7.4宇宙航行同步练习-试卷(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 7.4宇宙航行同步练习-试卷(word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 351.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-23 20:21:10 | ||
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文档简介
7.4宇宙航行同步练习
一、单选题（本大题共8道小题）
1. “嫦娥三号”于2013年12月2日发射成功，是我国探月工程的又一大进步。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，如图所示，若飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道运动，则飞船在此轨道上饶月球运动一周所需的时间为（ ）
A． B． C． D．
2. 有下列几种情境，其中对情境的分析和判断正确的是（ ）
①点火后即将升空的火箭 ②高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车
③磁悬浮列车在轨道上高速行驶 ④太空中的空间站绕地球做匀速圆周运动
A．因火箭还没运动，所以加速度一定为零
B．轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大
C．高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也一定很大
D．因空间站处于完全失重状态，所以空间站内的物体加速度为零
3. 中国是第五个独立完成卫星发射的国家，由我国独立发射的两颗人造卫星A、B均绕地球做匀速圆周运动，轨道半径之比为1：3，且两者动能相等，则下列说法正确的是（ ）
A．A、B两颗卫星的运行速度都大于7.9km/s
B．A、B两颗卫星的发射速度都大于11.2km/s
C．A、B两颗卫星环绕地球的周期之比是1：3
D．A、B卫星所受到的万有引力大小之比是3：1
4. 如图所示，是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是（ ）
A．根据，线速度大小关系：
B．根据万有引力定律可知，所受的万有引力：
C．向心加速度大小关系：
D．角速度大小关系：
5. 登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星．地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响．根据下表，火星和地球相比（ ）
A．火星公转的周期小，加速度小 B．火星公转的周期小，加速度大
C．火星公转的周期大，加速度小 D．火星公转的周期大，加速度大
6. 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
7. 下列关于同步卫星的说法中，正确的是（ ）
A．它的周期与地球自转周期相同，但高度和速度可以选择
B．它的周期、高度和速度大小都是一定的
C．我国发射的同步通信卫星定点在北京上空
D．不同的同步卫星所受的向心力相同
8. 如图所示，发射同步卫星的一种程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地轨道上的P，远地点为同步轨道上的Q），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道．设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在P点短时间加速后的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在Q点短时间加速后进入同步轨道后的速率为v4，则四个速率的大小排列正确的是（ ）
A．v1＞v2＞v3＞v4 B．v2＞v1＞v3＞v4
C．v1＞v2＞v4＞v3 D．v2＞v1＞v4＞v3
二、填空题（本大题共3道小题）
9. 地球的第一宇宙速度为________，第二宇宙速度为________，第三宇宙速度为________。
10. 恒星演化分为__________、__________、和__________。当恒星变为__________时，就意味着这颗恒星将要结束它光辉的一生了。
11. 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（本大题共3道小题）
12. 伽利略”木星探测器，从1989年10月进入太空起，历经6年，行程37亿千米，终于到达木星周围．此后在t秒内绕木星运行N圈后，对木星及其卫星进行考察，最后坠入木星大气层烧毁．设这N圈都是绕木星在同一个圆周上运行，其运行速率为V，探测器上的照相机正对木星拍摄到整个木星时的视角为θ（如图所示），设木星为一球体．求：
（1）木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径；
（2）若人类能在木星表面着陆，至少以多大的速度将物体从其表面水平抛出，才不至于使物体再落回木星表面．
13. 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。
14. 2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空．如图所示，现假设有一“太空电梯”悬在赤道上空某处，相对地球表面静止，忽略下面缆线的质量．已知地球半径为R，自转周期为T，地球质量为M，万有引力常量为G.试讨论:
(1)太空电梯的距地高度;
(2)若赤道平面内的一颗卫星环绕地球做圆周运动，环绕方向与地球自转方向相反，周期为2T,某一时刻卫星在太空电梯正上方，问至少经过多长时间卫星再次经过太空电梯正上方？
答案
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 【答案】D
【详解】
设小球的质量为m，该星球的质量为M，该星球表面的重力加速度为g，因小球恰好做完整的圆周运动，由牛顿第二定律以及向心力公式可得mg＝，解得g＝，对于该星球表面质量为m′的物体，万有引力近似等于其重力，即m′g＝，由此可得M＝。
故选D。
2. 【答案】C
【详解】
设地球表面的重力加速度是g，地球的半径为R，黄金代换式
GM=gR2
已知火星的半径是地球半径的，质量是地球质量的，则火星表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的，即g，运动员以初速度v0在地球起跳时，根据竖直上抛的运动规律得出运动员可跳起的最大高度
h=
由于火星表面的重力加速度是g，运动员以相同的初速度在火星上起跳时，可跳起的最大高度
h'=h≈6.5m
故选C。
3. 【答案】B
【解析】
【详解】
由万有引力公式
得，在距地面高度为h的空间站内有一质量为m水球，其引力加速度大小为
故B正确。
故选B。
4. 【答案】A
【详解】
设火星的近地卫星的周期为T0，天问一号的半长轴为
由开普勒第三定律可得
对近地卫星，万有引力提供向心力，则有
解得
火星的体积
则火星的密度约为
A正确，BCD错误。
故选A。
5. 【答案】A
【详解】
地球表面重力等于万有引力
得
地球的体积为
联立解得
故选A。
6. 【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
根据星球表面的万有引力等于重力，有
解得
该天体的质量和半径分别约为地球的0.4倍和0.4倍，所以火星表面的重力加速度
故选C。
7. 【答案】D
【详解】
A．、是国际单位制中的基本单位，是导出单位，故A错误；
B．“2021年5月22日10时40分”指的是一个瞬间，为时刻，故B错误；
C．祝融号对火星的压力与火星对祝融号的支持力是一对作用力与反作用力，故C错误；
D．祝融号质量约，由于它在地球表面上受到的万有引力大小近似等于重力，可知约为；根据祝融号在火星表面静置时其对火星表面的压力约，可知它在火星表面上受到的重力约等于，也即祝融号在火星上受到火星的引力约为，所以祝融号在火星上受到火星的引力比其在地球上受到的地球引力小，故D正确。
故选D。
8. 【答案】A
二、填空题（本大题共3道小题）
9. 【答案】 1.7×106（1.742×106） 1.6×103（1.611×103）
【详解】
[1]根据黄金代换，有
联立，可得
代入数据，得
[2]嫦娥五号在地球表面做匀速圆周运动，有
嫦娥五号在月球表面200km高度的环月圆轨道飞行做匀速圆周运动，有
代入数据，联立解得
10. 【答案】
【详解】
［１］.根据万有引力提供向心力
得天体的质量
则天体的密度
［２］.若这颗卫星距该天体的表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为T2，根据
天体的质量
．
则天体的密度
ρ′=．
【点睛】
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论列出表达式，结合轨道半径和周期求解中心天体的质量．
11. 【答案】
【详解】
[1]．根据圆周运动知识得：
[2]．研究行星绕太阳运动作匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：
解得：
三、解答题（本大题共3道小题）
12. 【答案】见解析
【详解】
方法一：月球绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力有
解得
方法二：同步卫星绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力有
解得
方法三：在地面附近重力近似等于万有引力，即
解得
13. 【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设地面上物体的质量为对地面物体质量有
整理得地球质量为
（2）由引力作为向心力可得
联立可解得
14. 【答案】（1） ；（2）
2 / 2
一、单选题（本大题共8道小题）
1. “嫦娥三号”于2013年12月2日发射成功，是我国探月工程的又一大进步。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，如图所示，若飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道运动，则飞船在此轨道上饶月球运动一周所需的时间为（ ）
A． B． C． D．
2. 有下列几种情境，其中对情境的分析和判断正确的是（ ）
①点火后即将升空的火箭 ②高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车
③磁悬浮列车在轨道上高速行驶 ④太空中的空间站绕地球做匀速圆周运动
A．因火箭还没运动，所以加速度一定为零
B．轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大
C．高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也一定很大
D．因空间站处于完全失重状态，所以空间站内的物体加速度为零
3. 中国是第五个独立完成卫星发射的国家，由我国独立发射的两颗人造卫星A、B均绕地球做匀速圆周运动，轨道半径之比为1：3，且两者动能相等，则下列说法正确的是（ ）
A．A、B两颗卫星的运行速度都大于7.9km/s
B．A、B两颗卫星的发射速度都大于11.2km/s
C．A、B两颗卫星环绕地球的周期之比是1：3
D．A、B卫星所受到的万有引力大小之比是3：1
4. 如图所示，是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是（ ）
A．根据，线速度大小关系：
B．根据万有引力定律可知，所受的万有引力：
C．向心加速度大小关系：
D．角速度大小关系：
5. 登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星．地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响．根据下表，火星和地球相比（ ）
A．火星公转的周期小，加速度小 B．火星公转的周期小，加速度大
C．火星公转的周期大，加速度小 D．火星公转的周期大，加速度大
6. 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
7. 下列关于同步卫星的说法中，正确的是（ ）
A．它的周期与地球自转周期相同，但高度和速度可以选择
B．它的周期、高度和速度大小都是一定的
C．我国发射的同步通信卫星定点在北京上空
D．不同的同步卫星所受的向心力相同
8. 如图所示，发射同步卫星的一种程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地轨道上的P，远地点为同步轨道上的Q），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道．设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在P点短时间加速后的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在Q点短时间加速后进入同步轨道后的速率为v4，则四个速率的大小排列正确的是（ ）
A．v1＞v2＞v3＞v4 B．v2＞v1＞v3＞v4
C．v1＞v2＞v4＞v3 D．v2＞v1＞v4＞v3
二、填空题（本大题共3道小题）
9. 地球的第一宇宙速度为________，第二宇宙速度为________，第三宇宙速度为________。
10. 恒星演化分为__________、__________、和__________。当恒星变为__________时，就意味着这颗恒星将要结束它光辉的一生了。
11. 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（本大题共3道小题）
12. 伽利略”木星探测器，从1989年10月进入太空起，历经6年，行程37亿千米，终于到达木星周围．此后在t秒内绕木星运行N圈后，对木星及其卫星进行考察，最后坠入木星大气层烧毁．设这N圈都是绕木星在同一个圆周上运行，其运行速率为V，探测器上的照相机正对木星拍摄到整个木星时的视角为θ（如图所示），设木星为一球体．求：
（1）木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径；
（2）若人类能在木星表面着陆，至少以多大的速度将物体从其表面水平抛出，才不至于使物体再落回木星表面．
13. 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。
14. 2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空．如图所示，现假设有一“太空电梯”悬在赤道上空某处，相对地球表面静止，忽略下面缆线的质量．已知地球半径为R，自转周期为T，地球质量为M，万有引力常量为G.试讨论:
(1)太空电梯的距地高度;
(2)若赤道平面内的一颗卫星环绕地球做圆周运动，环绕方向与地球自转方向相反，周期为2T,某一时刻卫星在太空电梯正上方，问至少经过多长时间卫星再次经过太空电梯正上方？
答案
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 【答案】D
【详解】
设小球的质量为m，该星球的质量为M，该星球表面的重力加速度为g，因小球恰好做完整的圆周运动，由牛顿第二定律以及向心力公式可得mg＝，解得g＝，对于该星球表面质量为m′的物体，万有引力近似等于其重力，即m′g＝，由此可得M＝。
故选D。
2. 【答案】C
【详解】
设地球表面的重力加速度是g，地球的半径为R，黄金代换式
GM=gR2
已知火星的半径是地球半径的，质量是地球质量的，则火星表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的，即g，运动员以初速度v0在地球起跳时，根据竖直上抛的运动规律得出运动员可跳起的最大高度
h=
由于火星表面的重力加速度是g，运动员以相同的初速度在火星上起跳时，可跳起的最大高度
h'=h≈6.5m
故选C。
3. 【答案】B
【解析】
【详解】
由万有引力公式
得，在距地面高度为h的空间站内有一质量为m水球，其引力加速度大小为
故B正确。
故选B。
4. 【答案】A
【详解】
设火星的近地卫星的周期为T0，天问一号的半长轴为
由开普勒第三定律可得
对近地卫星，万有引力提供向心力，则有
解得
火星的体积
则火星的密度约为
A正确，BCD错误。
故选A。
5. 【答案】A
【详解】
地球表面重力等于万有引力
得
地球的体积为
联立解得
故选A。
6. 【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
根据星球表面的万有引力等于重力，有
解得
该天体的质量和半径分别约为地球的0.4倍和0.4倍，所以火星表面的重力加速度
故选C。
7. 【答案】D
【详解】
A．、是国际单位制中的基本单位，是导出单位，故A错误；
B．“2021年5月22日10时40分”指的是一个瞬间，为时刻，故B错误；
C．祝融号对火星的压力与火星对祝融号的支持力是一对作用力与反作用力，故C错误；
D．祝融号质量约，由于它在地球表面上受到的万有引力大小近似等于重力，可知约为；根据祝融号在火星表面静置时其对火星表面的压力约，可知它在火星表面上受到的重力约等于，也即祝融号在火星上受到火星的引力约为，所以祝融号在火星上受到火星的引力比其在地球上受到的地球引力小，故D正确。
故选D。
8. 【答案】A
二、填空题（本大题共3道小题）
9. 【答案】 1.7×106（1.742×106） 1.6×103（1.611×103）
【详解】
[1]根据黄金代换，有
联立，可得
代入数据，得
[2]嫦娥五号在地球表面做匀速圆周运动，有
嫦娥五号在月球表面200km高度的环月圆轨道飞行做匀速圆周运动，有
代入数据，联立解得
10. 【答案】
【详解】
［１］.根据万有引力提供向心力
得天体的质量
则天体的密度
［２］.若这颗卫星距该天体的表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为T2，根据
天体的质量
．
则天体的密度
ρ′=．
【点睛】
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论列出表达式，结合轨道半径和周期求解中心天体的质量．
11. 【答案】
【详解】
[1]．根据圆周运动知识得：
[2]．研究行星绕太阳运动作匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：
解得：
三、解答题（本大题共3道小题）
12. 【答案】见解析
【详解】
方法一：月球绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力有
解得
方法二：同步卫星绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力有
解得
方法三：在地面附近重力近似等于万有引力，即
解得
13. 【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设地面上物体的质量为对地面物体质量有
整理得地球质量为
（2）由引力作为向心力可得
联立可解得
14. 【答案】（1） ；（2）
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