7.4宇宙航行 同步练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 7.4宇宙航行 同步练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-27 09:17:07 | ||
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文档简介
人教版必修第二册 7.4 宇宙航行
一、单选题
1．为探究地球表面万有引力与重力的关系，一科学爱好者用同一弹簧测力计分别在地面的不同纬度位置测量一质量为m的物体所受的重力。假设在两极时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F1，在赤道上时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F2。地球自转角速度为ω，设地球为标准的球体，半径为R，质量为M，引力常量为G．则以下表达式正确的是（ ）
A． B．
C． D．
2．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
3．假设人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，当卫星绕地球运动的圆周半径增大到原来的2倍时，则有（ ）
A．卫星需要的向心力将减小到原来的
B．卫星需要的向心力将减小到原来的
C．卫星运动的线速度将增大到原来的
D．卫星运动的线速度将减小到原来的
4．“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
5．北京时间2021年10月16日，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成交会对接，3名宇航员顺利进入“天和”核心舱。飞船发射并实现对接的过程可简化为下图所示，轨道I为近地圆轨道，II是绕地球运行的椭圆轨道，III是空间站绕地球运行的圆轨道。A、B分别为椭圆轨道II的远地点和近地点，已知A、B之间的距离为2L，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．飞船在轨道II上运行时，经过A点时的机械能大于B点的机械能
B．飞船从轨道II变轨到轨道III时，需要减速
C．空间站的运行周期为
D．飞船在轨道I和轨道II上运行的速度比
6．2021年9月7日，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功将高分五号02星发射升空。该卫星运行于太阳同步轨道上，该轨道平面与地球赤道平面接近垂直，轨道接近圆形，轨道高度小于1000千米。高分五号02星特殊的轨道设计，可使其每天的同一时间通过某城市上空一次。2015年发射的高分四号卫星为地球同步轨道卫星，轨道高度约为3.6万千米。关于这两颗卫星的说法错误的是（ ）
A．高分五号02星运行的线速度大于高分四号卫星的
B．高分四号卫星运行的周期是高分五号02星的整数倍
C．两卫星从相距最近到下次相距最近可能经历12小时
D．高分四号卫星可实现对全球大部分地区的观测
7．据国家航天局消息，2021年11月8日，“天问一号”火星环绕器成功实施第五次近火制动，准确进入遥感使命轨道，开展火星全球遥感探测。综合考虑环绕器全球遥感探测、火星车中继通信需求，工程研制团队优化了轨道设计，确定了周期约7.08小时的遥感轨道方案。假设“天问一号”环绕器绕火星做匀速圆周运动，已知火星质量为地球质量的。“天问一号”环绕器绕火星运动的线速度与地球同步卫星绕地球运动的线速度的比值约为（ ）
A． B． C． D．
8．关于地球宇宙速度，下列说法中正确的是（ ）
A．第一宇宙速度是使人造地球卫星绕地球运行的最大发射速度
B．第一宇宙速度跟地球的质量、半径都无关
C．第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小运行速度
D．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
9．2020年5月7日，出现超级月亮景观，从科学定义而言，叫作近地点满月更为准确。当满月从地平线升起时，我们看到的月亮似乎比它升到近地点天顶时更大、更明亮。如图所示，月球的绕地运动轨道实际上是一个偏心率很小的椭圆，则（ ）
A．月球运动到远地点时的速度最大
B．月球运动到近地点时的加速度最小
C．月球由近地点向远地点运动的过程，月球的机械能减小
D．月球的半长轴大于同步卫星的轨道半径
10．天文学家发现了迄今离地球最近的“孪生星球”——行星，其围绕一颗恒星转动，周期为368天，该行星直径约为地球的1.6倍，与恒星之间的距离与日、地距离相近。某学生查阅资料得地球的直径大约为，地球与太阳间的距离大约为，引力常量为G，天体的运动近似为圆周运动，根据以上信息，以下说法正确的是（ ）
A．可求出该恒星的质量
B．可求出行星的质量
C．若在该行星发射卫星则可求出最小的发射速度
D．若有一卫星绕该行星运转周期为T，则可求出行星的密度
11．2020年7月23日我国成功发射了火星探测卫星“天问一号”，标志着我国深空探测进入了新的领域。“天问一号”从地球飞向火星时的转移轨道又叫霍曼转移轨道。霍曼转移轨道是与火星和地球公转轨道均相切的椭圆轨道，其切点分别为P与Q，如题图所示。则（ ）
A．“天问一号”从霍曼转移轨道P点要加速才可能进入火星公转轨道
B．“天问一号”在霍曼转移轨道P点速度大于其在Q点的速度
C．“天问一号”在霍曼转移轨道P点加速度大于其在Q点的加速度
D．“天问一号”在霍曼转移轨道运动时，其机械能逐渐变大
12．P1、P2为相距遥远的两颗半径相同的行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1、s2做匀速圆周运动。图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与r2的反比关系，它们左端点的横坐标相同。则（ ）
A．P1的质量比P2的大
B．s1的向心力比s2的大
C．s1的公转周期比s2的大
D．P1的“第一宇宙速度”比P2的小
13．2021年10月16日零时23分神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，零时33分载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将3名航天员送入太空。如图所示，曲线Ⅰ是绕地球做匀速圆周运动的十三号载人飞船的轨道，其半径为R；曲线Ⅱ是一颗绕地球做椭圆运动的卫星的轨道，O点为地球球心，为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，已知载人飞船和卫星的周期相等，引力常量为G，地球质量为M，下列说法正确的是（ ）
A．椭圆轨道的长轴长度为R
B．若飞船在轨道的加速度大小为，卫星在轨道B点加速度大小为，则
C．若飞船在Ⅰ轨道的速率为，卫星在Ⅱ轨道A点的速率为，则
D．飞船与卫星在Ⅰ、Ⅱ轨道交点处受到的地球引力大小相等
14．新京报2021年2月10日晚报道：经历200余天的飞行，跋涉4.75亿千米，在距离火星400千米处成功的一脚刹车，中国自主研发的火星探测器“天问一号”顺利进入火星轨道。与地球相比，火星半径约为地球的一半，质量约为地球的，公转半径约为地球的1.5倍，下列说法正确的是（ ）
A．火星绕太阳公转的线速度约为地球绕太阳公转线速度的1.5倍
B．火星绕太阳运行的公转周期约为地球绕太阳公转周期的1.8倍
C．火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的2倍
D．火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的
15．2021年5月15日7时18分，“天问一号”火星探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预定着陆区，我国首次火星探测任务取得成功。着陆前曾经在周期为T的椭圆形停泊轨道绕火星运行，此轨道与火星表面的最近距离为d1，最远距离为d2。已知火星半径为R，则火星表面处自由落体的加速度为（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题
16．物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，其大小是_________。
17．地球的第一宇宙速度为________，第二宇宙速度为________，第三宇宙速度为________。
18．如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径等于地球半径），c为地球的同步卫星，则
a、b、c的周期关系为______；a、b、c的向心加速度大小关系为______；a、b、c的线速度大小关系为______。
三、解答题
19．1995年人类在太阳系以外首次发现绕恒星公转的行星,此后,又相继发现了一百五十多颗在太阳系以外的行星。检测出这些太阳系以外的行星的原理可以理解为：质量为M的恒星和质量为m的行星(M>m),在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着。如图所示,我们认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动(图中没有表示出恒星,且恒星不在C点)。设引力常量为G，恒星以及行星的大小忽略不计，其他天体对它们的影响不计，行星在轨道上逆时针公转,恒星与行星间的万有引力为行星做圆周运动提供向心力。
(1)恒星、行星、点C之间的位置关系如何 简单说明理由。
(2)求恒星和C点之间的距离、行星的速率v和恒星的速率v'。
20．如图所示，“天舟”与“天宫”对接后的组合体沿圆形轨道运行。经过时间t，组合体绕地球转过的角度为（弧度），地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转。求：
（1）地球质量M；
（2）组合体运动的周期T；
（3）组合体所在圆轨道离地面高度H。
21．宇航员乘坐航天飞船，经过多次变轨最后登上月球。宇航员在月球表面将一个质量为m的铅球从距表面高度为h处以水平速度抛出，测量其落点与抛出点的水平位移为x。已知月球半径为R。求：
（1）若宇航员以速度竖直向上抛出该物体，则上升的最大高度H为多少？
（2）要在月球表面发射一颗绕月球做匀速圆周运动的卫星，其发射速度至少是多少？
22．用m表示地球通信卫星（同步卫星）的质量，h表示它离地面的高度，表示地球的半径，表示地球表面的重力加速度，表示地球自转的角速度，则通信卫星所受到的地球对它的万有引力的大小是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
2．D
3．B
4．D
5．C
6．D
7．C
8．D
9．D
10．A
11．A
12．A
13．C
14．B
15．A
16．7.9
17． 7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s
18．
19．（1）恒星和行星实际上组成了双星系统,即恒星、行星、点C在一条直线上,恒星和行星都绕C点做匀速圆周运动,恒星的轨道半径相对较小,相对位置如图所示 ；（2），，
20．（1）（2）（3）
21．（1）；（2）
22．或者
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．为探究地球表面万有引力与重力的关系，一科学爱好者用同一弹簧测力计分别在地面的不同纬度位置测量一质量为m的物体所受的重力。假设在两极时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F1，在赤道上时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F2。地球自转角速度为ω，设地球为标准的球体，半径为R，质量为M，引力常量为G．则以下表达式正确的是（ ）
A． B．
C． D．
2．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
3．假设人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，当卫星绕地球运动的圆周半径增大到原来的2倍时，则有（ ）
A．卫星需要的向心力将减小到原来的
B．卫星需要的向心力将减小到原来的
C．卫星运动的线速度将增大到原来的
D．卫星运动的线速度将减小到原来的
4．“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
5．北京时间2021年10月16日，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成交会对接，3名宇航员顺利进入“天和”核心舱。飞船发射并实现对接的过程可简化为下图所示，轨道I为近地圆轨道，II是绕地球运行的椭圆轨道，III是空间站绕地球运行的圆轨道。A、B分别为椭圆轨道II的远地点和近地点，已知A、B之间的距离为2L，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．飞船在轨道II上运行时，经过A点时的机械能大于B点的机械能
B．飞船从轨道II变轨到轨道III时，需要减速
C．空间站的运行周期为
D．飞船在轨道I和轨道II上运行的速度比
6．2021年9月7日，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功将高分五号02星发射升空。该卫星运行于太阳同步轨道上，该轨道平面与地球赤道平面接近垂直，轨道接近圆形，轨道高度小于1000千米。高分五号02星特殊的轨道设计，可使其每天的同一时间通过某城市上空一次。2015年发射的高分四号卫星为地球同步轨道卫星，轨道高度约为3.6万千米。关于这两颗卫星的说法错误的是（ ）
A．高分五号02星运行的线速度大于高分四号卫星的
B．高分四号卫星运行的周期是高分五号02星的整数倍
C．两卫星从相距最近到下次相距最近可能经历12小时
D．高分四号卫星可实现对全球大部分地区的观测
7．据国家航天局消息，2021年11月8日，“天问一号”火星环绕器成功实施第五次近火制动，准确进入遥感使命轨道，开展火星全球遥感探测。综合考虑环绕器全球遥感探测、火星车中继通信需求，工程研制团队优化了轨道设计，确定了周期约7.08小时的遥感轨道方案。假设“天问一号”环绕器绕火星做匀速圆周运动，已知火星质量为地球质量的。“天问一号”环绕器绕火星运动的线速度与地球同步卫星绕地球运动的线速度的比值约为（ ）
A． B． C． D．
8．关于地球宇宙速度，下列说法中正确的是（ ）
A．第一宇宙速度是使人造地球卫星绕地球运行的最大发射速度
B．第一宇宙速度跟地球的质量、半径都无关
C．第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小运行速度
D．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
9．2020年5月7日，出现超级月亮景观，从科学定义而言，叫作近地点满月更为准确。当满月从地平线升起时，我们看到的月亮似乎比它升到近地点天顶时更大、更明亮。如图所示，月球的绕地运动轨道实际上是一个偏心率很小的椭圆，则（ ）
A．月球运动到远地点时的速度最大
B．月球运动到近地点时的加速度最小
C．月球由近地点向远地点运动的过程，月球的机械能减小
D．月球的半长轴大于同步卫星的轨道半径
10．天文学家发现了迄今离地球最近的“孪生星球”——行星，其围绕一颗恒星转动，周期为368天，该行星直径约为地球的1.6倍，与恒星之间的距离与日、地距离相近。某学生查阅资料得地球的直径大约为，地球与太阳间的距离大约为，引力常量为G，天体的运动近似为圆周运动，根据以上信息，以下说法正确的是（ ）
A．可求出该恒星的质量
B．可求出行星的质量
C．若在该行星发射卫星则可求出最小的发射速度
D．若有一卫星绕该行星运转周期为T，则可求出行星的密度
11．2020年7月23日我国成功发射了火星探测卫星“天问一号”，标志着我国深空探测进入了新的领域。“天问一号”从地球飞向火星时的转移轨道又叫霍曼转移轨道。霍曼转移轨道是与火星和地球公转轨道均相切的椭圆轨道，其切点分别为P与Q，如题图所示。则（ ）
A．“天问一号”从霍曼转移轨道P点要加速才可能进入火星公转轨道
B．“天问一号”在霍曼转移轨道P点速度大于其在Q点的速度
C．“天问一号”在霍曼转移轨道P点加速度大于其在Q点的加速度
D．“天问一号”在霍曼转移轨道运动时，其机械能逐渐变大
12．P1、P2为相距遥远的两颗半径相同的行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1、s2做匀速圆周运动。图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与r2的反比关系，它们左端点的横坐标相同。则（ ）
A．P1的质量比P2的大
B．s1的向心力比s2的大
C．s1的公转周期比s2的大
D．P1的“第一宇宙速度”比P2的小
13．2021年10月16日零时23分神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，零时33分载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将3名航天员送入太空。如图所示，曲线Ⅰ是绕地球做匀速圆周运动的十三号载人飞船的轨道，其半径为R；曲线Ⅱ是一颗绕地球做椭圆运动的卫星的轨道，O点为地球球心，为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，已知载人飞船和卫星的周期相等，引力常量为G，地球质量为M，下列说法正确的是（ ）
A．椭圆轨道的长轴长度为R
B．若飞船在轨道的加速度大小为，卫星在轨道B点加速度大小为，则
C．若飞船在Ⅰ轨道的速率为，卫星在Ⅱ轨道A点的速率为，则
D．飞船与卫星在Ⅰ、Ⅱ轨道交点处受到的地球引力大小相等
14．新京报2021年2月10日晚报道：经历200余天的飞行，跋涉4.75亿千米，在距离火星400千米处成功的一脚刹车，中国自主研发的火星探测器“天问一号”顺利进入火星轨道。与地球相比，火星半径约为地球的一半，质量约为地球的，公转半径约为地球的1.5倍，下列说法正确的是（ ）
A．火星绕太阳公转的线速度约为地球绕太阳公转线速度的1.5倍
B．火星绕太阳运行的公转周期约为地球绕太阳公转周期的1.8倍
C．火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的2倍
D．火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的
15．2021年5月15日7时18分，“天问一号”火星探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预定着陆区，我国首次火星探测任务取得成功。着陆前曾经在周期为T的椭圆形停泊轨道绕火星运行，此轨道与火星表面的最近距离为d1，最远距离为d2。已知火星半径为R，则火星表面处自由落体的加速度为（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题
16．物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，其大小是_________。
17．地球的第一宇宙速度为________，第二宇宙速度为________，第三宇宙速度为________。
18．如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径等于地球半径），c为地球的同步卫星，则
a、b、c的周期关系为______；a、b、c的向心加速度大小关系为______；a、b、c的线速度大小关系为______。
三、解答题
19．1995年人类在太阳系以外首次发现绕恒星公转的行星,此后,又相继发现了一百五十多颗在太阳系以外的行星。检测出这些太阳系以外的行星的原理可以理解为：质量为M的恒星和质量为m的行星(M>m),在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着。如图所示,我们认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动(图中没有表示出恒星,且恒星不在C点)。设引力常量为G，恒星以及行星的大小忽略不计，其他天体对它们的影响不计，行星在轨道上逆时针公转,恒星与行星间的万有引力为行星做圆周运动提供向心力。
(1)恒星、行星、点C之间的位置关系如何 简单说明理由。
(2)求恒星和C点之间的距离、行星的速率v和恒星的速率v'。
20．如图所示，“天舟”与“天宫”对接后的组合体沿圆形轨道运行。经过时间t，组合体绕地球转过的角度为（弧度），地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转。求：
（1）地球质量M；
（2）组合体运动的周期T；
（3）组合体所在圆轨道离地面高度H。
21．宇航员乘坐航天飞船，经过多次变轨最后登上月球。宇航员在月球表面将一个质量为m的铅球从距表面高度为h处以水平速度抛出，测量其落点与抛出点的水平位移为x。已知月球半径为R。求：
（1）若宇航员以速度竖直向上抛出该物体，则上升的最大高度H为多少？
（2）要在月球表面发射一颗绕月球做匀速圆周运动的卫星，其发射速度至少是多少？
22．用m表示地球通信卫星（同步卫星）的质量，h表示它离地面的高度，表示地球的半径，表示地球表面的重力加速度，表示地球自转的角速度，则通信卫星所受到的地球对它的万有引力的大小是多少？
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参考答案：
1．C
2．D
3．B
4．D
5．C
6．D
7．C
8．D
9．D
10．A
11．A
12．A
13．C
14．B
15．A
16．7.9
17． 7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s
18．
19．（1）恒星和行星实际上组成了双星系统,即恒星、行星、点C在一条直线上,恒星和行星都绕C点做匀速圆周运动,恒星的轨道半径相对较小,相对位置如图所示 ；（2），，
20．（1）（2）（3）
21．（1）；（2）
22．或者
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