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）
1．2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船成功对接中国空间站，随后2021年12月9日15时40分，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课。若中国空间站绕地球运行的轨道可视为圆轨道，绕行角速度为，离地面的高度为H，地球半径为R，万有引力常量为G。下列说法正确的是（　　）
A．若质量为m的王亚平站在飞船内，并与飞船保持相对静止，此时她对飞船的压力大小为
B．神舟十三号载人飞船在低轨道只需沿径向加速即可直接与高轨道的空间站实现对接
C．低轨道的神州十三号载人飞船通过持续向后喷射物质，实现与高轨道的空间站对接，在此过程中飞船总的机械能不变
D．地球的质量为
2．地球赤道上有一物体随地球自转，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略），向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球的同步卫星向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3；地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，则（　　）
A．g=a1=a3 B．a1>a2>a3
C．v13．目前在太阳系内一共已经发现了约127万颗小行星，但这可能仅是所有小行星中的一小部分.若某颗小行星在离太阳中心R处做匀速圆周运动，运行的周期为T，已知引力常量为G，仅利用这三个数据，可以估算出太阳的（ ）
A．表面加速度大小 B．密度 C．半径 D．质量
4．2019年“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面。如图“鹊桥号”为给“嫦娥四号”探测器登陆月球背面提供通信支持，“鹊桥号”卫星绕地月拉格朗日点做圆周运动（拉格朗日点，又称平动点，一个小物体在两个大物体的引力作用下在空间中的一个或几个点，在该点处，小物体相对于两大物体基本保持静止）。已知在地月拉格朗日点或，卫星受地球和月球引力的合力作用，能随月球同步绕地球做圆周运动。则（　　）
A．卫星在点的线速度比在点的小
B．卫星在点的角速度比在点的大
C．同一卫星、点受地球和月球引力的合力相等
D．若技术允许，使“鹊桥号”刚好位于点，能量消耗最小，能更好地为“嫦娥四号”探测器提供通信支持
5．下列各种现象中，出现超重超种现象的是 ( )
A．汽车过凸桥 B．小孩荡秋千经过最低点
C．平抛运动 D．绕地球飞行的卫星
6．天问一号火星探测器于2020年7月23日发射升空，历经200多天的飞行，于2021年5月15日上午8点20分左右，成功降落火星，如图所示。这是我国首次实现火星着陆。下列说法正确的是（　　）
A．火星探测器的发射速度应小于地球的第一宇宙速度
B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
C．火星探测器的发射速度应介于地球的第二和第三宇宙速度之间
D．火星探测器的发射速度应大于地球的第三宇宙速度
7．嫦娥四号探测器成功发射，实现了人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹。已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（　　）
A．周期为 B．角速度为
C．向心加速度为 D．动能为
8．宇宙中有一半径为R的星球，宇航员站在该星球上离星球表面h高处以速度v平行星球表面抛出一质量为m的小球，测得小球的水平位移为x，这一平抛运动的空间范围很小，可不计重力加速度的变化．下列判断正确的是（ ）
A．在该星球表面上以的初速度水平抛出一物体，物体将不再落回星球表面
B．在该星球表面上以的初速度水平抛出一物体，物体将落回星球表面
C．绕距离该星球表面高为R运行的卫星的向心加速度为
D．绕该星球表面附近运行的卫星的周期为
9．当人造卫星进入轨道做匀速圆周运动后，下列叙述中不正确的是（　　）
A．地球球心都在卫星的轨道平面内
B．卫星运动速度不超过
C．卫星内的物体仍受重力作用，并可用弹簧秤直接测出所受重力的大小
D．卫星运行时的向心加速度等于卫星轨道所在处的重力加速度
10．若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球的18倍，半径是地球的2倍，这行星的第一宇宙速度为（　　 ）
A．16km/s B．24km/s C．32km/s D．72km/s
11．国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其椭圆轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km，在该处其加速度大小为a1；1984年4月8日成功发射的东方红二号，运行在高度约为35786km的地球同步轨道上，其加速度大小为a2，固定在地球赤道表面的物体随地球一起自转的加速度为a3，则下列说法正确的是（　　）
A．
B．根据需要，东方红二号可以通过井冈山的正上方
C．东方红一号在远地点的运行速度大于7.9km/s小于11.2km/s
D．若要东方红一号在近地点高度绕地球做匀速圆周运动则，需让其在通过近地点时减速
12．关于地球同步通讯卫星，下列说法中不正确的是（ ）
A．它运行的线速度介于7.9km/s和11.2km/s之间
B．各国发射的这种卫星轨道半径都一样
C．它运行的线速度一定小于7.9km/s
D．它一定在赤道上空运行
13．土星外层上有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度ν与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断
A．若v∝，则该层是土星的一部分 B．若v2∝R，则该层是土星的一部分
C．若v∝R，则该层是土星的卫星群 D．若v2∝，则该层是土星的卫星群
14．如图所示，地球和月球的其中一个拉格朗日点位于地球和月球连线上地球与月球之间，在该点，卫星可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做圆周运动。已知地心与月心的距离为，卫星与月球中心的距离为，月球、卫星绕地球运动的加速度大小分别为、，线速度大小分别为、，周期分别为、，则下列说法正确的是（　　）
A．由开普勒第三定律得
B．且
C．卫星在点受到两个力的作用，两个力的大小相等，方向相同
D．在月球和地球所在直线上，除还应该有两个这样的点，能够让卫星载几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做圆周运动
15．木星是太阳系中最大的行星，质量约为太阳的千分之一、地球质量的318倍，半径约为地球半径的倍，自转周期约10小时，公转轨道半径约为地球的倍，地球同步轨道卫星轨道距地球球心的距离为地球半径的倍。下列说法正确的是（　　）
A．太阳分别与地球、木星的中心连线在相等时间内扫过的面积相等
B．木星表面的重力加速度大约为地球表面重力加速度的倍
C．地球上的“一年”大于木星上的“一年”
D．木星的同步轨道在木星内部，所以木星不存在同步轨道
二、填空题（共4题）
16．v=7.9 km/s 是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动必须具有 的速度，叫做__________速度．v=11.2km/s 是物体可以挣脱地球引力束缚， 成为绕太阳运行的人造行星的速度，叫做__________速度．v=16.7km/s 是使 物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去的速度，叫做__________速度．
17．航天员王亚平曾在“天宫一号”内做了如图所示实验：长度为30cm的细线一端固定，另一端系质量为50g的小球，在最低点给小球一个初速度，小球将在竖直平面内作匀速圆周运动。稳定后，它在15s内共转了30圈，则小球在最低点时，绳子的拉力____N(取π2=10 )。如果在最高点恰好剪断细绳，则小球将会是下列二种运动中的哪一种（填A或B)______
A．沿最高点切线方向做匀速直线运动
B．沿原圆周轨道继续匀速圆周运动
18．随着科学技术的发展，人类已经实现了载人航天飞行，试回答下列问题∶
（1）载人航天飞船做近地飞行时的速度约为_____________km/s（已知地球半径R地=6400km，地球表面重力加速度g= 10m/s2）。
（2）航天飞船进入距地球表面3R地的轨道绕地球做圆周运动时，质量为64kg的宇航员的视重为_______ N； 实际所受重力为_____N。
19．宇航员在某星球表面以大小为2.0m/s的初速度水平抛出一物体，并记录下物体的运动轨迹，如图所示，O点为抛出点。若该星球半径为4000km，万有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2·kg－2，则该星球表面的重力加速度为___________ ，该星球的第一宇宙速度为____________。
三、综合题（共4题）
20．天宫一号和神州八号分别于2011年9月29日和11月1日成功发射，并在空间完成交会对接，实现中国载人航天工程的一个新的跨越。天宫一号由长征运载火箭将其送入近地点为A，远地点为B的椭圆轨道上，实施变轨后，进入预定圆轨道，其简化的模拟轨道如图所示。假设近地点A距地面高度为h，飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用的时间为t，地球表面的重力加速度为g，地球半径R，试求：
（1）天宫一号在近地点A的加速度aA大小；
（2）天宫一号在预定圆轨道上飞行的速度v的大小。
21．假设某星球表面上有一倾角为的固定斜面，一质量为的小物块从斜面底端以速度9m/s沿斜面向上运动，小物块运动1.5s时速度恰好为零。已知小物块和斜面间的动摩擦因数为0.25，该星球半径为 。（，）试求：
（1）该星球表面上的重力加速度g的大小。
（2）该星球的第一宇宙速度。
22．一颗质量为m的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星到地心的距离为r，已知引力常量G、地球质量M和地球半径R，求∶
(1)地球对卫星的万有引力的大小；
(2)卫星的速度大小；
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．C
3．D
4．A
5．B
6．C
7．D
8．A
9．C
10．B
11．D
12．A
13．D
14．D
15．B
16． 第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度
17． 2.4 A
18． 8 0 40
19． 4.0m/s2 4.0km/s
20．(1)；(2)
21．（1）；（2）
22．(1)；(2)
23．（1）；（2）；（3）变小
答案第1页，共2页