第四章 第3节人类对太空的不懈探索（Word版含答案）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第二册第四章第3节人类对太空的不懈探索
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、单选题
1、 “嫦娥四号”探月飞船实现了月球背面软着陆，按计划我国还要发射“嫦娥五号”，执行月面采样返回任务。已知月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，地球和月球的质量分别为M1和M2，月球半径为R，月球绕地球公转的轨道半径为r，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．月球的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的
B．使飞船从地球飞向月球，地球上飞船的发射速度是地球的第一宇宙速度
C．采样返回时，使飞船从月球飞向地球，月球上飞船的发射速度为
D．采样返回时，使飞船从月球飞向地球，月球上飞船的发射速度应大于
2、 2021年6月3日，风云四号卫星在中国西昌卫星发射中心发射成功。若风云四号卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（ ）
A．卫星的运行速度为2πRT
B．地球表面的重力加速度为
C．地球的质量为
D．地球的第一宇宙速度为
3、 北斗卫星导航系统第三颗组网卫星（简称“三号卫星”）的工作轨道为地球同步轨道，设地球半径为R，“三号卫星”的离地高度为h，则关于地球赤道上静止的物体、地球近地环绕卫星和“三号卫星”的有关物理量，下列说法中正确的是（ ）
A．近地卫星与“三号卫星”的周期之比为
B．近地卫星与“三号卫星”的角速度之比为
C．赤道上物体与“三号卫星”的线速度之比为
D．赤道上物体与“三号卫星”的向心加速度之比为
4、 如图所示为“天问一号”火星探测器从地球奔向火星的运行轨道，探测器经地火转移轨道被火星捕获后，在火星捕获轨道围绕火星做椭圆运动，其中P点为远火点，Q点为近火点，在火星停泊轨道上进行适当的调整后运动到离轨着陆轨道。则（ ）
A．“天问一号”的发射速度应在地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，在停泊轨道上运行时的速度大于火星的第一宇宙速度
B．“天问一号”从地球无动力飞向火星的过程中，“天问一号”的势能增加，机械能增加
C．“天问一号”在捕获轨道上运行到Q点的速度一定大于其在停泊轨道上运行到Q点的速度
D．如要回收探测器，则探测器在停泊轨道上要减速才能进入地火转移轨道
5、 “北斗”卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统（CNSS），建成后的“北斗”卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星。对于其中的5颗同步卫星，下列说法中正确的是（ ）
A．地球对它们的吸引力一定相同 B．离地面的高度一定相同
C．运行的线速度大于第一宇宙速度 D．通过技术改进可以定点在北京上空
6、 2021年2月，我国“天问一号”火星探测器抵达环绕火星的轨道，正式开启火星探测之旅，如图“天问一号”进入火星停泊轨道2后，在近火点280千米。远火点5.9万千米，进行相关探测后再进入较低的椭圆轨道3开展科学探测。则“天问一号”（ ）
A．轨道2环绕周期比轨道3环绕周期小
B．轨道2近火点的加速度比轨道3近火点的加速度大
C．轨道2近火点的速率比轨道3近火点的速率大
D．轨道2近火点的机械能比轨道2远火点机械能大
7、 如图所示，a为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，b为近地轨道卫星，c为同步轨道卫星，d为高空探测卫星。若a、b、c、d绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则（ ）
A．a、b、c、d中，a的加速度最大
B．a、b、c、d中，b的线速度最大
C．a、b、c、d中，c的周期最大
D．a、b、c、d中，d的角速度最大
8、 宇宙飞船在半径为的轨道上运行，变轨后的半径为，。宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的（ ）
A．向心加速度变小 B．角速度变小 C．周期变大 D．线速度变大
9、 研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在相比（ ）
A．距地球的高度变大
B．向心加速度变大
C．线速度变大
D．加速度变大
10、北京时间2021年10月16日0时23分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入空间站。飞船的某段运动可近似为如图所示的情境，圆形轨道Ⅰ为空间站运行轨道，设圆形轨道Ⅰ的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球的自转周期为，椭圆轨道Ⅱ为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A点，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，下列说法正确的是（ ）
A．载人飞船若要进入轨道Ⅰ，需要在A点减速
B．根据题中信息，可求出地球的质量
C．载人飞船在轨道Ⅰ上机械能小于在轨道Ⅱ上的机械能
D．空间站在圆轨道Ⅰ上运行的周期与载人飞船在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期之比为
二、多选题
11、2021年9月16日，神舟十二号载人飞船与空间站天和核心舱在轨运行90天后成功实施分离，三名航天员在踏上回家之路前，完成了绕飞和径向交会对接试验，经过两小时的绕飞和三次姿态调整后，神舟十二号飞船来到节点舱的径向对接口正下方，从相距200m向相距19m靠近，飞船与核心舱的轨道半径分别为和，运行周期分别为和，下列说法正确的是（ ）
A．飞船靠近天和核心舱过程中，向心加速度逐渐增大
B．飞船靠近天和核心舱过程中，所在轨道处的重力加速度逐渐增大
C．交会对接试验过程中，飞船发动机需要提供飞船向前和指向核心舱的作用力
D．交会对接试验过程中应满足
12、2021年4月29日，长征五号B遥二运载火箭在中国文昌航天发射场发射升空，搭载空间站天和核心舱将其送入预定轨道，为后续关键技术验证和空间站组装建造顺利实施奠定了坚实基础。现假设核心舱将通过7次变轨，最终提升到远地点距离地面几千公里的椭圆轨道，变轨示意图如图所示。此次核心舱飞行中的所有变轨都是由核心舱自主完成的，核心舱在各椭圆轨道飞行（不变轨）过程中（ ）
A．过相切点时加速度a、线速度v大小相同
B．地球位于所有椭圆轨道的焦点上
C．测定每个椭圆轨道的运动周期就可以推知对应轨道的长轴之比
D．在不同轨道上，其与地球的连线在相同时间内扫过的面积相同
13、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
14、如图所示，、两颗卫星分别绕地球做圆轨道运动和椭圆轨道运动，、两点分别为卫星椭圆轨道的近地点、远地点。则（ ）
A．卫星的运行周期可能为1小时
B．卫星从点到的过程中，速度变化越来越快
C．两颗卫星受到地球的引力大小有时可能相等
D．卫星、与地心的连线在相同的时间内所扫过的面积相同
15、2021年6月17日，神舟十二号载人飞船成功与天和核心舱对接，3名航天员顺利进人天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。空间站绕地球做圆周运动的运行周期约为1.5h，则下列说法正确的是（ ）
A．神舟十二号的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
B．空间站绕地球做圆周运动的运行速度小于7.9km/s
C．宇航员站在天和核心舱地板上时对地板的压力等于零
D．神舟十二号可以通过先进入天和核心舱运行轨道，再从后面加速以实现与天和核心舱对接
三、解答题
16、把地球简化为一个质量均匀的球体，现有一个质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动，证明如果选择无穷远处引力势能为0，该卫星的引力势能为，其中M为地球质量，r为卫星到地心的距离，G为万有引力常数。
17、一颗在赤道上空运行的人造地球卫星，离地高度为h=3R（R为地球半径），已知地球同步卫星的离地高度大于h，地球表面的重力加速度为g，则：
(1)该卫星绕地球运行的周期是多大；
(2)卫星的运动方向与地球自转方向相同，已知地球自转周期为T0，某一时刻卫星通过赤道上某建筑物的正上方，再经过多长时间它又一次出现在该建筑物正上方？
2021-2022学年鲁科版（2019）必修第二册第四章第3节人类对太空的不懈探索（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D B A C B C B D A D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AC BC AC BC BC
三、解答题
16、设卫星从距地心r位置运动到无穷远的过程中，万有引力做功为W，则
根据功能关系，有
其中
可得距地心r处卫星的引力势能为
17、(1) ；(2)
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