7.4宇宙航行 同步练习（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 7.4宇宙航行 同步练习（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 475.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-10 22:24:08 | ||
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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
1．两颗人造卫星a、b绕地球作匀速圆周运动，轨道半径之比为，则a和b的运动速率和周期之比分别为（ ）
A．， B．，
C．， D．，
2．如图，我国发射的“高分五号”卫星，其轨道离地高度约为705km，而“高分四号”的轨道离地约为36000km。它们均绕地球做匀速圆周运动，则“高分五号”比“高分四号”小的物理量是（ ）
A．周期 B．角速度 C．线速度 D．加速度
3．2021年7月和10月，SpaceX公司星链卫星两次侵入中国天宫空间站轨道，为保证空间站内工作的三名航天员生命安全，中方不得不调整轨道高度，紧急避碰。其中星链号卫星，采取连续变轨模式接近中国空间站，中国发现且规避后，该卫星轨道又重新回到正常轨道。已知中国空间站在高度390千米附近的近圆轨道，轨道倾角，而星链卫星在高度为550千米附近的近圆轨道，倾角为。已知地球半径为，引力常量为。下列说法正确的是（ ）
A．中国空间站的运行速度约为11.68千米/秒
B．由题目所给数据可以计算出地球的密度
C．星链卫星在正常圆轨道需减速才能降到中国空间站所在高度
D．星链卫星保持轨道平面不变，降至390公里附近圆轨道时，其速度与中国空间站速度接近，不会相撞（轨道倾角是指卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角）
4．有关行星和卫星运动的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆
B．开普勒三定律只适应于行星，不适应于卫星
C．地球同步卫星的周期与地球自转周期一定相同
D．地球上卫星的发射速度必须大于等于第一宇宙速度
5．宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上．已知引力常量为G.关于宇宙四星系统，下列说法错误的是（ ）
A．四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动
B．四颗星的轨道半径均为
C．四颗星表面的重力加速度均为
D．四颗星的周期均为
6．已知地球同步卫星到地球中心的距离为4.24×107m，地球自转的角速度为7.29×10－5rad/s，地面的重力加速度为9.8m/s2，月球到地球中心的距离为3.84×108m，假设地球上有一棵苹果树笔直长到了接近月球那么高，则当苹果脱离苹果树后，将（ ）
A．沿着树干落向地面
B．将远离地球，飞向宇宙
C．成为地球的“苹果月亮”
D．成为地球的同步“苹果卫星”
7．2020年7月，我国用长征运载火箭将“天问一号”探测器发射升空，探测器在星箭分离后，进入地火转移轨道，如图所示，2021年5月在火星乌托邦平原着陆。则探测器（ ）
A．与火箭分离时的速度小于第一宇宙速度
B．绕火星运行时在探测轨道上的周期最小
C．每次经过P点时的速度相等
D．绕火星运行时在不同轨道上与火星的连线每秒扫过的面积相等
8．如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同
B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同
C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同加速度
9．2021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
10．2020年11月24日，长征五号遥五运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入轨道，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），测出其飞行周期T，已知引力常量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．月球的第一宇宙速度为 D．月球表面的重力加速度为
11．北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，其空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。这30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星的轨道高度约为2.15×104km，静止轨道卫星的轨道高度约为3.6×104km。下列说法正确的是（ ）
A．中轨道卫星的周期一定小于静止轨道卫星的周期
B．中轨道卫星的加速度一定小于静止轨道卫星的加速度
C．中轨道卫星的速度一定小于静止轨道卫星的速度
D．中轨道卫星的轨道平面与地球赤道平面一定重合
12．天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了双星系统，如图所示，它由可见星A和不可见的暗星B构成，两星视为质点，其质量分别为和。不考虑其他天体的影响，AB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，引力常量为G，下列说法错误的是（ ）
A．A和B两行星的角速度相同
B．可见星A和暗星B的半径大小与其质量有关
C．暗星B的速率与可见星A速率的比值为
D．可见星A和暗星B的线速度大小相等，方向相反
13．由于通信和广播方面的需要，许多国家发射了地球同步卫星，这此卫星的（ ）
A．质量可以不同 B．轨道半径可以不同
C．轨道平面可以不同 D．速度可以不同
14．我国探月工程中相继发射了“嫦娥一 号”和“嫦娥二号”两颗卫星，其中“嫦娥一 号”卫星在离月球表面200km高度的极月圆轨道绕月球飞行。“嫦娥二号”卫星环绕月球飞行的轨道高度为100 km。与“嫦娥一号 ”相比”，“嫦娥二号”的（ ）。
A．加速度较小 B．速度较小 C．角速度较小 D．周期较短
15．2021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
二、填空题
16．地球的第一宇宙速度为________，第二宇宙速度为________，第三宇宙速度为________。
17．人造地球卫星
（1）______年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功.______年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功．为我国航天事业作出特殊贡献的科学家______被誉为“中国航天之父”；
（2）地球同步卫星的特点
地球同步卫星位于______上方高度约______处，因______，也称静止卫星．地球同步卫星与地球以______的角速度转动，周期与地球自转周期______。
18．科学家通过天文观测发现太阳系外有一恒星，并测得有一行星绕该恒星一周的时间为50年，行星与恒星的距离为地球到太阳距离的20倍。假定该行星绕恒星的公转轨道和地球绕太阳的公转轨道都是圆周，则该行星与地球的公转速度之比为______，该恒星与太阳的质量之比为______。
三、解答题
19．在未来的“星际穿越”中，宇航员发现了一颗未知星球。
（1）若宇航员驾驶飞船绕星球表面做匀速圆周运动，运动一周所需时间为T，把星球看作质量均匀的球体，已知万有引力常量为G，求星球的密度；
（2）宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球由距星球表面高h（h远小于星球半径）处由静止释放，小钢球经过时间t落到星球表面，若该星球的半径为R，引力常量为G，求该星球的第一宇宙速度。
20．某同学在解决一个物理问题的过程中，计算出一颗人造地球卫星绕地球做圆周运动的周期是80min。你觉得该同学的答案合理吗 请说明理由。
21．据媒体报道，“神舟九号”飞船于2012年6月24日与“天宫一号”目标飞行器展开手控交会对接。“天宫一号”目标飞行器，是我国自主研制的全新的载人飞行器，计划在轨道上的工作运行时间为2年，它可以与载人飞船进行多次对接。已知“天宫一号”飞行器质量为m，运行高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。求：
（1）“天宫一号”受到地球的万有引力大小；
（2）“天宫一号”的运行周期。
22．2019年4月10日，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接拍摄到黑洞的照片如图所示。黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c）。若黑洞的质量为M，半径为R，引力常量为G，其逃逸速度公式为。如果天文学家观测到一天体以速度v绕某黑洞做半径为r的匀速圆周运动，求：
(1)黑洞的质量？
(2)黑洞的最大半径？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
由合力提供向心力得
联立解得
，
故ABD错误，C正确。
故选C。
2．A
【解析】
【详解】
设质量为m的卫星绕地球做周期为T、速度大小为v、加速度大小为a、角速度大小为ω的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
分别解得
因为“高分五号”的轨道半径比“高分四号”的轨道半径小，所以“高分五号”的线速度、角速度和加速度比“高分四号”的线速度、角速度和加速度大，“高分五号”的周期比“高分四号”的周期小。
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
A．中国空间站在地球的万有引力作用下绕地球做匀速圆周运动，其速度不可能大于第一宇宙速度，A错误；
B．根据万有引力提供向心力，可得
根据题意，可以知道轨道半径、引力常量G，不知道运行周期或线速度角速度等，不能能求出地球质量，则不能求解地球的密度，B错误；
C．星链卫星在高轨道运行，在正常圆轨道需减速降轨做近心运动后才能降到中国空间站所在高度，C正确；
D．星链卫星保持轨道平面不变，降至390公里附近圆轨道时，其速度与中国空间站速度接近，由于二者并不是在同一轨道平面上且保持绕行方向相同，所以存在相撞的可能，故D错误。
4．C
【解析】
【详解】
A.所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，A错误；
B.开普勒三定律不只适应于行星，也适应于卫星，B错误；
C.地球同步卫星的周期与地球自转周期相同,均为24小时，C错误；
D.第一宇宙速度是最小的发射速度, 地球上卫星的发射速度必须大于等于第一宇宙速度,但必须小于第二宇宙速度,D错误．
故选D。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．四星系统中任一颗星体均在其他三颗星体的万有引力作用下，合力方向指向对角线的交点，围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，由几何知识可得轨道半径均为，故A正确，B错误；
C．在星体表面，根据万有引力等于重力，可得
解得
故C正确；
D．由万有引力定律和向心力公式得
故D正确．
此题选择错误选项，故选B。
6．B
【解析】
【详解】
苹果刚脱落瞬间，与地球由相同的角速度，此时的线速度为
故苹果将飞向宇宙。
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
A．与火箭分离时即脱离地球束缚进入太阳系，由近地圆轨道做离心运动，速度应大于第一宇宙速度，故A错误；
B．由图可得，绕火星运行时在探测轨道上的轨道半径最小，则由开普勒第三定律知在探测轨道上的周期最小，故B正确；
C．捕获轨道、停泊轨道、探测轨道经过P点的速度分别为、、，从捕获轨道到停泊轨道再到探测轨道探测器在做近心运动，经过P点是加速度不变，曲率半径在减小，所以三者速度关系
故C错误；
D．由开普勒第二定律可知，绕火星运行时在同一轨道上与火星的连线每秒扫过的面积相等，故D错误。
故选B。
8．A
【解析】
【详解】
A．不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P点所受万有引力相同，由牛顿第二定律可知，在P点的加速度都相同，A正确；
B．卫星从轨道1变到轨道2，要点火加速，故卫星在轨道1上P点的速度小于卫星在轨道2上P点的速度，B错误；
C．卫星在轨道1上不同位置所受万有引力不同，其加速度不相同，C错误；
D．卫星在轨道2上不同位置所受万有引力大小虽然相同，但是方向不同，故加速度不同，D错误。
故选A。
9．B
【解析】
【详解】
A．卫星的运行速度为
A错误；
B．根据
而
整理可得
B正确；
C．根据
可得地球的质量
C错误；
D．根据
可得地球的第一宇宙速度
D错误。
故选B
10．C
【解析】
【详解】
A．嫦娥五号绕月球飞行的线速度
A错误；
B．嫦娥五号在环月轨道飞行时由万有引力提供向心力
解得
B错误；
C．对月球附近的近月卫星有
解得
C正确；
D．月球表面的重力等于万有引力
解得
D错误；
故选C。
11．A
【解析】
【详解】
ABC. 卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律
解得
， ，
由于中轨道卫星的轨道半径小于静止轨道卫星的轨道半径，故可知中轨道卫星的周期一定小于静止轨道卫星的周期，中轨道卫星的加速度一定大于静止轨道卫星的加速度，中轨道卫星的速度一定大于静止轨道卫星的速度，选项A正确，BC错误；
D. 中轨道卫星的轨道平面只需要过地心，不需要一定与地球赤道平面重合，选项D错误；
故选A。
12．D
【解析】
【详解】
A．由双星系统特点可知，两者角速度相同，故A正确；
B．因为两者之间的万有引力提供他们的向心力，即
所以
故B正确；
CD．因为双星系统可看成两星绕同一点同轴转动模型，故线速度满足
所以
故C正确，D错误。
故选D。
13．A
【解析】
【详解】
AB．因为同步卫星要和地球自转同步，即这些卫星周期相同，根据万有引力提供向心力得
所以轨道半径必须固定，由上式可知，卫星质量与卫星的运动及周期无关，所以卫星质量可以不同，故A正确，B错误；
C．地球同步轨道卫星只能定点在赤道上空，所以轨道平面相同，故C错误；
D．由
可知，同步卫星的速度大小相同，故D错误。
故选A。
14．D
【解析】
【详解】
A．在环绕月球飞行的轨道上，根据万有引力等于合力可得
整理可得，加速度为
可知，轨道半径越小，即轨道高度越小，加速度越大。因此“嫦娥二号”的加速度较大，故A错误；
B．在环绕月球飞行的轨道上，根据万有引力等于向心力可得
整理可得，速度为
可知，轨道半径越小，即轨道高度越小，速度越大。因此“嫦娥二号”的速度较大，故B错误；
C．在环绕月球飞行的轨道上，根据万有引力等于向心力可得
整理可得，角速度为
可知，轨道半径越小，即轨道高度越小，角速度越大。因此“嫦娥二号”的角速度较大，故C错误；
D．在环绕月球飞行的轨道上，根据万有引力等于向心力可得
整理可得，周期为
可知，轨道半径越小，即轨道高度越小，周期越短。因此“嫦娥二号”的周期较短，故D正确。
故选D。
15．D
【解析】
【详解】
A．绕地球做圆周运动的卫星，由
得
可知轨道半径越大，卫星线速度越小，由题意可知，高分五号02星与地球同步卫星相比，运行轨道半径较小，所以线速度较大，故A正确，不符合题意；
B．高分五号02星每天同一时间通过某城市上空一次，说明地球自转一圈时卫星恰好转了整数圈（比如14圈），高分四号卫星为地球同步轨道卫星，说明地球自转一圈时卫星恰好也转了1圈，则高分四号卫星的运行周期是高分五号02星的整数倍，故B正确，不符合题意；
C．若24小时是高分五号02星周期的奇数倍，如13，则从相距最近经12小时，高分四号卫星转了半圈，高分五号02星转了5圈，再次相距最近，故C正确，不符合题意；
D．高分四号卫星为地球同步轨道卫星，相对地球静止，只能观测地球的部分地区，故D错误，符合题意。
故选D。
16． 7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s
【解析】
【详解】
[1]地球的第一宇宙速度为，又称环绕速度。
[2]第二宇宙速度为。
[3]第三宇宙速度为。
17． 1957 1970 钱学森 赤道 36000km 相对地面静止 相同 相同
【解析】
【详解】
略
18． 2：5 16：5
【解析】
【详解】
[1]根据线速度与周期的关系，得
[2]根据万有引力提供向心力
得
所以
19．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由万有引力提供向心力有
得
由
得
（2）由钢球做自由落体运动有
设星球的重力加速度为g0，第一宇宙速度为v，则有
由重力提供圆周运动的向心力
即
20．不合理，见解析
【解析】
【分析】
【详解】
同学的答案不合理
根据
近地卫星时
解得
所以该同学的答案不合理
21．（1）；（2）。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由万有引力定律可知，地球对“天宫一号”的引力为
又因为
联立解得：；
（2）运行时因向心力由万有引力提供，有
解得：。
22．(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)根据万有引力提供向心力有
得黑洞的质量
(2)根据逃逸速度公式
解得
即黑洞的最大半径
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．两颗人造卫星a、b绕地球作匀速圆周运动，轨道半径之比为，则a和b的运动速率和周期之比分别为（ ）
A．， B．，
C．， D．，
2．如图，我国发射的“高分五号”卫星，其轨道离地高度约为705km，而“高分四号”的轨道离地约为36000km。它们均绕地球做匀速圆周运动，则“高分五号”比“高分四号”小的物理量是（ ）
A．周期 B．角速度 C．线速度 D．加速度
3．2021年7月和10月，SpaceX公司星链卫星两次侵入中国天宫空间站轨道，为保证空间站内工作的三名航天员生命安全，中方不得不调整轨道高度，紧急避碰。其中星链号卫星，采取连续变轨模式接近中国空间站，中国发现且规避后，该卫星轨道又重新回到正常轨道。已知中国空间站在高度390千米附近的近圆轨道，轨道倾角，而星链卫星在高度为550千米附近的近圆轨道，倾角为。已知地球半径为，引力常量为。下列说法正确的是（ ）
A．中国空间站的运行速度约为11.68千米/秒
B．由题目所给数据可以计算出地球的密度
C．星链卫星在正常圆轨道需减速才能降到中国空间站所在高度
D．星链卫星保持轨道平面不变，降至390公里附近圆轨道时，其速度与中国空间站速度接近，不会相撞（轨道倾角是指卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角）
4．有关行星和卫星运动的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆
B．开普勒三定律只适应于行星，不适应于卫星
C．地球同步卫星的周期与地球自转周期一定相同
D．地球上卫星的发射速度必须大于等于第一宇宙速度
5．宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上．已知引力常量为G.关于宇宙四星系统，下列说法错误的是（ ）
A．四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动
B．四颗星的轨道半径均为
C．四颗星表面的重力加速度均为
D．四颗星的周期均为
6．已知地球同步卫星到地球中心的距离为4.24×107m，地球自转的角速度为7.29×10－5rad/s，地面的重力加速度为9.8m/s2，月球到地球中心的距离为3.84×108m，假设地球上有一棵苹果树笔直长到了接近月球那么高，则当苹果脱离苹果树后，将（ ）
A．沿着树干落向地面
B．将远离地球，飞向宇宙
C．成为地球的“苹果月亮”
D．成为地球的同步“苹果卫星”
7．2020年7月，我国用长征运载火箭将“天问一号”探测器发射升空，探测器在星箭分离后，进入地火转移轨道，如图所示，2021年5月在火星乌托邦平原着陆。则探测器（ ）
A．与火箭分离时的速度小于第一宇宙速度
B．绕火星运行时在探测轨道上的周期最小
C．每次经过P点时的速度相等
D．绕火星运行时在不同轨道上与火星的连线每秒扫过的面积相等
8．如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同
B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同
C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同加速度
9．2021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
10．2020年11月24日，长征五号遥五运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入轨道，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），测出其飞行周期T，已知引力常量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．月球的第一宇宙速度为 D．月球表面的重力加速度为
11．北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，其空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。这30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星的轨道高度约为2.15×104km，静止轨道卫星的轨道高度约为3.6×104km。下列说法正确的是（ ）
A．中轨道卫星的周期一定小于静止轨道卫星的周期
B．中轨道卫星的加速度一定小于静止轨道卫星的加速度
C．中轨道卫星的速度一定小于静止轨道卫星的速度
D．中轨道卫星的轨道平面与地球赤道平面一定重合
12．天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了双星系统，如图所示，它由可见星A和不可见的暗星B构成，两星视为质点，其质量分别为和。不考虑其他天体的影响，AB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，引力常量为G，下列说法错误的是（ ）
A．A和B两行星的角速度相同
B．可见星A和暗星B的半径大小与其质量有关
C．暗星B的速率与可见星A速率的比值为
D．可见星A和暗星B的线速度大小相等，方向相反
13．由于通信和广播方面的需要，许多国家发射了地球同步卫星，这此卫星的（ ）
A．质量可以不同 B．轨道半径可以不同
C．轨道平面可以不同 D．速度可以不同
14．我国探月工程中相继发射了“嫦娥一 号”和“嫦娥二号”两颗卫星，其中“嫦娥一 号”卫星在离月球表面200km高度的极月圆轨道绕月球飞行。“嫦娥二号”卫星环绕月球飞行的轨道高度为100 km。与“嫦娥一号 ”相比”，“嫦娥二号”的（ ）。
A．加速度较小 B．速度较小 C．角速度较小 D．周期较短
15．2021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
二、填空题
16．地球的第一宇宙速度为________，第二宇宙速度为________，第三宇宙速度为________。
17．人造地球卫星
（1）______年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功.______年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功．为我国航天事业作出特殊贡献的科学家______被誉为“中国航天之父”；
（2）地球同步卫星的特点
地球同步卫星位于______上方高度约______处，因______，也称静止卫星．地球同步卫星与地球以______的角速度转动，周期与地球自转周期______。
18．科学家通过天文观测发现太阳系外有一恒星，并测得有一行星绕该恒星一周的时间为50年，行星与恒星的距离为地球到太阳距离的20倍。假定该行星绕恒星的公转轨道和地球绕太阳的公转轨道都是圆周，则该行星与地球的公转速度之比为______，该恒星与太阳的质量之比为______。
三、解答题
19．在未来的“星际穿越”中，宇航员发现了一颗未知星球。
（1）若宇航员驾驶飞船绕星球表面做匀速圆周运动，运动一周所需时间为T，把星球看作质量均匀的球体，已知万有引力常量为G，求星球的密度；
（2）宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球由距星球表面高h（h远小于星球半径）处由静止释放，小钢球经过时间t落到星球表面，若该星球的半径为R，引力常量为G，求该星球的第一宇宙速度。
20．某同学在解决一个物理问题的过程中，计算出一颗人造地球卫星绕地球做圆周运动的周期是80min。你觉得该同学的答案合理吗 请说明理由。
21．据媒体报道，“神舟九号”飞船于2012年6月24日与“天宫一号”目标飞行器展开手控交会对接。“天宫一号”目标飞行器，是我国自主研制的全新的载人飞行器，计划在轨道上的工作运行时间为2年，它可以与载人飞船进行多次对接。已知“天宫一号”飞行器质量为m，运行高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。求：
（1）“天宫一号”受到地球的万有引力大小；
（2）“天宫一号”的运行周期。
22．2019年4月10日，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接拍摄到黑洞的照片如图所示。黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c）。若黑洞的质量为M，半径为R，引力常量为G，其逃逸速度公式为。如果天文学家观测到一天体以速度v绕某黑洞做半径为r的匀速圆周运动，求：
(1)黑洞的质量？
(2)黑洞的最大半径？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
由合力提供向心力得
联立解得
，
故ABD错误，C正确。
故选C。
2．A
【解析】
【详解】
设质量为m的卫星绕地球做周期为T、速度大小为v、加速度大小为a、角速度大小为ω的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
分别解得
因为“高分五号”的轨道半径比“高分四号”的轨道半径小，所以“高分五号”的线速度、角速度和加速度比“高分四号”的线速度、角速度和加速度大，“高分五号”的周期比“高分四号”的周期小。
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
A．中国空间站在地球的万有引力作用下绕地球做匀速圆周运动，其速度不可能大于第一宇宙速度，A错误；
B．根据万有引力提供向心力，可得
根据题意，可以知道轨道半径、引力常量G，不知道运行周期或线速度角速度等，不能能求出地球质量，则不能求解地球的密度，B错误；
C．星链卫星在高轨道运行，在正常圆轨道需减速降轨做近心运动后才能降到中国空间站所在高度，C正确；
D．星链卫星保持轨道平面不变，降至390公里附近圆轨道时，其速度与中国空间站速度接近，由于二者并不是在同一轨道平面上且保持绕行方向相同，所以存在相撞的可能，故D错误。
4．C
【解析】
【详解】
A.所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，A错误；
B.开普勒三定律不只适应于行星，也适应于卫星，B错误；
C.地球同步卫星的周期与地球自转周期相同,均为24小时，C错误；
D.第一宇宙速度是最小的发射速度, 地球上卫星的发射速度必须大于等于第一宇宙速度,但必须小于第二宇宙速度,D错误．
故选D。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．四星系统中任一颗星体均在其他三颗星体的万有引力作用下，合力方向指向对角线的交点，围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，由几何知识可得轨道半径均为，故A正确，B错误；
C．在星体表面，根据万有引力等于重力，可得
解得
故C正确；
D．由万有引力定律和向心力公式得
故D正确．
此题选择错误选项，故选B。
6．B
【解析】
【详解】
苹果刚脱落瞬间，与地球由相同的角速度，此时的线速度为
故苹果将飞向宇宙。
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
A．与火箭分离时即脱离地球束缚进入太阳系，由近地圆轨道做离心运动，速度应大于第一宇宙速度，故A错误；
B．由图可得，绕火星运行时在探测轨道上的轨道半径最小，则由开普勒第三定律知在探测轨道上的周期最小，故B正确；
C．捕获轨道、停泊轨道、探测轨道经过P点的速度分别为、、，从捕获轨道到停泊轨道再到探测轨道探测器在做近心运动，经过P点是加速度不变，曲率半径在减小，所以三者速度关系
故C错误；
D．由开普勒第二定律可知，绕火星运行时在同一轨道上与火星的连线每秒扫过的面积相等，故D错误。
故选B。
8．A
【解析】
【详解】
A．不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P点所受万有引力相同，由牛顿第二定律可知，在P点的加速度都相同，A正确；
B．卫星从轨道1变到轨道2，要点火加速，故卫星在轨道1上P点的速度小于卫星在轨道2上P点的速度，B错误；
C．卫星在轨道1上不同位置所受万有引力不同，其加速度不相同，C错误；
D．卫星在轨道2上不同位置所受万有引力大小虽然相同，但是方向不同，故加速度不同，D错误。
故选A。
9．B
【解析】
【详解】
A．卫星的运行速度为
A错误；
B．根据
而
整理可得
B正确；
C．根据
可得地球的质量
C错误；
D．根据
可得地球的第一宇宙速度
D错误。
故选B
10．C
【解析】
【详解】
A．嫦娥五号绕月球飞行的线速度
A错误；
B．嫦娥五号在环月轨道飞行时由万有引力提供向心力
解得
B错误；
C．对月球附近的近月卫星有
解得
C正确；
D．月球表面的重力等于万有引力
解得
D错误；
故选C。
11．A
【解析】
【详解】
ABC. 卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律
解得
， ，
由于中轨道卫星的轨道半径小于静止轨道卫星的轨道半径，故可知中轨道卫星的周期一定小于静止轨道卫星的周期，中轨道卫星的加速度一定大于静止轨道卫星的加速度，中轨道卫星的速度一定大于静止轨道卫星的速度，选项A正确，BC错误；
D. 中轨道卫星的轨道平面只需要过地心，不需要一定与地球赤道平面重合，选项D错误；
故选A。
12．D
【解析】
【详解】
A．由双星系统特点可知，两者角速度相同，故A正确；
B．因为两者之间的万有引力提供他们的向心力，即
所以
故B正确；
CD．因为双星系统可看成两星绕同一点同轴转动模型，故线速度满足
所以
故C正确，D错误。
故选D。
13．A
【解析】
【详解】
AB．因为同步卫星要和地球自转同步，即这些卫星周期相同，根据万有引力提供向心力得
所以轨道半径必须固定，由上式可知，卫星质量与卫星的运动及周期无关，所以卫星质量可以不同，故A正确，B错误；
C．地球同步轨道卫星只能定点在赤道上空，所以轨道平面相同，故C错误；
D．由
可知，同步卫星的速度大小相同，故D错误。
故选A。
14．D
【解析】
【详解】
A．在环绕月球飞行的轨道上，根据万有引力等于合力可得
整理可得，加速度为
可知，轨道半径越小，即轨道高度越小，加速度越大。因此“嫦娥二号”的加速度较大，故A错误；
B．在环绕月球飞行的轨道上，根据万有引力等于向心力可得
整理可得，速度为
可知，轨道半径越小，即轨道高度越小，速度越大。因此“嫦娥二号”的速度较大，故B错误；
C．在环绕月球飞行的轨道上，根据万有引力等于向心力可得
整理可得，角速度为
可知，轨道半径越小，即轨道高度越小，角速度越大。因此“嫦娥二号”的角速度较大，故C错误；
D．在环绕月球飞行的轨道上，根据万有引力等于向心力可得
整理可得，周期为
可知，轨道半径越小，即轨道高度越小，周期越短。因此“嫦娥二号”的周期较短，故D正确。
故选D。
15．D
【解析】
【详解】
A．绕地球做圆周运动的卫星，由
得
可知轨道半径越大，卫星线速度越小，由题意可知，高分五号02星与地球同步卫星相比，运行轨道半径较小，所以线速度较大，故A正确，不符合题意；
B．高分五号02星每天同一时间通过某城市上空一次，说明地球自转一圈时卫星恰好转了整数圈（比如14圈），高分四号卫星为地球同步轨道卫星，说明地球自转一圈时卫星恰好也转了1圈，则高分四号卫星的运行周期是高分五号02星的整数倍，故B正确，不符合题意；
C．若24小时是高分五号02星周期的奇数倍，如13，则从相距最近经12小时，高分四号卫星转了半圈，高分五号02星转了5圈，再次相距最近，故C正确，不符合题意；
D．高分四号卫星为地球同步轨道卫星，相对地球静止，只能观测地球的部分地区，故D错误，符合题意。
故选D。
16． 7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s
【解析】
【详解】
[1]地球的第一宇宙速度为，又称环绕速度。
[2]第二宇宙速度为。
[3]第三宇宙速度为。
17． 1957 1970 钱学森 赤道 36000km 相对地面静止 相同 相同
【解析】
【详解】
略
18． 2：5 16：5
【解析】
【详解】
[1]根据线速度与周期的关系，得
[2]根据万有引力提供向心力
得
所以
19．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由万有引力提供向心力有
得
由
得
（2）由钢球做自由落体运动有
设星球的重力加速度为g0，第一宇宙速度为v，则有
由重力提供圆周运动的向心力
即
20．不合理，见解析
【解析】
【分析】
【详解】
同学的答案不合理
根据
近地卫星时
解得
所以该同学的答案不合理
21．（1）；（2）。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由万有引力定律可知，地球对“天宫一号”的引力为
又因为
联立解得：；
（2）运行时因向心力由万有引力提供，有
解得：。
22．(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)根据万有引力提供向心力有
得黑洞的质量
(2)根据逃逸速度公式
解得
即黑洞的最大半径
答案第1页，共2页
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