必修第二册4.3人类对太空的不懈探索（word版含答案）

鲁科版 （2019）必修第二册 4.3 人类对太空的不懈探索
一、单选题
1．我国的海洋动力环境卫星和海陆雷达卫星均绕地球做匀速圆周运动，设海陆雷达卫星的轨道半径是海洋动力环境卫星的n倍（n≠1），下列说法正确的是（　　）
A．在相同时间内，海陆雷达卫星到地心的连线扫过的面积与海洋动力环境卫星到地心的连线扫过的面积相等
B．海陆雷达卫星做匀速圆周运动的半径的三次方与周期的平方之比等于海洋动力环境卫星做匀速圆周运动的半径的三次方与周期的平方之比
C．海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星角速度之比为∶1
D．海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星周期之比为1∶
2．天鹅是由主星和伴星组成的双星系统，忽其他星球的影响，该双星系统中两星球绕连线上的某点做匀速圆周运动。现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知主星的质量为伴星的k倍，引力常量为G，则（　　）
A．主星运动的向心力大小是伴星的k倍
B．主星运动的半径是伴星的k倍
C．伴星运动的线速度大小是主星的k倍
D．伴星的质量为
3．关于地球赤道上空某一高度处运行的同步卫星，下列说法中正确的是（　　）
A．该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙速度
B．该卫星在轨道上运行一周需要的时间就是地球自转一周的时间
C．该卫星内的仪器处于失重状态，所受地球引力等于零
D．该卫星离地面的距离可能是地球半径的倍
4．有一种关于行星带形成的假说，起源于太阳神赫利奥斯儿子法艾东被宇宙神（尤必特尔）战败。按照这个假说，一群大石块（法艾东行星应该由这些大石块形成的）太靠近木星（尤必特尔神），受到木星引力场影响，石群被瓦解成单个大石块——小行星。据估算石群的半径大约为，其质量（所有小行星质量之和）为木星质量的。要使石群开始瓦解，它应该离木星中心距离（　　）远。（宙斯是希腊神话中最高的神，相当于罗马神话中尤必特尔——木星）
A． B．
C． D．
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．北京时间2021年5月15日，在经历“黑色九分钟”后，中国首辆火星车“祝融号”与着陆器成功登陆火星，这也意味着“天问一号”火星探测器已经实现了“绕”和“落”两项目标。火星可以看成半径为R的质量均匀球体，“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动一周的是时间为T，“祝融号”与着陆器总质量为m，假如登陆后运动到火星赤道静止时对水平地面压力大小为F，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）
A．火星第一宇宙速度大小为
B．“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动的加速度小于“祝融号”与着陆静止在赤道上的加速度
C．火星自转角速度大小为
D．火星自转角速度大小为
7．近日俄乌冲突日益激化，俄国的和平号空间站（俄语：MИp，兼有“和平”与“世界”之意）也颇受世界关注。和平号空间站是苏联建造的一个轨道空间站，苏联解体后归俄罗斯。它是人类首个可长期居住的空间研究中心，同时也是首个第三代空间站，经过数年由多个模块在轨道上组装而成。已知“和平号”在距离地表约为处绕地球做匀速圆周运动。若地球半径为，地球表面附近重力加速度为g，引力常量为G。则下列说法正确的是（　　）
A．和平号运行的速率为
B．和平号的运行速率小于地球同步卫星的速率
C．和平号的运行周期大于
D．和平号的发射速度约为
8．木星“冲日”是指地球、木星在各自轨道上运行到太阳、地球和木星排成一条直线或近乎一条直线，地球位于太阳与木星之间，“冲日”时木星距离地球最近，也最明亮。已知木星的公转周期约为12年，质量约为地球质量的320倍，半径约为地球半径的11倍，下列说法正确的是（　　）
A．地球运行的加速度比木星的小
B．木星与地球公转轨道半径之比约为12∶1
C．此次“冲日”现象后，经过约1.09年会再次出现
D．木星与地球密度之比约为4∶1
9．2021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
10．关于第一宇宙速度，下面说法正确的是（　　）
A．它是同步卫星的运行速度
B．它是极地卫星的运行速度
C．它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度
D．它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速度
11．人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后可近似认为绕地球做匀速圆周运动，航天器舱中的人和物将随航天器一起做圆周运动，若某宇航员手托着一个小球静止站立于航天器内，下列说法正确的是（　　）
A．小球在太空中将失去惯性
B．宇航员对小球的支持力大小等于小球的重力
C．太空舱中，宇航员利用台秤无法测出小球的质量
D．航天器运行时与地球之间将不存在相互作用力
12．以下关于宇宙速度的说法中正确的是（ ）
A．第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最小速度
B．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度
C．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，近地点速度一定在7.9km/s一11.2km/s之间
D．在地球表面发射一颗绕月卫星，发射速度必须大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度
13．2019年12月27日，在海南文昌航天发射场，中国运载能力最强的长征5号运载火箭成功发射，并用超同步转移轨道将实践二十号卫星入轨到地球同步轨道，变轨过程简化如图所示。轨道Ⅰ是超同步转移轨道，轨道Ⅲ是地球同步轨道，轨道Ⅱ是过渡轨道（椭圆的一部分），轨道Ⅱ、轨道Ⅰ的远地点切于M点，轨道Ⅱ的近地点与轨道Ⅲ切于N点，下列说法正确的是（　　）
A．卫星在轨道Ⅰ上运行时速度大小不变
B．从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，卫星在M点需要减速
C．从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，卫星在N点需要减速
D．在轨道Ⅱ上，卫星从M点到N点受到地球的引力对卫星做功为零
14．相关科研发现地球的自转速率呈现加快趋势。这样的极细微差别，尽管在人们的日常生活中无从体现，但却会在通讯、电力、导航等领域产生重要影响。由于地球自转加快引起的影响，下列描述正确的是（　　）
A．地球同步卫星的高度要调高一些
B．地球的第一宇宙速度变小
C．在茂名的物体重力减小，方向不变
D．在上海的物体重力减小，方向改变
15．2021年4月29日，天宫号空间站第一个舱段一一天和核心舱成功在海南文昌航天发射场升空，开启了我国长期空间驻留的新时代。规划中的天宫号空间站基本构型包括天和核心舱、问天实验舱Ⅰ和梦天实验舱Ⅱ，在空间组合成基本型“T”字型。已知天宫号空间站将在离地面高度约为400km轨道运行，在轨运行时，可看成做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　）
A．天和核心舱在轨运行的线速度小于7.9km/s
B．空间站的运行角速度小于地球同步卫星（离地面高度约为36000km）运行角速度
C．知道空间站的周期、轨道高度和引力常量G，可求出地球的质量
D．知道空间站的周期、轨道高度和引力常量G，可求出空间站质量
二、填空题
16．天文学家发现冥王星的小卫星，其中卫星1绕冥王星运行轨道半径r1 = 19600 km，周期T1 = 6.34天。卫星2绕冥王星运行轨道半径r2 = 48000 km，则其周期T2约为______天，其线速度______卫星1的线速度（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
17．判断
（1）铁路的弯道处，内轨高于外轨。( )
（2）火车转弯时的向心力一定是重力与铁轨支持力的合力提供的。( )
（3）汽车驶过拱形桥顶部时，对桥面的压力等于车重。( )
（4）汽车行驶至凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重。( )
（5）绕地球做匀速圆周运动的航天器中的航天员处于完全失重状态，故不再受重力。( )
（6）做离心运动的物体可以沿半径方向向外运动。( )
18．假若我国的航天员登上某一星球并在该星球表面上做了如下图所示的力学实验：长为L=0.5m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动，A端连着一个质量为m=2kg的小球，若在最高点小球的速度为1.5m/s，杆对小球的支持力为1N，则
（1）该星球表面的重力加速度g星=___________
（2）若测得该星球的半径为R=5000km，宇航员要在该星球上发射一颗探测器绕其做匀速圆周运动，则探测器运行的最大速度为___________（不考虑该星球的自转）
三、实验题
19．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上，飞船上备有以下实验器材料：
A．精确秒表一个 B．已知质量为m的物体一个
C．弹簧测力计一个 D．天平一台（附砝码）
已知宇航员在绕行时和着陆后各作了一次测量，依据测量数据，可求出该行星的行星密度ρ。（已知万有引力常量为G）
(1)测量所选用的器材为___________（用序号表示）
(2)测量的物理量是___________ （写出物理量名称和表示的字母）
(3)用该数据推出密度ρ的表达式：ρ=___________。
四、解答题
20．两个靠的很近的天体绕着它们连线上的一点（质心）做圆周运动，构成稳定的双星系统，双星系统运动时，其轨道平面存在着一些特殊的点，在这些点处，质量极小的物体（例如人造卫星）可以与两星体保持相对静止，这样的点被称为“拉格朗日点”。一般一个双星系统有五个拉格朗日点。如图所示，一双星系统由质量为M的天体A和质量为m的天体B构成，它们共同绕连线上的O点做匀速圆周运动，在天体A和天体B的连线之间有一个拉格朗日点P，已知双星间的距离为L，万有引力常量为G，求：
（1）天体B做圆周运动的角速度及半径；
（2）若P点与天体A的距离为，则M与m的比值是多少
21．如图所示，在某行星表面上有一倾斜的圆盘，面与水平面的夹角为30°，盘面上离转轴距离L处有小物体与圆盘保持相对静止，绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动角速度为ω时，小物块刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），星球的半径为R，引力常量为G，求
（1）这个行星的密度；
（2）这个行星的第一宇宙速度；
（3）离行星表面距离为R的地方的重力加速度。
22．如图所示，宇宙中三颗质量分别为4m、m、m的恒星a、b、c的球心位于等边三角形的三个顶点，它们在相互之间的万有引力作用下共同绕三角形内某一点做匀速圆周运动，运行周期相同，等边三角形边长为L。已知恒星a表面重力加速度为g，引力恒量为G，将恒星视为均匀球体，忽星球自转，求：
（1）恒星a的星球半径R；
（2）恒星的运行周期T。
23．2021年10月16日神舟十三号载人飞船顺利发射升空，翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员开启了为期6个月的中国天宫空间站之旅。若空间站组合体做匀速圆周运动的轨道半径为r，地球质量为M，万有引力常量为G。求：
（1）天宫空间站运动的加速度大小a；
（2）天宫空间站运动的速度大小v；
（3）通过微信小程序“简单夜空”，可以查询到中国空间站过境运行轨迹，经查询从2021年11月2日17：51：08到2021年11月3日18：03：40，这段时间内空间站绕地球共转过16圈。求空间站中的航天员在24h内看到几次日出，并简要说明理由。
24．2020年11月24日，嫦娥五号月球探测器由长征五号运载火箭成功发射，之后探测器通过地月转移、环月飞行、落月取样、起飞对接、月地返回，12月17日带着月球土壤安全返回地球。探测器被月球捕获后再变轨环月飞行的轨迹如图所示。探测器环月飞行时做匀速圆周运动，距离月球表面的高度为h。已知探测器质量为m，月球质量为M，月球半径为R，万有引力常量为G。求
（1）月球表面的重力加速度大小；
（2）探测器在环月飞行时受到的万有引力大小F；
（3）探测器在环月飞行的周期T。
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参考答案：
1．B
2．C
3．B
4．D
5．B
6．C
7．A
8．C
9．D
10．C
11．C
12．B
13．C
14．D
15．A
16． 24.3 小于
17． 错误 错误 错误 正确 错误 错误
18． 5 m/s2 5×103m/s
19． A 周期T
20．（1）；；（2）
21．（1）；（2）；（3）
22．（1）；（2）
23．（1）；（2）；（3）16次，因为空间站每绕地球一圈，会看到一次日出，从题目所给数据，每24h太空站绕地球16圈。
24．（1）；（2）；（3）
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