7.4宇宙航行（培优）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（培优）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 | 203.2KB | ||
| 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 05:56:31 | ||
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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宇宙航行培优练习
一、单选题
1．2018年12月12日
，“嫦娥四号”以速度在地月转移轨道上飞临距月面处，此时发动机点火，约后发动机正常关机，“嫦娥四号”顺利被月球捕获，成为距月球表面的环月卫星。若已知地球质量是月球质量的81倍，地球半径为月球半径的4倍，地球半径，根据以上信息下列说法正确的是（ ）
A．发动机点火后对“嫦娥四号”进行加速
B．“嫦娥四号”在近月轨道上的运行速度约为
C．“嫦娥四号”在开动发动机被月球捕获过程中的加速度大小约为
D．“嫦娥四号”在开动发动机被月球捕获过程中的加速度大小约为
2．我国计划在2018年发射“嫦娥四号”，它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球档案资料。已知月球的半径为，月球表面的重力加速度为，引力常量为，离月球中心的距离为。根据以上信息不能求出的物理量是（ ）
A．“嫦娥四号”绕月运行的动能
B．“嫦娥四号”绕月运行的周期
C．月球的平均密度
D．月球的第一宇宙速度
3．2018年6月14日11时06分，探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成为世界首颗成功进入地月拉格朗日点的使命轨道的卫星，为地月信息联通搭建“天桥”。如图所示，该点位于地球与月球连线的延长线上，“鹊桥”位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做圆周运动，已知地球、月球和“鹊桥”的质量分别为、、，地球和月球之间的平均距离为，点离月球的距离为，则（ ）
A．“鹊桥”的线速度小于月球的线速度
B．“鹊桥”的向心加速度小于月球的向心加速度
C．满足
D．满足
4．今年是我国北斗导航系统全球组网的收官之年。2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射北斗系统第54颗导航卫星，这是“北斗三号”卫星导航系统第二颗地球同步轨道(GEO)卫星，卫星顺利进入预定轨道。4月7日，第54颗北斗导航卫星成功定点，变轨到达工作轨道，进入卫星长期运行管理模式。第54颗导航卫星的发射示意图如图所示，卫星首先进入预定轨道Ⅰ，P点是轨道Ⅰ上的近地点，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球工作轨道Ⅱ，则（ ）。
A．卫星在轨道Ⅱ上的加速度小于赤道上物体随地球自转的加速度
B．该卫星的发射速度必定大于11.2 km/s
C．卫星在P点的加速度大于在Q点的加速度
D．在轨道Ⅰ上，卫星在Q点的速度大于7.9 km/s
5．火星是太阳系内与地球最为相似的行星，若把火星视为均匀球体，火星极地的重力加速度记为，半径记为，自转周期记为，表示引力常量，则（ ）
A．火星的质量表示为 B．火星的密度表示为
C．火星的第一宇宙速度为 D．火星同步卫星的高度为
6．我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，其标识如图所示。若火星质量为地球质量的10%，半径地球半径的50%；若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，下列说法正确的是（ ）
A．同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值为
B．火星与地球绕太阳运动的线速度大小之比为2∶3
C．火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度
D．火星探测器的发射速度应介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
7．2018年11月20日，国内首颗商业低轨卫星“嘉定一号”在酒泉卫星发射中心成功升空，随后卫星进入预定匀速圆周运动的轨道，它也是中国首个全球低轨通信卫星星座“翔云”的首发星，开启了中国天基物联探测新时代，下列说法正确的是（ ）
A．该卫星的发射速度小于7.9km/s
B．据了解该卫星在距离地面约400km的近地轨道运行，则可以估算卫星所受的万有引力
C．该卫星在预定轨道上的周期等于同步卫星的周期
D．该卫星接到地面指令需要变轨至更高轨道，则卫星应向后喷气加速
8．2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭托举着中国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场点火升空。火箭飞行约2167秒后，成功将探测器送入预定轨道。“天问一号”将飞行约7个月抵达火星，并通过2至3个月的环绕飞行后着陆火星表面，开展探测任务。关于此次发射及火星探测任务，下列正确的是（ ）
A．从地球发射的速度应该介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．靠近火星后，探测器经过几次加速，最终降落火星表面
C．长征五号遥四运载火箭推力巨大，原因在于该火箭采用了新型轻质材料制造
D．当探测器绕火星圆周运动时，可以根据轨道半径与运动周期估算火星质量
9．北斗三号系统由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球同步静止轨道卫星和3颗地球同步倾斜轨道卫星共30颗卫星组成。其中倾斜地球同步轨道卫星和地球同步静止轨道卫星周期相同，中圆地球轨道卫星比地球同步静止轨道卫星轨道低一些，它们均为圆轨道卫星。则（ ）
A．所有同步卫星绕地运动的周期都一定大于中圆地球轨道卫星
B．所有同步卫星绕地运动的速率都一定大于中圆地球轨道卫星
C．地球同步倾斜轨道卫星可以相对地球静止在北京上空
D．地球同步倾斜轨道卫星的高度大于地球同步静止轨道卫星
10．人造地球卫星的轨道可近似为圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A．周期是24小时的卫星都是地球同步卫星
B．地球同步卫星的角速度大小比地球自转的角速度小
C．近地卫星的向心加速度大小比地球两极处的重力加速度大
D．近地卫星运行的速率比地球表面赤道上的物体随地球自转的速率大
11．我国第一个自主火星探测器“天问一号”自2020年成功发射以来，飞行里程已经突破了4亿公里，即将接近火星。“天问一号”飞向火星的模拟示意图如图，Ⅰ为地球公转轨道，椭圆轨道Ⅱ为“天问一号”飞行轨道，Ⅲ为火星公转轨道。P、Q是轨道Ⅱ分别与Ⅰ、Ⅲ两轨道的公切点。下列说法正确的是（ ）
A．地球公转的线速度小于火星公转的线速度
B．“天问一号”从P点运行到Q点的过程中，线速度逐渐增大
C．“天问一号”从P点运行到Q点的时间大于180天
D．“天问一号”在轨道Ⅱ上经过Q点时的加速度小于火星在轨道Ⅲ上经过Q点的加速度
12．如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，使卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则以下说法不正确的是（ ）
A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/s
B．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s
C．在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
D．在Q点，卫星在轨道Ⅰ上的加速度大于在轨道Ⅱ上的加速度
13．2020年11月24日4时30分，我国在文昌航天发射场用长征五号运载火箭成功发射嫦娥五号，12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，实现了“绕、落、回”三步探月规划完美收官，为我国未来月球与行星探测奠定了坚实基础。如图，为嫦娥五号奔月过程示意图，A点和B点分别为嫦娥五号的近地变轨位置和近月变轨位置，关于嫦娥五号，下列说法正确的是（ ）
A．嫦娥五号在轨道②上经过A点时的加速度小于在轨道③上经过A点时的加速度
B．嫦娥五号在轨道①上运行的机械能等于在轨道②上运行的机械能
C．嫦娥五号在轨道④上由A点无动力运动到B点过程中，其动能先减小后增大
D．嫦娥五号由轨道④进入轨道⑤，需要在B点点火加速
14．如图所示，a是地球赤道上还未发射的卫星，b是2020年5月我国以“一箭三星”方式成功发射的“北斗三号工程”组网卫星，c是地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．相同时间内北斗卫星b和地球同步卫星c转过的弧长相等
B．北斗卫星b的运行周期可能为28小时
C．地球同步卫星c在6h内转动的圆心角是
D．地球同步卫星c的向心加速度大于a随地球自转的向心加速度
未命名
未命名
二、解答题
15．如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为ω，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。
(1)求卫星B的运行周期；
(2)若卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近?
16．如图所示，A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。
（1）求卫星B的运行周期。
（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则经过多长时间，他们相距最远？
17．地球的半径为R，地面的重力加速度为g某卫星距离地面的高度为h，设卫星做匀速圆周运动，求：
(1)卫星的加速度；
(2)卫星的角速度；
(3)卫星的周期。
18．我国计划于2020年择机发射火星探测器“天问一号”，假设“天问一号”贴近火星表面绕其做匀速圆周运动。已知火星的质量为M，半径为R，万有引力常量为G，忽略火星自转影响。求：
(1)火星表面的重力加速度大小g；
(2)“天问一号”贴近火星表面做匀速圆周运动的线速度大小v；
(3)“天问一号”贴近火星表面做匀速圆周运动的周期T。
参考答案
1．C 2．A 3．C 4．C 5．C 6．C 7．D 8．D 9．A 10．D 11．C 12．C 13．C 14．D
15．(1) ；(2)
16．(1) ；(2) （k=0、1、2、…）
17．(1) ；(2) ； (3)
18．(1) ；(2) ；(3)
一、单选题
1．2018年12月12日
，“嫦娥四号”以速度在地月转移轨道上飞临距月面处，此时发动机点火，约后发动机正常关机，“嫦娥四号”顺利被月球捕获，成为距月球表面的环月卫星。若已知地球质量是月球质量的81倍，地球半径为月球半径的4倍，地球半径，根据以上信息下列说法正确的是（ ）
A．发动机点火后对“嫦娥四号”进行加速
B．“嫦娥四号”在近月轨道上的运行速度约为
C．“嫦娥四号”在开动发动机被月球捕获过程中的加速度大小约为
D．“嫦娥四号”在开动发动机被月球捕获过程中的加速度大小约为
2．我国计划在2018年发射“嫦娥四号”，它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球档案资料。已知月球的半径为，月球表面的重力加速度为，引力常量为，离月球中心的距离为。根据以上信息不能求出的物理量是（ ）
A．“嫦娥四号”绕月运行的动能
B．“嫦娥四号”绕月运行的周期
C．月球的平均密度
D．月球的第一宇宙速度
3．2018年6月14日11时06分，探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成为世界首颗成功进入地月拉格朗日点的使命轨道的卫星，为地月信息联通搭建“天桥”。如图所示，该点位于地球与月球连线的延长线上，“鹊桥”位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做圆周运动，已知地球、月球和“鹊桥”的质量分别为、、，地球和月球之间的平均距离为，点离月球的距离为，则（ ）
A．“鹊桥”的线速度小于月球的线速度
B．“鹊桥”的向心加速度小于月球的向心加速度
C．满足
D．满足
4．今年是我国北斗导航系统全球组网的收官之年。2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射北斗系统第54颗导航卫星，这是“北斗三号”卫星导航系统第二颗地球同步轨道(GEO)卫星，卫星顺利进入预定轨道。4月7日，第54颗北斗导航卫星成功定点，变轨到达工作轨道，进入卫星长期运行管理模式。第54颗导航卫星的发射示意图如图所示，卫星首先进入预定轨道Ⅰ，P点是轨道Ⅰ上的近地点，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球工作轨道Ⅱ，则（ ）。
A．卫星在轨道Ⅱ上的加速度小于赤道上物体随地球自转的加速度
B．该卫星的发射速度必定大于11.2 km/s
C．卫星在P点的加速度大于在Q点的加速度
D．在轨道Ⅰ上，卫星在Q点的速度大于7.9 km/s
5．火星是太阳系内与地球最为相似的行星，若把火星视为均匀球体，火星极地的重力加速度记为，半径记为，自转周期记为，表示引力常量，则（ ）
A．火星的质量表示为 B．火星的密度表示为
C．火星的第一宇宙速度为 D．火星同步卫星的高度为
6．我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，其标识如图所示。若火星质量为地球质量的10%，半径地球半径的50%；若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，下列说法正确的是（ ）
A．同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值为
B．火星与地球绕太阳运动的线速度大小之比为2∶3
C．火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度
D．火星探测器的发射速度应介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
7．2018年11月20日，国内首颗商业低轨卫星“嘉定一号”在酒泉卫星发射中心成功升空，随后卫星进入预定匀速圆周运动的轨道，它也是中国首个全球低轨通信卫星星座“翔云”的首发星，开启了中国天基物联探测新时代，下列说法正确的是（ ）
A．该卫星的发射速度小于7.9km/s
B．据了解该卫星在距离地面约400km的近地轨道运行，则可以估算卫星所受的万有引力
C．该卫星在预定轨道上的周期等于同步卫星的周期
D．该卫星接到地面指令需要变轨至更高轨道，则卫星应向后喷气加速
8．2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭托举着中国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场点火升空。火箭飞行约2167秒后，成功将探测器送入预定轨道。“天问一号”将飞行约7个月抵达火星，并通过2至3个月的环绕飞行后着陆火星表面，开展探测任务。关于此次发射及火星探测任务，下列正确的是（ ）
A．从地球发射的速度应该介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．靠近火星后，探测器经过几次加速，最终降落火星表面
C．长征五号遥四运载火箭推力巨大，原因在于该火箭采用了新型轻质材料制造
D．当探测器绕火星圆周运动时，可以根据轨道半径与运动周期估算火星质量
9．北斗三号系统由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球同步静止轨道卫星和3颗地球同步倾斜轨道卫星共30颗卫星组成。其中倾斜地球同步轨道卫星和地球同步静止轨道卫星周期相同，中圆地球轨道卫星比地球同步静止轨道卫星轨道低一些，它们均为圆轨道卫星。则（ ）
A．所有同步卫星绕地运动的周期都一定大于中圆地球轨道卫星
B．所有同步卫星绕地运动的速率都一定大于中圆地球轨道卫星
C．地球同步倾斜轨道卫星可以相对地球静止在北京上空
D．地球同步倾斜轨道卫星的高度大于地球同步静止轨道卫星
10．人造地球卫星的轨道可近似为圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A．周期是24小时的卫星都是地球同步卫星
B．地球同步卫星的角速度大小比地球自转的角速度小
C．近地卫星的向心加速度大小比地球两极处的重力加速度大
D．近地卫星运行的速率比地球表面赤道上的物体随地球自转的速率大
11．我国第一个自主火星探测器“天问一号”自2020年成功发射以来，飞行里程已经突破了4亿公里，即将接近火星。“天问一号”飞向火星的模拟示意图如图，Ⅰ为地球公转轨道，椭圆轨道Ⅱ为“天问一号”飞行轨道，Ⅲ为火星公转轨道。P、Q是轨道Ⅱ分别与Ⅰ、Ⅲ两轨道的公切点。下列说法正确的是（ ）
A．地球公转的线速度小于火星公转的线速度
B．“天问一号”从P点运行到Q点的过程中，线速度逐渐增大
C．“天问一号”从P点运行到Q点的时间大于180天
D．“天问一号”在轨道Ⅱ上经过Q点时的加速度小于火星在轨道Ⅲ上经过Q点的加速度
12．如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，使卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则以下说法不正确的是（ ）
A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/s
B．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s
C．在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
D．在Q点，卫星在轨道Ⅰ上的加速度大于在轨道Ⅱ上的加速度
13．2020年11月24日4时30分，我国在文昌航天发射场用长征五号运载火箭成功发射嫦娥五号，12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，实现了“绕、落、回”三步探月规划完美收官，为我国未来月球与行星探测奠定了坚实基础。如图，为嫦娥五号奔月过程示意图，A点和B点分别为嫦娥五号的近地变轨位置和近月变轨位置，关于嫦娥五号，下列说法正确的是（ ）
A．嫦娥五号在轨道②上经过A点时的加速度小于在轨道③上经过A点时的加速度
B．嫦娥五号在轨道①上运行的机械能等于在轨道②上运行的机械能
C．嫦娥五号在轨道④上由A点无动力运动到B点过程中，其动能先减小后增大
D．嫦娥五号由轨道④进入轨道⑤，需要在B点点火加速
14．如图所示，a是地球赤道上还未发射的卫星，b是2020年5月我国以“一箭三星”方式成功发射的“北斗三号工程”组网卫星，c是地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．相同时间内北斗卫星b和地球同步卫星c转过的弧长相等
B．北斗卫星b的运行周期可能为28小时
C．地球同步卫星c在6h内转动的圆心角是
D．地球同步卫星c的向心加速度大于a随地球自转的向心加速度
未命名
未命名
二、解答题
15．如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为ω，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。
(1)求卫星B的运行周期；
(2)若卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近?
16．如图所示，A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。
（1）求卫星B的运行周期。
（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则经过多长时间，他们相距最远？
17．地球的半径为R，地面的重力加速度为g某卫星距离地面的高度为h，设卫星做匀速圆周运动，求：
(1)卫星的加速度；
(2)卫星的角速度；
(3)卫星的周期。
18．我国计划于2020年择机发射火星探测器“天问一号”，假设“天问一号”贴近火星表面绕其做匀速圆周运动。已知火星的质量为M，半径为R，万有引力常量为G，忽略火星自转影响。求：
(1)火星表面的重力加速度大小g；
(2)“天问一号”贴近火星表面做匀速圆周运动的线速度大小v；
(3)“天问一号”贴近火星表面做匀速圆周运动的周期T。
参考答案
1．C 2．A 3．C 4．C 5．C 6．C 7．D 8．D 9．A 10．D 11．C 12．C 13．C 14．D
15．(1) ；(2)
16．(1) ；(2) （k=0、1、2、…）
17．(1) ；(2) ； (3)
18．(1) ；(2) ；(3)