7.4宇宙航行（强化）练习—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册
文档属性
| 名称 | 7.4宇宙航行（强化）练习—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 312.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-16 06:02:40 | ||
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文档简介
2020-2021学年第二学期高一物理人教版（2019）必修第二册7.4宇宙航行强化练习
一、单选题
1．如图所示，发射地球同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道I，然后在P点变轨，进入椭圆形转移轨道II，到达远地点Q时再次变轨，进入同步轨道III。下列说法正确的是（ ）
A．同步卫星可定位于北京正上方
B．卫星在轨道I上的运行速度大于7.9km/s
C．卫星在轨道II上运行时，在P点的加速度小于在Q点的加速度
D．卫星由轨道II进入同步轨道III，需在Q点加速
2．2018年11月19日凌晨，西昌一道冲天火光，北斗再添两颗新星。北斗三号基本系统星座部署圆满完成，中国北斗迈出从国内走向国际、从区域走向全球的“关键一步”已知“北斗”系统中的某两颗工作星均绕地心做顺时针匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度约为21600千米，某时刻位置关系如图所示。地球同步卫星离地的高度约为35600千米，地球半径约为6400千米，卫星间的相互作用忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．这两颗卫星的绕地球运动的角速度小于同步卫星的角速度
B．卫星1大约经过2.2小时由位置A运动到位置B
C．卫星1若要追上卫星2需要向先后喷气做加速运动
D．若轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，如不加干预，工作卫星的轨道高度将缓慢降低而动能会减小
3．如图是两颗仅在地球引力作用下绕地球运动的人造卫星轨道示意图，I是半径为R的圆轨道，II为椭圆轨道，AB为椭圆的长轴，且AB=2R，两轨道和地心在同一平面内，C、D为两轨道的交点。己知轨道Ⅱ上的卫星运动到C点时速度方向与AB平行。下列说法正确的是（ ）
A．两个轨道上的卫星在C点时的加速度相同
B．两个轨道上的卫星在C点时的向心加速度大小相等
C．II轨道上卫星的周期大于I轨道上卫星的周期
D．II轨道上卫星从C经B运动到D的时间与从D经A运动到C的时间相等
4．牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中设想，物体抛出的速度很大时，就不会落回地面，它将绕地球运动，成为地球人造卫星。如图所示，将物体从一座高山上的O点水平抛出，抛出速度一次比一次大，落地点一次比一次远，设图中B、C、D、E是从O点以不同的速度抛出的物体所对应的运动轨道。已知B是近地圆形轨道，C、D是椭圆轨道，在轨道E上运动的物体将会克服地球的引力，永远地离开地球，空气阻力和地球自转的影响不计，则下列说法正确的是（ ）
A．在轨道B上运动的卫星的速度为发射卫星的最大速度
B．在轨道B上运动的卫星的速度为绕地球做匀速圆周运动的卫星中的最小速度
C．在轨道E上运动的物体，抛出时的速度一定等于或大于第三宇宙速度
D．在轨道C上稳定运行的卫星和在轨道B上稳定运行的卫星在通过O点时加速度相同
5．我国曾连续发射多颗“北斗一号”导航定位卫星，该卫星处于地球的同步轨道上，假设其离地面高度为h，地球半径为R，地面附近重力加速度为g，则下列说法错误的是（ ）
A．该卫星运行周期为24h
B．该卫星所在处的重力加速度为
g
C．该卫星周期与近地卫星周期之比为
D．该卫星运动的动能为
6．2019年12月27日，长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，将实践二号卫星送入预定轨道。已知地球的质量为M、半径为R，卫星质量为m，引力常量为G。某阶段卫星围绕地球做半径为r的匀速圆周运动时（ ）
A．卫星的运行周期为 B．卫星具有的动能为
C．卫星运行的角速度为 D．卫星的向心加速度为
7．在天宫二号中工作的景海鹏和陈东可以自由飘浮在空中，宇航员处于失重状态。下列分析正确的是（ ）
A．失重就是航天员不受力的作用
B．失重的原因是航天器离地球太远，从而摆脱了地球的引力
C．失重是航天器独有的现象，在地球上不可能有失重现象的存在
D．正是由于引力的存在，才使航天器和航天员有可能做环绕地球的圆周运动
8．为了探测引力波，预计发射两颗地球卫星P和Q，卫星P的轨道半径约为地球半径的16倍，卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。则P与Q的线速度大小之比约为（ ）
A．1：2 B．1：4 C．2：1 D．4：1
9．下列属于超重现象的是（ ）
A．汽车驶过拱形桥顶端
B．航天器随火箭从地面向上加速发射
C．人在电梯中随电梯减速上升
D．宇航员随宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动
10．若已知地球质量为M，万有引力常量为G，将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体，忽略地球自转影响，仅由这些信息不能计算出（ ）
A．地面附近的重力加速度
B．地球的第一宇宙速度
C．同步卫星距地面的高度
D．近地卫星绕地球做圆周运动的周期
11．2011年11月3日，中国自行研制的神舟八号飞船与天宫一号实现自动对接。假设神舟八号在圆轨道做匀速圆周运动时，离地面高度为H，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，则神舟八号的运行速度大小为（ ）
A． B． C． D．
12．关于地球的同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．同步卫星的轨道属于近地轨道
B．所有同步卫星的质量一定相同
C．同步卫星距离地面的高度由质量决定
D．所有同步卫星的轨道高度与卫星质量没有关系，全部相同
13．2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第55颗导航卫星，至此北斗全球卫星导航系统星座部署全面完成。北斗导航系统第41颗卫星为地球同步轨道卫星，第49颗卫星为“倾斜地球同步”轨道卫星，它们的轨道均视为圆周，半径约为，运行周期都等于地球的自转周期。“倾斜地球同步”轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示，已知引力常量，下列说法正确的是（ ）
A．根据题目数据可估算出地球的密度
B．地球同步轨道卫星一天内可经过北京正上空1次
C．“倾斜地球同步”轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度
D．“倾斜地球同步”轨道卫星一天2次经过赤道正上方同一位置
14．“天宫二号”目标飞行器与“神舟十一号”飞船自动交会对接前的示意图如图所示，圆形轨道Ⅰ为“天宫二号”运行轨道，圆形轨道Ⅱ为“神舟十一号”运行轨道。此后“神舟十一号”要进行多次变轨，才能实现与“天宫二号”的交会对接，则（ ）
A．“天宫二号”的运行速率大于“神舟十一号”在轨道Ⅱ上的运行速率
B．“神舟十一号”变轨后比变轨前高度增加，机械能减少
C．“神舟十一号”可以通过减速而使轨道半径变大
D．“天宫二号”和“神舟十一号”对接瞬间的向心加速度大小相等
二、解答题
15．双星由两颗绕着共同的点旋转的恒星组成。对于其中一颗来说，另一颗就是其“伴星”。如果甲、乙两颗星体质量分别为、，它们之间的距离为L，甲、乙离其他天体十分遥远不受其他天体的作用，它们绕连线上一点O以相同的角速度做匀速圆周运动，如图所示。已知引力常量为G。求：
(1)甲做圆周运动的轨道半径。
(2)双星做圆周运动的周期T。
16．探月卫星的发射过程可简化如下：先进入绕地球运行的“停泊轨道”，在该轨道的P处，通过变速，再进入“地月转移轨道”，快要到达月球时，卫星再次变速，卫星被月球引力“俘获”后，成为环月卫星，最终在环绕月球的“工作轨道上”绕月飞行（视为圆周运动），对月球进行探测，“工作轨道”周期为T，距月球表面的高度为h，月球半径为R，引力常量为G，忽略其他天体对探月卫星在“工作轨道”上环绕运动的影响。
(1)要使探月卫星从“转移轨道”进入“工作轨道”，应增大速度还是减小速度？
(2)求探月卫星在“工作轨道”上环绕的线速度大小；
(3)求月球的第一宇宙速度。
17．今年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。霍曼转移轨道是与地球、火星公转轨道相切的椭圆轨道。在日地连线与日火连线夹角a=45°时，是发射“天问一号”火星探测器的最佳时间窗口，因为此时探测器从地球表面附近进入霍曼转移轨道，可以在最短的时间内到达火星附近，从而被火星引力捕获。已知火星公转半径为R，地球公转周期是12个月（可能用到的数据1.653≈4.5，）
（1）若已知太阳质量M和引力常数G，试求火星的公转速度；
（2）试求地球公转半径；
（3）若错过了此次最佳发射窗口期，则再过多少个月是下次的最佳发射时期?（即地球与火星的相对位置再次如图中所示）
18．2020年7月31日，随着北斗三号全球卫星导航系统建成开通，“太空丝绸之路”走上服务全球造福人类的时代新舞台！北斗系统的空间段主要由地球同步轨道(GEO)卫星和中轨道(MEO)卫星等组成。如图为导航系统中的MEO卫星轨道(低于GEO卫星轨道)示意图，MEO卫星绕地球做匀速圆周运动时对地球的张角为θ，已知地球半径为R0，地球表面处的重力加速度大小为g，不考虑地球的自转，求：
(1)MEO卫星绕地球做匀速圆周运动的周期；
(2)设有GEO和MEO两卫星均在赤道平面内运行，其周期分别为T1和T2。若某时刻两者与地球球心成一直线，求三者再次位于一直线的最短时间间隔。
参考答案
1．D 2．B 3．A 4．D 5．C 6．A 7．D 8．A 9．B 10．C 11．D 12．D 13．D 14．D
15．(1)；(2)
16．(1)减小；(2)v=；(3)
17．(1) ；(2) ；(3) 25月
18．(1) ；(2)
一、单选题
1．如图所示，发射地球同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道I，然后在P点变轨，进入椭圆形转移轨道II，到达远地点Q时再次变轨，进入同步轨道III。下列说法正确的是（ ）
A．同步卫星可定位于北京正上方
B．卫星在轨道I上的运行速度大于7.9km/s
C．卫星在轨道II上运行时，在P点的加速度小于在Q点的加速度
D．卫星由轨道II进入同步轨道III，需在Q点加速
2．2018年11月19日凌晨，西昌一道冲天火光，北斗再添两颗新星。北斗三号基本系统星座部署圆满完成，中国北斗迈出从国内走向国际、从区域走向全球的“关键一步”已知“北斗”系统中的某两颗工作星均绕地心做顺时针匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度约为21600千米，某时刻位置关系如图所示。地球同步卫星离地的高度约为35600千米，地球半径约为6400千米，卫星间的相互作用忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．这两颗卫星的绕地球运动的角速度小于同步卫星的角速度
B．卫星1大约经过2.2小时由位置A运动到位置B
C．卫星1若要追上卫星2需要向先后喷气做加速运动
D．若轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，如不加干预，工作卫星的轨道高度将缓慢降低而动能会减小
3．如图是两颗仅在地球引力作用下绕地球运动的人造卫星轨道示意图，I是半径为R的圆轨道，II为椭圆轨道，AB为椭圆的长轴，且AB=2R，两轨道和地心在同一平面内，C、D为两轨道的交点。己知轨道Ⅱ上的卫星运动到C点时速度方向与AB平行。下列说法正确的是（ ）
A．两个轨道上的卫星在C点时的加速度相同
B．两个轨道上的卫星在C点时的向心加速度大小相等
C．II轨道上卫星的周期大于I轨道上卫星的周期
D．II轨道上卫星从C经B运动到D的时间与从D经A运动到C的时间相等
4．牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中设想，物体抛出的速度很大时，就不会落回地面，它将绕地球运动，成为地球人造卫星。如图所示，将物体从一座高山上的O点水平抛出，抛出速度一次比一次大，落地点一次比一次远，设图中B、C、D、E是从O点以不同的速度抛出的物体所对应的运动轨道。已知B是近地圆形轨道，C、D是椭圆轨道，在轨道E上运动的物体将会克服地球的引力，永远地离开地球，空气阻力和地球自转的影响不计，则下列说法正确的是（ ）
A．在轨道B上运动的卫星的速度为发射卫星的最大速度
B．在轨道B上运动的卫星的速度为绕地球做匀速圆周运动的卫星中的最小速度
C．在轨道E上运动的物体，抛出时的速度一定等于或大于第三宇宙速度
D．在轨道C上稳定运行的卫星和在轨道B上稳定运行的卫星在通过O点时加速度相同
5．我国曾连续发射多颗“北斗一号”导航定位卫星，该卫星处于地球的同步轨道上，假设其离地面高度为h，地球半径为R，地面附近重力加速度为g，则下列说法错误的是（ ）
A．该卫星运行周期为24h
B．该卫星所在处的重力加速度为
g
C．该卫星周期与近地卫星周期之比为
D．该卫星运动的动能为
6．2019年12月27日，长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，将实践二号卫星送入预定轨道。已知地球的质量为M、半径为R，卫星质量为m，引力常量为G。某阶段卫星围绕地球做半径为r的匀速圆周运动时（ ）
A．卫星的运行周期为 B．卫星具有的动能为
C．卫星运行的角速度为 D．卫星的向心加速度为
7．在天宫二号中工作的景海鹏和陈东可以自由飘浮在空中，宇航员处于失重状态。下列分析正确的是（ ）
A．失重就是航天员不受力的作用
B．失重的原因是航天器离地球太远，从而摆脱了地球的引力
C．失重是航天器独有的现象，在地球上不可能有失重现象的存在
D．正是由于引力的存在，才使航天器和航天员有可能做环绕地球的圆周运动
8．为了探测引力波，预计发射两颗地球卫星P和Q，卫星P的轨道半径约为地球半径的16倍，卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。则P与Q的线速度大小之比约为（ ）
A．1：2 B．1：4 C．2：1 D．4：1
9．下列属于超重现象的是（ ）
A．汽车驶过拱形桥顶端
B．航天器随火箭从地面向上加速发射
C．人在电梯中随电梯减速上升
D．宇航员随宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动
10．若已知地球质量为M，万有引力常量为G，将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体，忽略地球自转影响，仅由这些信息不能计算出（ ）
A．地面附近的重力加速度
B．地球的第一宇宙速度
C．同步卫星距地面的高度
D．近地卫星绕地球做圆周运动的周期
11．2011年11月3日，中国自行研制的神舟八号飞船与天宫一号实现自动对接。假设神舟八号在圆轨道做匀速圆周运动时，离地面高度为H，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，则神舟八号的运行速度大小为（ ）
A． B． C． D．
12．关于地球的同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．同步卫星的轨道属于近地轨道
B．所有同步卫星的质量一定相同
C．同步卫星距离地面的高度由质量决定
D．所有同步卫星的轨道高度与卫星质量没有关系，全部相同
13．2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第55颗导航卫星，至此北斗全球卫星导航系统星座部署全面完成。北斗导航系统第41颗卫星为地球同步轨道卫星，第49颗卫星为“倾斜地球同步”轨道卫星，它们的轨道均视为圆周，半径约为，运行周期都等于地球的自转周期。“倾斜地球同步”轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示，已知引力常量，下列说法正确的是（ ）
A．根据题目数据可估算出地球的密度
B．地球同步轨道卫星一天内可经过北京正上空1次
C．“倾斜地球同步”轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度
D．“倾斜地球同步”轨道卫星一天2次经过赤道正上方同一位置
14．“天宫二号”目标飞行器与“神舟十一号”飞船自动交会对接前的示意图如图所示，圆形轨道Ⅰ为“天宫二号”运行轨道，圆形轨道Ⅱ为“神舟十一号”运行轨道。此后“神舟十一号”要进行多次变轨，才能实现与“天宫二号”的交会对接，则（ ）
A．“天宫二号”的运行速率大于“神舟十一号”在轨道Ⅱ上的运行速率
B．“神舟十一号”变轨后比变轨前高度增加，机械能减少
C．“神舟十一号”可以通过减速而使轨道半径变大
D．“天宫二号”和“神舟十一号”对接瞬间的向心加速度大小相等
二、解答题
15．双星由两颗绕着共同的点旋转的恒星组成。对于其中一颗来说，另一颗就是其“伴星”。如果甲、乙两颗星体质量分别为、，它们之间的距离为L，甲、乙离其他天体十分遥远不受其他天体的作用，它们绕连线上一点O以相同的角速度做匀速圆周运动，如图所示。已知引力常量为G。求：
(1)甲做圆周运动的轨道半径。
(2)双星做圆周运动的周期T。
16．探月卫星的发射过程可简化如下：先进入绕地球运行的“停泊轨道”，在该轨道的P处，通过变速，再进入“地月转移轨道”，快要到达月球时，卫星再次变速，卫星被月球引力“俘获”后，成为环月卫星，最终在环绕月球的“工作轨道上”绕月飞行（视为圆周运动），对月球进行探测，“工作轨道”周期为T，距月球表面的高度为h，月球半径为R，引力常量为G，忽略其他天体对探月卫星在“工作轨道”上环绕运动的影响。
(1)要使探月卫星从“转移轨道”进入“工作轨道”，应增大速度还是减小速度？
(2)求探月卫星在“工作轨道”上环绕的线速度大小；
(3)求月球的第一宇宙速度。
17．今年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。霍曼转移轨道是与地球、火星公转轨道相切的椭圆轨道。在日地连线与日火连线夹角a=45°时，是发射“天问一号”火星探测器的最佳时间窗口，因为此时探测器从地球表面附近进入霍曼转移轨道，可以在最短的时间内到达火星附近，从而被火星引力捕获。已知火星公转半径为R，地球公转周期是12个月（可能用到的数据1.653≈4.5，）
（1）若已知太阳质量M和引力常数G，试求火星的公转速度；
（2）试求地球公转半径；
（3）若错过了此次最佳发射窗口期，则再过多少个月是下次的最佳发射时期?（即地球与火星的相对位置再次如图中所示）
18．2020年7月31日，随着北斗三号全球卫星导航系统建成开通，“太空丝绸之路”走上服务全球造福人类的时代新舞台！北斗系统的空间段主要由地球同步轨道(GEO)卫星和中轨道(MEO)卫星等组成。如图为导航系统中的MEO卫星轨道(低于GEO卫星轨道)示意图，MEO卫星绕地球做匀速圆周运动时对地球的张角为θ，已知地球半径为R0，地球表面处的重力加速度大小为g，不考虑地球的自转，求：
(1)MEO卫星绕地球做匀速圆周运动的周期；
(2)设有GEO和MEO两卫星均在赤道平面内运行，其周期分别为T1和T2。若某时刻两者与地球球心成一直线，求三者再次位于一直线的最短时间间隔。
参考答案
1．D 2．B 3．A 4．D 5．C 6．A 7．D 8．A 9．B 10．C 11．D 12．D 13．D 14．D
15．(1)；(2)
16．(1)减小；(2)v=；(3)
17．(1) ；(2) ；(3) 25月
18．(1) ；(2)