7.4 宇宙航行 培优提升同步练习题 （word版含答案）
文档属性
| 名称 | 7.4 宇宙航行 培优提升同步练习题 （word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 580.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-18 17:41:27 | ||
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文档简介
7.4 宇宙航行
一、单选题
1．2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，成功入轨！北斗三号导航系统主要由三种卫星组成：地球同步静止轨道卫星（图中a）、倾斜轨道地球同步卫星（图中b）、中圆轨道卫星（图中c），b的周期与地球自转周期相同、轨道平面与地球赤道平面有一定的夹角，c的轨道半径是a的轨道半径的 k倍，地球的自转周期为T。若卫星都在圆轨道上运行，下列判断正确的是（ ）
A．卫星a和卫星c加速度之比为
B．卫星a和卫星c角速度之比为
C．卫星a和卫星b轨道半径不同
D．卫星a与卫星b所受的向心力大小相等
2．宇宙中有两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下绕连线上的某点做匀速圆周运动，现测得两颗星球之间的距离为L，质量m1∶m2=3∶4，则下列说法正确的是（ ）
A．m1、m2做圆周运动的线速度之比是3∶4
B．m1、m2做圆周运动的角速度之比是3∶4
C．m1做圆周运动的半径为
D．m2做圆周运动的半径为
3．2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是首次在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则（ ）
A．在“天宫”中处于漂浮状态是因为没有受到地球引力
B．在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员无法使用弹簧拉力器炼身体
C．“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
D．“天宫”绕地球周期约90分钟，在24小时内可以看到10多次日出日落
4．我国海南文昌卫星发射场于2013年建成，该发射场是中国陆地纬度最低、距离赤道最近的地区，火箭发射场距离赤道越近、纬度越低，发射卫星时需要的能耗越低，使用同样燃料可达到的速度越大．已知地球的半径为R，地球的自转周期为T，地表的重力加速度为g.要在地球赤道上发射一颗质量为m的近地人造地球卫星，使其轨道在赤道的正上方，若不计空气的阻力，那么（ ）
A．向东发射与向西发射耗能相同，均为mgR－m2
B．向东发射耗能为m2，比向西发射耗能多
C．向东发射与向西发射耗能相同，均为m2
D．向西发射耗能为m2，比向东发射耗能多
5．太阳绕银河系中心射手座一圈需2.2亿年，某恒星M绕射手座一圈11.2年，而地球绕太阳一圈仅需1年。已知太阳离射手座的距离约2.6万光年，太阳到地球的距离约光年，设题中所有绕行均看成匀速圆周运动。根据以上信息不能推出的是（ ）
A．恒星M的质量 B．恒星M离射手座的距离
C．射手座与太阳的质量比 D．恒星M和太阳的向心加速度之比
6．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
7．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
8．天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是两个黑洞合并的事件。该事件中甲、乙两个黑洞的质量分别为太阳质量的36倍和29倍，假设这两个黑洞，绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小。若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其它星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两个黑洞运行的半径相等
B．甲、乙两个黑洞运行的线速度大小之比为
C．甲、乙两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小之比为
D．随着甲、乙两个黑洞的间距缓慢减小，它们运行的周期也在减小
二、多选题
9．北京时间2021年8月19日，我国在太原卫星发射中心用“长征四号”乙运载火箭，成功将“天绘二号”02组卫星发射升空，卫星顺利进入预定圆轨道。若在该卫星的轨道上还有其他卫星绕地球运动，则对该轨道上的所有卫星，下列物理量相同的是（ ）
A．周期 B．向心力的大小
C．动能 D．向心加速度的大小
10．科幻影片《流浪地球》中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程如图所示，地球在椭圆轨道I上运行到远日点P变轨，进入圆形轨道II，在圆形轨道II上运行到P点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚.对于该过程，下列说法正确的是（ ）
A．地球在P点通过向后喷气加速实现由轨道I进入轨道II
B．地球沿轨道I运行的周期小于沿轨道II运行的周期
C．地球沿轨道I运行时，在O点的加速度小于在P点的加速度
D．地球在轨道I上由O点运行到P点的过程，速度逐渐增大
11．地球同步卫星是指与地球始终保持相对静止的人造卫星，利用三颗位置适当的同步卫星，可实现地球赤道上任意两点之间保持无线电通信。已知地球半径为，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍，下列说法中正确的是（ ）
A．地球同步卫星的发射速度约为
B．地球同步卫星的运行速度约为
C．同步卫星绕地球正常运行过程中有可能经过合肥正上方
D．若地球自转周期为，则三颗同步卫星无法实现上述通信目的
12．当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，称之为“木星冲日”，2017年4月7日出现了一次“木星冲日”，已知木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动，木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍，则下列说法正确的是（ ）
A．下一次的“木星冲日”时间肯定在2019年 B．下一次的“木星冲日”时间肯定在2018年
C．木星运行的加速度比地球的小 D．木星运行的周期比地球的小
三、填空题
13．嫦娥五号取壤返回地球，完成了中国航天史上的一次壮举。如图所示为嫦娥五号着陆地球前部分轨道的简化示意图，其中I是月地转移轨道，在P点由轨道I变为绕地椭圆轨道Ⅱ，在近地点Q再变为绕地椭圆轨道Ⅲ。在轨道Ⅱ运行时，嫦娥五号在Q点的机械能________在P点的机械能。嫦娥五号沿轨道Ⅱ运行时经过Q点的速度________沿轨道Ⅲ运行时经过Q点的速度。（选填“大于”“小于”“等于”）
14．一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行。已知第一宇宙速度v1=7.9km/s，重力加速度g=10m/s2。
（1）第一宇宙速度是人造地球卫星的最________（选填“大”或“小”）环绕速度；
（2）这颗卫星运行的线速度大小为________km/s；（答案精确到小数点后一位）
（3）它绕地球运动的向心加速度大小为________m/s2。（答案精确到小数点后一位）
15．双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做角速度相同的匀速圆周运动。若某双星系统中两颗恒星质量分别为和，两星之间的距离为，引力常量为。则两星轨道半径之比为___________，角速度为___________。
16．质量为的宇航员，他在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上，随宇宙飞船绕地球一起绕地球运行时，他受到地球的引力是______N，这时他对座椅的压力为______N。
四、解答题
17．我国月球探测计划“嫦娥工程”已启动，科学家对月球的探索会越来越深入。
（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径；
（2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0水平抛出一个小球，经过时间t，小球速度和水平方向成45°角。已知月球半径为R月，引力常量为G，试求出月球的质量M月。
18．已知某星球半径为R，表面重力加速度为g，某人造卫星运动的周期为T，万有引力常量G，且该星球可视为球体，忽略星球自转的影响。求：
（1）该星球表面附近卫星的环绕速度；
（2）该星球的平均密度。
19．木星的卫星中有4颗是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中三颗卫星的周期之比为1：2：4.小华同学打算根据万有引力的知识计算木卫二绕木星运动的周期，她收集到了如下的一些数据。
木星的数据：质为M1=1.9×1027kg，半径为r1=7.1×107m、白转周期为T1=9.8h。
木卫二的数据：质量为M2=4.8×1022kg，绕木星做匀速圆周运动的轨道半径为r2=6.7×108m。
但她不知道应该怎样做，请你帮助她完成木卫二运动周期T的表达式并求出结果。
20．如图，运行轨道在同一平面内的两颗人造卫星A、B，A的轨道半径为B的n倍，A、B同方向绕地心做匀速圆周运动。已知地球的半径为R。地球表面的重力加速度大小为g。卫星B绕地球运行的周期为T，求卫星B离地面的平均高度h和卫星B、A的角速度之比。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
2．D
3．D
4．D
5．A
6．D
7．A
8．D
9．AD
10．AB
11．BD
12．BC
13． 等于 大于
14． 大 5.6 2.5
15．
16． 155 0
17．（1）；（2）
18．（1）；（2）
19．；
20．，
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，成功入轨！北斗三号导航系统主要由三种卫星组成：地球同步静止轨道卫星（图中a）、倾斜轨道地球同步卫星（图中b）、中圆轨道卫星（图中c），b的周期与地球自转周期相同、轨道平面与地球赤道平面有一定的夹角，c的轨道半径是a的轨道半径的 k倍，地球的自转周期为T。若卫星都在圆轨道上运行，下列判断正确的是（ ）
A．卫星a和卫星c加速度之比为
B．卫星a和卫星c角速度之比为
C．卫星a和卫星b轨道半径不同
D．卫星a与卫星b所受的向心力大小相等
2．宇宙中有两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下绕连线上的某点做匀速圆周运动，现测得两颗星球之间的距离为L，质量m1∶m2=3∶4，则下列说法正确的是（ ）
A．m1、m2做圆周运动的线速度之比是3∶4
B．m1、m2做圆周运动的角速度之比是3∶4
C．m1做圆周运动的半径为
D．m2做圆周运动的半径为
3．2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是首次在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则（ ）
A．在“天宫”中处于漂浮状态是因为没有受到地球引力
B．在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员无法使用弹簧拉力器炼身体
C．“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
D．“天宫”绕地球周期约90分钟，在24小时内可以看到10多次日出日落
4．我国海南文昌卫星发射场于2013年建成，该发射场是中国陆地纬度最低、距离赤道最近的地区，火箭发射场距离赤道越近、纬度越低，发射卫星时需要的能耗越低，使用同样燃料可达到的速度越大．已知地球的半径为R，地球的自转周期为T，地表的重力加速度为g.要在地球赤道上发射一颗质量为m的近地人造地球卫星，使其轨道在赤道的正上方，若不计空气的阻力，那么（ ）
A．向东发射与向西发射耗能相同，均为mgR－m2
B．向东发射耗能为m2，比向西发射耗能多
C．向东发射与向西发射耗能相同，均为m2
D．向西发射耗能为m2，比向东发射耗能多
5．太阳绕银河系中心射手座一圈需2.2亿年，某恒星M绕射手座一圈11.2年，而地球绕太阳一圈仅需1年。已知太阳离射手座的距离约2.6万光年，太阳到地球的距离约光年，设题中所有绕行均看成匀速圆周运动。根据以上信息不能推出的是（ ）
A．恒星M的质量 B．恒星M离射手座的距离
C．射手座与太阳的质量比 D．恒星M和太阳的向心加速度之比
6．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
7．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
8．天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是两个黑洞合并的事件。该事件中甲、乙两个黑洞的质量分别为太阳质量的36倍和29倍，假设这两个黑洞，绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小。若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其它星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两个黑洞运行的半径相等
B．甲、乙两个黑洞运行的线速度大小之比为
C．甲、乙两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小之比为
D．随着甲、乙两个黑洞的间距缓慢减小，它们运行的周期也在减小
二、多选题
9．北京时间2021年8月19日，我国在太原卫星发射中心用“长征四号”乙运载火箭，成功将“天绘二号”02组卫星发射升空，卫星顺利进入预定圆轨道。若在该卫星的轨道上还有其他卫星绕地球运动，则对该轨道上的所有卫星，下列物理量相同的是（ ）
A．周期 B．向心力的大小
C．动能 D．向心加速度的大小
10．科幻影片《流浪地球》中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程如图所示，地球在椭圆轨道I上运行到远日点P变轨，进入圆形轨道II，在圆形轨道II上运行到P点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚.对于该过程，下列说法正确的是（ ）
A．地球在P点通过向后喷气加速实现由轨道I进入轨道II
B．地球沿轨道I运行的周期小于沿轨道II运行的周期
C．地球沿轨道I运行时，在O点的加速度小于在P点的加速度
D．地球在轨道I上由O点运行到P点的过程，速度逐渐增大
11．地球同步卫星是指与地球始终保持相对静止的人造卫星，利用三颗位置适当的同步卫星，可实现地球赤道上任意两点之间保持无线电通信。已知地球半径为，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍，下列说法中正确的是（ ）
A．地球同步卫星的发射速度约为
B．地球同步卫星的运行速度约为
C．同步卫星绕地球正常运行过程中有可能经过合肥正上方
D．若地球自转周期为，则三颗同步卫星无法实现上述通信目的
12．当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，称之为“木星冲日”，2017年4月7日出现了一次“木星冲日”，已知木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动，木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍，则下列说法正确的是（ ）
A．下一次的“木星冲日”时间肯定在2019年 B．下一次的“木星冲日”时间肯定在2018年
C．木星运行的加速度比地球的小 D．木星运行的周期比地球的小
三、填空题
13．嫦娥五号取壤返回地球，完成了中国航天史上的一次壮举。如图所示为嫦娥五号着陆地球前部分轨道的简化示意图，其中I是月地转移轨道，在P点由轨道I变为绕地椭圆轨道Ⅱ，在近地点Q再变为绕地椭圆轨道Ⅲ。在轨道Ⅱ运行时，嫦娥五号在Q点的机械能________在P点的机械能。嫦娥五号沿轨道Ⅱ运行时经过Q点的速度________沿轨道Ⅲ运行时经过Q点的速度。（选填“大于”“小于”“等于”）
14．一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行。已知第一宇宙速度v1=7.9km/s，重力加速度g=10m/s2。
（1）第一宇宙速度是人造地球卫星的最________（选填“大”或“小”）环绕速度；
（2）这颗卫星运行的线速度大小为________km/s；（答案精确到小数点后一位）
（3）它绕地球运动的向心加速度大小为________m/s2。（答案精确到小数点后一位）
15．双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做角速度相同的匀速圆周运动。若某双星系统中两颗恒星质量分别为和，两星之间的距离为，引力常量为。则两星轨道半径之比为___________，角速度为___________。
16．质量为的宇航员，他在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上，随宇宙飞船绕地球一起绕地球运行时，他受到地球的引力是______N，这时他对座椅的压力为______N。
四、解答题
17．我国月球探测计划“嫦娥工程”已启动，科学家对月球的探索会越来越深入。
（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径；
（2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0水平抛出一个小球，经过时间t，小球速度和水平方向成45°角。已知月球半径为R月，引力常量为G，试求出月球的质量M月。
18．已知某星球半径为R，表面重力加速度为g，某人造卫星运动的周期为T，万有引力常量G，且该星球可视为球体，忽略星球自转的影响。求：
（1）该星球表面附近卫星的环绕速度；
（2）该星球的平均密度。
19．木星的卫星中有4颗是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中三颗卫星的周期之比为1：2：4.小华同学打算根据万有引力的知识计算木卫二绕木星运动的周期，她收集到了如下的一些数据。
木星的数据：质为M1=1.9×1027kg，半径为r1=7.1×107m、白转周期为T1=9.8h。
木卫二的数据：质量为M2=4.8×1022kg，绕木星做匀速圆周运动的轨道半径为r2=6.7×108m。
但她不知道应该怎样做，请你帮助她完成木卫二运动周期T的表达式并求出结果。
20．如图，运行轨道在同一平面内的两颗人造卫星A、B，A的轨道半径为B的n倍，A、B同方向绕地心做匀速圆周运动。已知地球的半径为R。地球表面的重力加速度大小为g。卫星B绕地球运行的周期为T，求卫星B离地面的平均高度h和卫星B、A的角速度之比。
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参考答案：
1．B
2．D
3．D
4．D
5．A
6．D
7．A
8．D
9．AD
10．AB
11．BD
12．BC
13． 等于 大于
14． 大 5.6 2.5
15．
16． 155 0
17．（1）；（2）
18．（1）；（2）
19．；
20．，
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