高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行复习练习题

7.4宇宙航行专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．已知地球半径和平均密度分别为R和ρ，地球表面附近的重力加速度为g0，某天体半径为R′，平均密度为ρ′，在该天体表面附近的重力加速度g′为(　　)

A． B． C． D．

2．下列各种现象中，出现超重超种现象的是 (     )

A．汽车过凸桥 B．小孩荡秋千经过最低点

C．平抛运动 D．绕地球飞行的卫星

3．人造地球卫星在运行中，由于受到稀薄大气的阻力作用，其运动轨道半径会逐渐减小，在此进程中，以下说法中正确的是（　　）

A．卫星的速率将减小

B．卫星的周期将增大

C．卫星的向心加速度将增大

D．卫星的向心力将减小

4．大约4亿年前，地球一年有400天，地球自转周期只有不到22小时，月球和太阳对地球引力作用产生的潮汐，就像是一个小小的“刹车片“，使地球自转缓慢变慢，还导致月球以每年4厘米的速度远离地球，若不考虑其它因素，则若干年后与现在相比较　　

A．地球同步卫星的线速度变小

B．地球近地卫星的周期变大

C．地球赤道处的重力加速度不变

D．月球绕地球做圆周运动的角速度变大

5．天和号核心舱在轨运行可近似为圆周运动，将地球看作半径为R的均匀球体，核心舱距离地面的高度为H。忽略地球自转，地面处的重力加速度大小为g，则可以求出（　　）

A．核心舱内的重力加速度大小 B．核心舱的运行速度为

C．核心舱的运行周期为 D．地球的密度为

6．“嫦娥一号”成功发射后，探月成为同学们的热门话题．一位同学为了测算卫星在月球表面附近做匀速圆周运动的环绕速度，提出了如下实验方案：在月球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，测出物体上升的最大高度h，已知月球的半径为R，便可测算出绕月卫星的环绕速度．按这位同学的方案，绕月卫星的环绕速度为（ ）

A． B． C． D．

7．我国未来将在月球地面上建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站。如图所示，关闭发动机的航天飞机A在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近，并将在椭圆轨道的近月点B处与空间站C对接。已知空间站绕月圆轨道的半径为r，周期为T，万有引力常量为G，月球的半径为R，下列说法错误的是（　　）

A．要使对接成功，飞机在接近B点时必须减速

B．航天飞机在图示位置正在加速向B运动

C．月球的质量为

D．月球的第一宇宙速度为

8．在星球P和星球Q的表面，以相同的初速度竖直上抛一小球，小球在空中运动时的速度—时间图像分别如图所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体，星球P的半径是星球Q半径的3倍，下列说法正确的是（　　）

A．星球P和星球Q的质量之比为3：1

B．星球P和星球Q的密度之比为1：1

C．星球P和星球Q的第一宇宙速度之比为

D．星球P和星球Q的近地卫星周期之比为

9．深空探测器“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行的过程中，发现甲、乙两颗均匀球形天体，两天体各有一颗靠近其表面飞行的卫星，测得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是：

A．天体甲、乙的质量一定不相等

B．两颗卫星的线速度一定相等

C．天体甲、乙的密度一定相等

D．天体甲、乙表面的重力加速度之比等于它们半径的反比

10．“慧眼”卫星于2017年6月 15 日在酒泉卫星发射中心成功发射．已知“慧眼”卫星绕地球做匀速圆周运动， 其轨道半径为 r，运动周期为 T，地球半径为R，引力常量为G，地球表面处的重力加速度为g，则下列说法正确的是

A．地球的平均密度大小为

B．地球的质量大小为

C．地球表面的重力加速度大小

D．“慧眼”卫星的向心加速度大小为

11．如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星自身的半径是火星的n倍，质量为火星的k倍，不考虑行星自转的影响，则

A．金星表面的重力加速度是火星的

B．金星的第一宇宙速度是火星的

C．金星绕太阳运动的加速度比火星小

D．金星绕太阳运动的周期比火星大

12．中国首次火星探测任务“天问一号”已于2021年2月10日成功环绕火星，已知地球的质量约为火星质量的10倍，半径约为火星半径的2倍，下列说法正确的是（　　）

A．“天问一号”探测器的发射速度一定大于7.9km/s，小于11.2km/s

B．若在火星上发射一颗绕火星表面运行的卫星，其速度至少需要7.9 km/s

C．绕火星表面运行卫星的周期大于地球近地卫星的周期

D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度

13．经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”．“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体， 如图所示，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 O 点做周期相同的匀速圆周运 动．现测得两颗星之间的距离为 L，质量之比为 m1:m2=3:2，下列说法中正确的是：

A．m1、m2 做圆周运动的线速度之比为 3:2

B．m1、m2 做圆周运动的角速度之比为 3:2

C．m1做圆周运动的半径为L

D．m2做圆周运动的半径为L

14．随着“神舟十号”与“天宫一号”成功牵手，我国将于2020年前发射月球登陆器．月球登陆器返回地球时，先由月球表面发射后绕月球在近月圆轨道上飞行，经轨道调整后与在较高圆轨道上运行的轨道舱对接，对接完成后再经加速脱离月球飞回地球．下列说法中正确的是（     ）

A．登陆器从月球表面发射到近月圆轨道时的发射速度等于7.9km/s

B．登陆器在近月圆轨道上运行的速度必须大于月球第一宇宙速度

C．登陆器在近月圆轨道上飞行的加速度小于轨道舱的飞行的加速度

D．登陆器与轨道舱对接后，若加速到等于或大于月球第二宇宙速度就可以返回地球

15．火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目．假设火星探测器在火星表面附近圆轨道运行的周期为，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运行周期为，火星质量与地球质量之比为，火星半径与地球半径之比为，则与之比为

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体，是一切空间和时间的总合。近数世纪以来，科学家根据现代物理学和天文学，建立了关于宇宙的现代科学理论，称为物理宇宙学。以被我们观测到的时空部分称为“可观测宇宙”、“可见宇宙”或“我们的宇宙"。宇宙大约是由4%的普通物质（包括我们人类和地球），23%的暗物质和73%的暗能量构成。

2011年萨尔，波尔马特、布莱恩，施密特以及亚当。里斯共同获得诺贝尔物理学奖。三人获奖的原因是他们“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”。如图所示为宇宙加速膨胀的模型，其中引力使宇宙收缩，暗能量（相当于排斥力）使宇宙膨胀。

根据你学过的知识回答下面的问题：

（1）萨尔，波尔马特、布莱恩，施密特以及亚当，里斯在观测遥远超新星时，使用的长度单位是：________

（2）关于宇宙加速膨胀的模型，下列观点中正确的是(      )

A．引力作用效果强       B．暗能量作用效果强

C．引力和暗能量作用效果相同            D．不能确定

17．第一宇宙速度的数值为_____________ km/s，是发射人造地球卫星的最________（填“大”或“小”）速度。

18．有三个物体，物体在赤道上随地球一起自转，物体的向心力加速度为，物体在地球大气层外贴着地球表面飞（轨道半径近似等于地球半径），物体的加速度为；物体在离地心距离为倍的地球半径的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动，且物体的公转周期与地球的自转周期相同，物体的加速度为，则：=_____。

19．宇航员在某星球表面以大小为2.0m/s的初速度水平抛出一物体，并记录下物体的运动轨迹，如图所示，O点为抛出点。若该星球半径为4000km，万有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2·kg－2，则该星球表面的重力加速度为___________ ，该星球的第一宇宙速度为____________。

三、综合题（共4题）

20．2010年10月1日，我国成功发射了“嫦娥二号”探月卫星。“嫦娥二号”在距月球表面100 km高度的轨道上做圆周运动，这比“嫦娥一号”距月球表面200 km的圆形轨道更有利于对月球表面做出精细测绘。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球半径为6400km，地球表面附近的重力加速度为9.8m/s2。求：

（1）月球表面附近的重力加速度；

（2）“嫦娥一号”与“嫦娥二号”在各自圆轨道上运行速度的大小之比。

21．无人飞船“神州二号”曾在离地高度为 的圆轨道上运行了47小时．求在这段时间内它绕行地球多少圈？（地球半径 ，重力加速度g＝9．8m/s2）

22．我国发射了绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。该卫星在月面着陆前的轨道近似圆形，且贴近月球表面运行。已知月球质量约为地球质量的，月球半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度约为7.9km/s，该探月卫星绕月运行的速率约为多少?

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．B

3．C

4．A

5．C

6．A

7．D

8．B

9．C

10．D

11．B

12．C

13．C

14．D

15．D

16．     光年     B

17．     7.9     小

18．

19．     4.0m/s2     4.0km/s

20．（1）1.9 m/s2；（2）0.97

21．31

22．

23．（1）；（2）；（3）变小