鲁科版 (2019)第3节 人类对太空的不懈探索巩固练习

4.3人类对太空的不懈探索基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．2016年10月19日，天宫二号空间实验室与神舟十一号载人飞船在距地面393公里的轨道高度交会对接成功．由此消息对比神舟十一号与地球同步卫星的认识，正确的是（       ）

A．神舟十一号载人飞船中宇航员没有受到力的作用

B．神舟十一号载人飞船的周期为24小时

C．神舟十一号载人飞船的周期小于同步卫星的周期

D．神舟十一号载人飞船中天平可以正常使用

2．2020年北京时间1月16日11点02分，酒泉卫星发射中心一枚“快舟一号甲”火箭发射由银河航天研发制造的5G低轨宽带卫星，也是全球首颗5G卫星，重量为227公斤，在距离地面1156公里的区域运行，下列说法正确的是（　　）

A．5G卫星不受地球引力作用

B．5G卫星绕地飞行的速度一定大于7.9km/s

C．5G卫星轨道半径比地球同步卫星高

D．5G卫星在轨道上运行的速度大小与卫星的质量无关

3．假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的（　　）

A．倍 B．倍 C．倍 D．2倍

4．泛星彗星自2017年被发现以来，一直在向着太阳运动；到2020年5月4日，它距离太阳最近达到最亮。假定该彗星在绕太阳运动过程中，质量不变，运动轨迹为椭圆。已知太阳的质量为M，半径为R，彗星在近日点到太阳表面的距离为h1，在远日点到太阳表面的距离为h2，运动轨迹如图所示。关于该彗星的运动，下列说法错误的是（　　）

A．在近日点的速率大于

B．在近日点和远日点的速率之比为

C．在近日点和远日点的速率之比为

D．在近日点和远日点的加速度之比为

5．关于我国发射的同步通讯卫星，下列说法中正确的是(     )

A．它运行的周期比地球自转周期大

B．它运行的角速度比地球自转角速度小

C．它运行的轨道平面一定与赤道平面重合

D．它定点在北京正上方，所以我国可以利用它进行电视转播

6．“嫦娥四号”探测器于2018年12月8日由长征三号乙运载火箭发射升空，经过了26天飞行之后，于2019年1月3日成功着陆月球背面，通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱．如图所示为“嫦娥四号”飞行轨道示意图．下列说法正确的是

A．“嫦娥四号”探测器在与火箭分离前始终处于失重状态

B．“嫦娥四号”探测器在月球附近降轨前后，机械能增大

C．“嫦娥四号”探测器由地球飞向近月轨道过程中，引力势能先减小后增大

D．不通过“鹊桥”中继星，在月球背面的着陆器无法将信息直接传回地球

7．金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火，它们沿轨道运行的周期分别为T金、T地、T火，它们沿轨道运行的角速度大小分别为ω金、ω地、ω火，已知它们的轨道半径R金<R地<R火，由此可以判定（　　）

A．a金＜a地＜a火 B．ω金>ω地>ω火

C．v金＜v地＜v火 D．T金>T地>T火

8．2013年12月6日17时47分，在北京飞控中心工作人员的精密控制下，嫦娥三号开始实施近月制动，进入100公里环月轨道Ⅰ，2013年12月10日晚21:20分左右，嫦娥三号探测器将再次变轨，从100公里的环月圆轨道Ⅰ，降低到近月点（B点）15公里、远月点（A点）100公里的椭圆轨道Ⅱ，为下一步月面软着陆做准备．关于嫦娥三号卫星下列说法不正确的是（　　）

A．卫星在轨道Ⅱ上A点的加速度小于在B点的加速度

B．卫星A点到B点处于失重状态，从B点到A点处于超重状态

C．卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ火箭对它做了负功

D．卫星在轨道Ⅱ经过A点时的机械能等于在轨道Ⅱ经过B点时机械能

9．2021年6月17日，神舟十二号载人飞船成功与天和核心舱对接，3名航天员顺利进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。空间站绕地球做圆周运动的运行周期约为1.5h，如图所示是三名宇航员站立在天和核心舱地板上的情景，则下列说法正确的是（　　）

A．神舟十二号的发射速度应大于地球的第二宇宙速度

B．空间站绕地球做圆周运动的运行速度不小于7.9km/s

C．宇航员站在天和核心舱地板上时对地板的压力为零

D．神舟十二号先进入天和核心舱运行轨道，再从后面加速以实现与天和核心舱对接

10．如图，虚线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示地球卫星的三条轨道，其中轨道Ⅰ为与第一宇宙速度7.9km/s对应的近地环绕圆轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道，轨道Ⅲ为与第二宇宙速度11.2km/s对应的脱离轨道，a，b，c三点分别位于三条轨道上，b点为轨道Ⅱ的远地点，b，c点与地心的距离均为轨道Ⅰ半径的2倍，则（　　）

A．卫星在轨道Ⅱ的运行周期为轨道Ⅰ的2倍

B．卫星经过a点的速率为经过b点的倍

C．卫星在a点的加速度大小为在c点的4倍

D．质量相同的卫星在b点的机械能等于在c点的机械能

11．如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，，a是地球同步卫星，则（　　）

A．卫星a的加速度大于b的加速度 B．卫星a的角速度小于c的角速度

C．卫星a的运行速度大于第一宇宙速度 D．卫星b的周期大于24 h

12．甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是（　　）

A．甲的周期小于乙的周期

B．乙的速度大于第一宇宙速度

C．甲的加速度小于乙的加速度

D．甲在运行时能经过北极的正上方

13．2020年6月23日上午，我国“北斗三号”全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射，全球组网完美收官。在“北斗三号”的30颗组网卫星中，包含3颗地球静止轨道卫星（运行在地球同步轨道），还有3颗倾斜地球同步轨道卫星（其轨道平面与赤道平面有一定的夹角，高度与静止轨道卫星相同），其余24颗均为中轨道卫星，周期约为12h。关于“北斗三号”组网卫星，下列说法正确的是（　　）

A．倾斜同步轨道卫星可能定点在北京上空

B．倾斜同步轨道卫星和静止轨道卫星内的仪器均处于平衡状态

C．中轨道卫星的运行速率小于静止轨道卫星的运行速率

D．倾斜同步轨道卫星的周期大于中轨道卫星的周期

14．某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t落回手中．已知该星球半径为R，则至少以多大速度沿星球表面发射才能使物体不落回该星球？（ ）

A． B． C． D．

15．北京时间2019年4月10日，人类历史上首张黑洞“照片”（如图）被正式披露，引起世界轰动；2020年4月7日“事件视界望远镜（EHT）”项目组公布了第二张黑洞“照片”，呈现了更多有关黑洞的信息。黑洞是质量极大的天体，引力极强。一个事件刚好能被观察到的那个时空界面称为视界。例如，发生在黑洞里的事件不会被黑洞外的人所观察到，因此我们可以把黑洞的视界作为黑洞的“边界”。在黑洞视界范围内，连光也不能逃逸。由于黑洞质量极大，其周围时空严重变形。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，有一部分光会落入黑洞中，但还有另一部分离黑洞较远的光线会绕过黑洞，通过弯曲的路径到达地球。根据上述材料，结合所学知识判断下列说法正确的是（　　）

A．黑洞“照片”明亮部分是地球上的观测者捕捉到的黑洞自身所发出的光

B．地球观测者看到的黑洞“正后方”的几个恒星之间的距离比实际的远

C．视界是真实的物质面，只是外部观测者对它一无所知

D．黑洞的第二宇宙速度小于光速c

二、填空题（共4题）

16．地球同步卫星绕地球运转的速度___________（填“大于”“小于”或“等于”）第一宇宙速度，若将一质量为10kg的物体用弹簧秤悬挂在同步卫星内，稳定时弹簧秤的读数为___________N。

17．地球的两颗卫星A和B位置如图所示，这两颗卫星绕地球均做匀速圆周运动，则这两颗卫星向心加速度较小的是_____．周期较小的是_____．

18．已知地球半径为R，地球表面和重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转影响，则地球的质量为___________，卫星环绕地球运行的第一宇宙速度为___________，若某卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，则卫星的轨道半径为___________。

19．随着航天技术的发展，许多实验可以搬到太空中进行。飞船绕地球做匀速圆周运动时，无法用天平称量物体的质量。假设某宇航员在这种环境下设计了如图所示装置（图中O为光滑的小孔）来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动。设飞船中具有基本测量工具：

(1)物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计，原因是___________________；

(2)实验时测得的物理量有弹簧秤示数F、圆周运动的周期T和圆周运动的半径R，则待测物体质量的表达式为M=_____。

三、综合题（共4题）

20．神舟六号载人飞船在绕地球飞行了5圈后变轨，轨道变为距地面高度为h的圆形轨道，已知地球半径为R，地面附近的重力加速度为g，求飞船在圆轨道上运行的速度和运行的周期。

21．2021年2月10日，执行中国首次火星探测任务的“天问一号”探测器实施制动，进入环火轨道，已知天问一号的质量为m0，环火轨道半径为r，火星的半径为R，火星表面的重力加速度为g0，引力常量为G，设探测器沿环火轨道做匀速圆周运动，求：

（1）天问一号在环火轨道受到的火星引力大小；

（2）天问一号在环火轨道的角速度大小。

22．据报道，科学家们在距离地球20万光年外发现了首颗系外“宜居”行星。假设该行星质量约为地球质量的8倍，半径约为地球半径的3倍。若某人在地球表面最多能举起质量m0=60kg的物体，试求：

（1）此人在这个行星表面能举起的物体的质量m1为多少？

（2）这个行星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的多少倍？

23．“神舟”七号飞船的成功发射为我国在2010年实现探月计划——“嫦娥工程”获得了宝贵的经验，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为，飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运行，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，万有引力常量为G，求：

（1）飞船在轨道Ⅲ上的运行速率；

（2）飞船在轨道Ⅰ绕月球运行一周所需的时间．

（3）飞船在A点处点火后瞬间与点火前相比，速度是变大还是变小？

参考答案：

1．C

2．D

3．B

4．C

5．C

6．D

7．B

8．B

9．C

10．C

11．B

12．C

13．D

14．B

15．B

16．     小于     0

17．     A     B

18．              

19．     在太空中物体与桌面间几乎没有压力，物体与接触面间摩擦力几乎为零    

20．

，

21．（1）；（2）

22．（1）；（2）

23．（1）；（2）；（3）变小