千颗恒星组成，距离大麦哲伦星云约16万光年，为银河系的邻居。黑洞是一个非常致密的天体，会形成强大的引力场，连光也无法逃脱．已知太阳质量为，光在真空中的传播速度，引力常量，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，忽略相对论效应及量子效应，试估算该黑洞最大半径的数量级为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是（ ）
A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度
B．b、c的向心加速度相等，且大于a的向心加速度
C．b、c的向心力大小相等，且大于a的向心力
D．b、c卫星的周期大小相等，且大于a的周期
5．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船成功与天宫号空间站实现径向自主交会对接，即在对接时使飞船直立，消除与空间站的偏差，达到相对静止，实现与空间站对接．对接前，载人飞船与空间站处在不同的轨道上，载人飞船的轨道处在空间站轨道的下方，下列说法正确的是（ ）
A．对接前，载人飞船一直加速才能到达空间站的轨道
B．对接时，载人飞船的速度应该沿轨道半径方向
C．对接时，载人飞船与空间站的加速度大小相同
D．对接前，载人飞船的速度比空间站的速度小
6．北京时间2021年4月29日11时23分，天和核心舱发射升空，标志着中国空间站“在轨组装建造”全面展开。天和核心舱环绕地球的运动可近似为匀速圆周运动，其绕地球运行的轨道半径小于人造卫星的轨道半径。则（ ）
A．天和核心舱的周期大于地球自转周期
B．天和核心舱的轨道平面一定与赤道平面重合
C．天和核心舱的线速度大于7.9km/s
D．天和核心舱的角速度大于地球自转的角速度
二、多选题
7．2021年4月29日，长征五号遥二运载火箭在海南文昌成功将空间站天和核心舱送入离地高约450km的预定轨道。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，将航天员翟志刚、王亚平、叶光富成功送入了天和核心舱。他们将在核心舱驻留6个月，主要任务是验证中国空间站建造相关技术，为我国空间站后续建造及运营任务奠定基础。下列说法正确的是（ ）
A．核心舱在轨运行周期小于24小时
B．组合体在轨运行速度大于7.9km/s
C．火箭发射升空过程中，发动机喷出的燃气推动空气，空气推动火箭上升
D．在宇宙飞船加速升空过程中，宇航员处于超重状态；当宇航员进入空间站仍然受重力作用，但处于失重状态
8．2020年11月24日，长征五号运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入预定轨道，11月28日，嫦娥五号进入环月轨道飞行，12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤着陆地球。假设嫦娥五号环绕月球飞行时，在距月球表面高度为h处，绕月球做匀速圆周运动（不计周围其他天体的影响），测出飞行周期T，已知万有引力常量G和月球半径R。则下列说法正确的是（ ）
A．嫦娥五号绕月球飞行的线速度为
B．月球的质量为
C．月球的第一宇宙速为
D．月球表面的重力加速度为
9．2021 年10 月16 日，我国神舟十三号载人飞船成功发射，搭载着王亚平等3 名航天员与天宫号空间站顺利对接。3 位航天员进入空间站绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程。已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看做平行光。如图所示，王亚平在A 点测出她对地球的张角为2θ，OA 与太阳光平行，下列说法正确的是（ ）
A．空间站距地面的高度为
B．空间站的运行周期为
C．航天员每次经历“日全食”过程的时间为
D．航天员每天经历“日全食”的次数为
10．1916年，爱因斯坦建立广义相对论后预言了引力波的存在，2017年引力波被间接观测到。科学家们其实是通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在。如图所示，某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，A星的轨道半径大于B星的轨道半径，双星系统的总质量为M，双星之间的距离为L，其运行周期为T，则下列说法正确的是（ ）
A．A的质量一定大于B的质量
B．A的线速度一定大于B的线速度
C．L一定，M越小，T越小
D．M一定，L越小，T越小
11．人造地球卫星的轨道可近似为圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A．周期是24小时的卫星并不都是地球同步卫星
B．地球同步卫星的角速度大小比地球自转的角速度小
C．近地卫星的向心加速度大小比地球两极处的重力加速度大
D．近地卫星运行的速率比地球表面赤道上的物体随地球自转的速率大
三、填空题
12．有两颗人造地球卫星A和B，分别在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动，两卫星的轨道半径分别为rA和rB，且rA＞rB，则两卫星的线速度关系为vA_______vB；两卫星的周期关系为TA_______TB。（填“＞”、“＜”或“=”）
13．某行星有甲、乙两颗卫星，设它们绕该行星运行的轨道均为圆形，甲的轨道半径为R1。乙的轨道半径为R2，R1>R2，根据以上信息可知甲和乙的线速度之比为__________，甲的向心加速度__________ （选填“大于”、“等于”或“小于”）乙的向心加速度。
14．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”）。
四、解答题
15．经过长期天文观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统。现在观察到由A星和B星组成的双星系统，它们“晃动”（实际上是双星围绕某点转动，不过人们往往只能看到它们在晃动）周期均为T，A星的晃动范围为，B星的晃动范围为，如图所示。已知引力常量为G，求A星和B星的质量之和。
16．某卫星地面站向地球同步通信卫星发送无线电波，经它立即转发到另一卫星地面站，测得从发送开始到地面站接收到电磁波的时间为0.24s，取地球半径为6400km。据此条件估算地球的质量为多少千克。（结果取1位有效数字，G=6.67×10-11N·m2/kg2）
17．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。
18．某天文爱好者在观测某行星时，测得绕该行星的卫星做圆周运动的半径r的三次方与运动周期T的平方满足如图所示的关系，图中a、b、R已知，且R为该行星的半径。
（1）求该行星的第一宇宙速度；
（2）若在该行星上高为h处水平抛出一个物体，水平位移也为h，则抛出的初速度为多大
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．根据开普勒第三定律可知，半长轴（圆的半长轴为轨道半径）越小，周期越小，所以在轨道I的运行周期大于在轨道Ⅱ的运行周期，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力，即有
得
所以，轨道越高，速度越小，在轨道在轨道Ⅱ上的速度小于火星的“第一宇宙速度”，故B正确；
C．根据万有引力提供向心力，有
得
可知，在轨道I上O点的加速度等于轨道Ⅱ上O点的加速度，C错误；
D．椭圆轨道中，近火点速度大，远火点速度小，在轨道Ⅲ上，从O点运动到Q点的过程中，探测器速度增大，动能增加，故D错误。
故选B。
2．B
【解析】
【详解】
A．根据开普勒第三定律知，卫星在轨道1上绕地球运行的周期最小，A错误；
B．卫星在轨道1上经过A点时加速做离心运动才能变轨到轨道2，所以卫星在轨道2上经过A点时的速度大于在轨道1上经过A点时的速度，B正确；
C．根据牛顿第二定律可得
解得卫星做匀速圆周运动的向心加速度
轨道1的半径小于地球同步卫星的轨道半径，所以卫星在轨道1上的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，C错误；
D．根据，卫星在轨道1上经过A点与在轨道2上经过A点时向心加速度相等，D错误。
故选B。
3．B
【解析】
【分析】
本题考查万有引力定律
【详解】
设黑洞半径为R，质量为M，则黑洞的第一宇宙速度为，黑洞的第二宇宙速度大于光速，有
解得
所以黑洞的最大半径
故B正确，ACD错误。
故选B。
【关键点拨】
光也无法逃脱黑洞，表明光速小于黑洞的第二宇宙速度，不是小于第一宇宙速度
4．D
【解析】
【详解】
A．根据
可得
因此b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度，A错误；
B．根据
可知b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度，B错误；
C．根据
由于a、b、c的质量无法确定，因此无法判断3颗人造卫星向心力的大小，C错误；
D．根据
可得
可知b、c卫星的周期大小相等，且大于a的周期，D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
A．对接前载人飞船的轨道处在空间站轨道的下方，需要先加速，进入与空间站同一轨道后再匀速才能实现对接，选项A错误；
B．对接时，载人飞船的速度应该沿轨道切线方向，选项B错误；
C．对接时，载人飞船与空间站具有相同的轨道半径，根据
可知加速度大小相同，选项C正确；
D．对接前，载人飞船的轨道半径小于空间站的轨道半径，则根据
可知载人飞船的速度比空间站的速度大，选项D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
A．设天和核心舱的质量为m，轨道半径为r，地球质量为M，根据万有引力提供向心力可得
解得
可知，轨道半径越大，周期越大，地球自转周期等于同步卫星的公转周期，则天和核心舱运行周期小于地球同步卫星的公转周期，即天和核心舱运行周期小于地球自转周期，A错误；
B．天和核心舱的轨道平面不一定与赤道平面重合，B错误；
C．设天和核心舱的质量为m，轨道半径为r，地球质量为M，根据万有引力提供向心力可得
解得
可知，轨道半径越大，线速度越小，由于天和核心舱的轨道半径大于地球的半径，故天和核心舱的线速度小于7.9km/s，C错误；
D．设天和核心舱的质量为m，轨道半径为r，地球质量为M，根据万有引力提供向心力可得
解得
可知，轨道半径越大，角速度越小，地球自转角速度等于同步卫星的角速度，则天和核心舱角速度大于地球同步卫星的角速度，即天和核心舱的角速度大于地球自转的角速度，D正确。
故选D。
7．AD
【解析】
【详解】
A．根据，核心舱的运动半径小于同步心卫星的运动半径，则对应的周期更小，即运行周期小于24h，A正确；
B．组合体在轨运行速度不可能大于7.9km/s，7.9km/s是最大的环绕运行速度，B错误；
C．火箭发射升空过程中，发动机喷出的燃气反向推动火箭上升，与空气无关，C错误；
D．在宇宙飞船加速升空过程中，有向上的加速度，宇航员处于超重状态;当宇航员进入空间站时，重力提供向心力，处于失重状态，D 正确。
故选AD。
8．AC
【解析】
【详解】
A．嫦娥五号绕月球飞行的轨道半径为（R+h），所以飞行的线速度为
A正确；
B．嫦娥五号绕月球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律
解得月球的质量为
B错误；
C．月球第一宇宙速度为绕月球表面运行的卫星的速度，由牛顿第二定律得
解得月球的第一宇宙速度为
C正确；
D．在月球表面，重力等于万有引力，则有
月球表面的重力加速度为
g月=
D错误。
故选AC。
9．AC
【解析】
【详解】
A．飞船绕地球做匀速圆周运动，设神舟十三号载人飞船的轨道半径为r，由几何关系知
空间站距地面的高度为
故A正确；
B．万有引力提供向心力则
联立解得
故B错误；
CD．地球自转一圈时间为T0，飞船绕地球一圈时间为T，飞船绕一圈会有一次日全食，所以每过时间T就有一次日全食，因此，一天内飞船经历“日全食”的次数为
由图可知，飞船每次“日全食”过程的时间内飞船转过2θ角，所需的时间为
故C正确D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】
AB．匀速圆周运动，角速度大小相等，根据题述，A星的轨道半径大于B星的轨道半径，由
mAω2rA=mBω2rB
可知A的质量一定小于B的质量，故选项A错误；由v=ωr可知，A的线速度一定大于B的线速度，故选项B正确；
CD．A星，由牛顿第二定律有
对B星，由牛顿第二定律有
而
L=rA＋rB，M=mA＋mB
联立解得
由此可知，L一定，M越小，T越大；M一定，L越小，T越小，故选项C错误，选项D正确。
故选BD。
11．AD
【解析】
【详解】
A．地球同步卫星除了周期是24小时，还必须是环绕方向为自西向东，与地球自转方向相同；周期为24h的卫星周期环绕方向不一定是自西向东，所以周期为24h的卫星不一定是地球同步卫星，故A正确；
B．地球同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，故B错误；
C．近地卫星的向心加速度大小等于地球表面的重力加速度，故与地球两极处的重力加速度大小相等，故C错误；
D．近地卫星运行周期比地球自转周期小，则根据
可知近地卫星角速度大于地球自转角速度，根据
v＝ωr
可知，近地卫星运行速率比地球表面赤道上的物体随地球自转的速率大，故D正确。
故选AD。
12． < >
【详解】
由
可得
可判断出＜
由
可得
可判断出TA＞TB。
13． 小于
【解析】
【详解】
设行星的质量为M，卫星的质量为m，线速度为v，向心加速度为a，则根据牛顿第二定律可得
解得
所以甲和乙的线速度之比为
根据R1＞R2可知
a1＜a2
14． 小于 小于 大于
【详解】
根据万有引力提供向心力得
解得
,,
则轨道半径越大时，线速度越小、加速度越小，周期长，所以卫星的线速度小于卫星的线速度，卫星的加速度小于卫星的加速度，卫星A的周期大于卫星B的周期。
15．
【详解】
设A星和B星的质量分别为和，A、B两星球的间距为L，由题意可知A、B做圆周运动的半径分别为
，
并且
根据万有引力提供向心力有
联立以上式子解得
16．6×1024kg
【解析】
【详解】
由
x=ct
可知同步卫星距地面的高度
h=ct=×3×108×0.24m=3.6×107m
由牛顿运动定律可知
=m
故地球质量
M==kg≈6×1024kg
17．3.7×104km
【详解】
根据开普勒第三定律可知
则
同步地球卫星离地面的高度
18．（1）；（2）
【详解】
（1）卫星在轨运行时，根据牛顿第二定律
由图像可知
设第一宇宙速度为，根据牛顿第二定律
解得
（2）设该行星表面的重力加速度为g，则
解得
设平抛运动的初速度为，根据平抛运动规律
解得
答案第1页，共2页
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