2023届高考物理二轮总复习试题（老高考旧教材）航天技术类（一）（Word版附解析）

航天技术类(一)

1.(2022安徽巢湖一中模拟)天和核心舱一飞冲天,中国正式迈入空间站时代;天问一号火星着陆;羲和号实现中国太阳探测零的突破……长征系列火箭立下汗马功劳,无数航天人接力探索,成就了我国航天事业的辉煌!重力加速度g取9.8 m/s2,地球半径R=6 370 km,引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2。下列选项错误的是(　　)

A.距地面400 km高的天和核心舱绕地球做圆周运动的周期小于24 h

B.天问一号火星探测器在绕火星的某个椭圆轨道上运动,在近火点的速率大于远火点

C.羲和号卫星的发射速度一定大于第三宇宙速度

D.某一长征运载火箭在发射时,若喷出的一定质量气体的速度越大,则火箭获得的速度越大

2.(多选)(2022辽宁大连二模)2022年3月23日15时40分,中国航天“天宫课堂”第二课开课。授课期间,航天员演示了“水油分离实验”和“太空抛物实验”,并与地面课堂的师生就实验现象进行了充分讨论。以下说法正确的是(　　)

A.在“天宫”中水和油由于没有受到地球引力而处于漂浮状态

B.在“天宫”中做“太空抛物实验”时,冰墩墩被抛出后,其相对“天宫”做匀速直线运动

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.在“天宫”中“水油分离实验”的原理是水和油密度不同,使其旋转做圆周运动,利用离心作用使水油分离

3.(2022内蒙古呼伦贝尔模拟)发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3,轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,如图所示。则卫星在各轨道上正常运行时,以下说法正确的是(　　)

A.卫星在轨道3上的运行速率大于在轨道1上的运行速率

B.卫星在轨道3上经过P点时的速率小于在轨道2上经过P点时的速率

C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大小等于它在轨道2上经过Q点时的加速度大小

D.卫星在轨道2上运行的周期大于在轨道3上运行的周期

4.(多选)2021年6月27日,我国航天局发布天问一号火星探测任务着陆和巡视探测系列实拍影像。设火星两极处的重力加速度为g1,火星赤道处的重力加速度为g2,火星半径为R。下列说法正确的是(　　)

A.火星的自转角速度大小为

B.在火星赤道上的物体的线速度大小为

C.若仅火星的自转周期减小,则赤道上的物体受到的重力将减小

D.若仅火星的自转角速度减小,则两极处的重力加速度将增大

5.(多选)(2022福建龙岩一模)2021年10月16日,神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。已知空间站离地面高度约为400 km,地球半径约6 400 km,地球表面重力加速度g取10 m/s2,sin 70°=0.94,空间站可看成绕地球做匀速圆周运动,太阳光可近似为平行光,以下说法正确的是(　　)

A.空间站绕地球公转周期约3 h

B.航天员在空间站中每天能看到约16次日出

C.空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比约为16∶17

D.空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比约为11∶7

6.2021年12月9日,王亚平在太空实验授课中,进行了水球光学实验。在空间站中的微重力环境下有一个水球,在水球中心注入空气,形成球形气泡,内外两球面球心均在O点,如图所示。假设一束单色光从外球面上的A点以与AO连线成i角度射入球中。已知水的折射率为,内球面半径为3R,外球面半径为5R,光速为c,sin 37°=0.6。求:

(1)光在水中的传播速度v;

(2)能使光在内球表面上发生全反射的入射角i的取值范围。

7.(2022山西太原一模)2022年1月8日,神舟十三号乘组航天员在空间站核心舱内采取手动遥控操作的方式,完成了天舟二号货运飞船与空间站的交会对接试验。试验开始后,航天员通过控制,让飞船在距核心舱200 m处短暂停泊,之后转入向核心舱的平移靠拢阶段。已知在平移靠拢阶段,飞船从停泊点沿直线由静止匀加速启动,然后做匀速运动,接近空间站时做匀减速运动,对接时速度恰好减为零。假设飞船加速时受到的驱动力为4.5 N、加速距离为10 m,减速距离为20 m,飞船的质量为9×103 kg。

(1)将飞船的平移靠拢阶段视为直线运动,求完成该阶段所用的时间。

(2)已知对接后的组合体在距地面高400 km的圆轨道上运行,取地球的半径为6.4×103 km,地球表面的重力加速度g取10 m/s2,求对接后的组合体在圆轨道上运行的速度。

答案：

1.C　解析 同步卫星的轨道高度约为地球半径的6倍,由题意可知天和核心舱的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,根据G=mr可得T=2π,可知距地面400 km高的天和核心舱绕地球做圆周运动的周期小于同步卫星的周期24 h,A不符合题意;由开普勒第二定律可知天问一号火星探测器在绕火星的某个椭圆轨道上运动,在近火点的速率大于远火点,B不符合题意;第三宇宙速度为逃逸出太阳引力场的最小发射速度,所以羲和号卫星的发射速度一定小于第三宇宙速度,C符合题意;根据动量守恒定律可知,某一长征运载火箭在发射时,若喷出一定质量气体的速度越大,则火箭获得的速度越大, D不符合题意。

2.BD　解析 在“天宫”中水和油受到的地球引力全部用于产生向心加速度,水和油以及“天宫”都处于完全失重状态,之间相对静止,所以水和油处于漂浮状态,A错误;冰墩墩被抛出后,相对“天宫”只有速度,没有加速度,所以做匀速直线运动,B正确;第一宇宙速度是贴着地球表面做圆周运动的卫星的运行速度,由G=m得v=,“天宫”的轨道半径大于地球半径,所以其运行速度小于第一宇宙速度,C错误;在“天宫”中“水油分离实验”的原理是水和油密度不同,使其旋转做圆周运动,利用离心作用使水油分离,D正确。

3.C　解析 根据G=m可得v=,可知卫星在轨道3上的运行速率小于在轨道1上的运行速率,A错误;卫星从轨道2上的P点进入轨道3需要加速,故卫星在轨道3上经过P点时的速率大于在轨道2上经过P点时的速率,B错误;卫星在轨道1上经过Q点时所受的万有引力大小等于它在轨道2上经过Q点时所受的万有引力大小,所以卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大小等于它在轨道2上经过Q点时的加速度大小,C正确;根据开普勒第三定律k=,a2=<r3,则卫星在轨道2上运行的周期小于在轨道3上运行的周期,D错误。

4.ABC　解析 设火星自转角速度为Ω,根据题意可得在两极处=mg1,在赤道万有引力提供重力和向心力,=mg2+mΩ2R,可得g1=g2+Ω2R,解得Ω=,A正确;根据v=ΩR可得在火星赤道上的物体的线速度大小v=,B正确;若仅火星的自转周期减小,则角速度变大,则万有引力提供做向心力的分力增大,则赤道上的物体受到的重力将减小,C正确;若仅火星的自转角速度减小,两极处的转动半径为零,所需向心力为零,则两极处的重力加速度不变,D错误。

5.BD　解析 地球表面物体所受重力等于地球对物体的引力,m0g=,空间站所受万有引力提供向心力,G=m,解得T=1.5 h,A错误;航天员看日出的次数为n==16,B正确;空间站运行的向心加速度a=G,则空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比,C错误;如图所示,空间站每天没有阳光照射的时间对应角度为θ,sin,解得θ=140°,空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比为,D正确。

6.答案 (1)c　(2)37°≤i≤53°

解析 (1)根据公式

n=

可得v=c。

(2)光在内球面上恰好发生全反射时的光路如图甲所示

甲

有sin C=

则sin∠ABO=sin C=

对△ABO由正弦定理可得

则有sin r=

n=

故有sin i1=nsin r=

解得i1=37°

光在内球面上发生全反射时,光与外球面的折射角最大为θ,光路如图乙所示,由几何关系得

乙

sin θ=

又n=

解得i2=53°,故能使光在内球表面上发生全反射的入射角i的取值范围为37°≤i≤53°。

7.答案 (1)2 300 s　(2)7.8×103 m/s

解析 (1)设天舟二号货运飞船加速时加速度的大小为a,匀速运动时速度大小为v

F=ma

v2=2ax1

设加速时间为t1,匀速时间为t2,减速时间为t3

x1=t1

x-x1-x3=vt2

x3=t3

天舟二号货运飞船完成平移靠拢阶段所用的时间

t=t1+t2+t3=2 300 s。

(2)设地球质量为m地,对接后组合体质量为m组,运行速度的大小v'

G=m组

设地面物体的质量为m0

G=m0g