高中人教版 (2019)4 宇宙航行优秀巩固练习

这是一份高中人教版 (2019)4 宇宙航行优秀巩固练习，文件包含74宇宙航行备作业-高一物理同步备课系列人教版必修第二册解析版docx、74宇宙航行备作业-高一物理同步备课系列人教版必修第二册原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共15页， 欢迎下载使用。
7.4 宇宙航行一、选择题1．中国计划于2020年发射火星探测器，探测器发射升空后首先绕太阳转动一段时间再调整轨道飞向火星。火星探测器的发射速度（　　）A．等于7.9 km/s B．大于16.7 km/sC．大于7.9 km/s且小于11.2km/s D．大于11.2 km/s 且小于 16.7 km/s【答案】D【解析】第一宇宙速度为 7.9km/s，第二宇宙速度为 11.2km/s，第三宇宙速度为 16.7km/s，由题意可知，火星探测器要脱离地球的引力，但不脱离太阳的引力，则火星探测器的发射速度大于11.2km/s且小于16.7km/s；故D正确，ABC错误；
故选D。2．2021年6月17日我国神舟十二号载人飞船入轨后，按照预定程序，与在同一轨道上运行的“天和”核心舱交会对接，航天员将进驻“天和”核心舱。交会对接后神舟十二号飞船与“天和”核心舱的组合体轨道不变，将对接前飞船与对接后的组合体对比，下面说法正确的是（　　）
 A．组合体的环绕速度大于神舟十二号飞船的环绕速度B．组合体的环绕周期大于神舟十二号飞船的环绕周期C．组合体的向心加速度大于神舟十二号飞船的向心加速度D．组合体所受的向心力大于神舟十二号飞船所受的向心力【答案】D【解析】AB．由可得，可见、与质量无关，周期与环绕速度不变，故AB错误；C．由可得可知向心加速度与质量无关，故C错误；D．向心力为组合体的质量大于神舟十二号飞船的质量，则组合体所受的向心力大于神舟十二号飞船所受的向心力，故D正确。故选D。3．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，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，下列说法正确的是（　　）A．该卫星的发射速度必定大于 11. 2 km/s B．B．该卫星的同步轨道 II 可以在扬州正上方C．在 Q 点该卫星在轨道 I 和轨道 II 上的速度相等 D．在 Q 点该卫星在轨道 I 和轨道 II 上的加速度相等【答案】D【解析】A．11.2km/s是第二宇宙速度，是卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度，故该卫星的发射速度一定小于11.2km/s，A错误；B．地球同步卫星的轨道在赤道上空，该卫星的同步轨道 II 不可以在扬州正上方，B错误；C．根据卫星变轨的原理可知，卫星在轨道Ⅰ上的Q点，需加速，做离心运动进入轨道Ⅱ，即 Q 点该卫星在轨道 I 和轨道 II 上的速度不相等，C错误；D．在Q点该卫星在轨道 I 和轨道 II 上受到的万有引力没变，则加速度相同，D正确。故选D。4．北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。为了兼顾高纬度地区的定位和导航需要，该系统已布置了10余颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO），其轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形，圆心为地心，运行周期与地球自转周期相同。关于倾斜地球同步轨道卫星，下列说法正确的是（　　）A．倾斜地球同步轨道卫星不可能经过北京上空B．倾斜地球同步轨道卫星运行的线速度大于7.9km/sC．不同倾斜地球同步轨道卫星距地心的距离均相等D．倾斜地球同步轨道卫星的加速度大于【答案】C【解析】A．根据题目描述，倾斜地球同步轨道卫星的轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形，圆心为地心，所以有可能在运动过程中经过北京上空，所以A错误；B．根据公式,可知，卫星轨道半径越大，运行速度越小，而第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以该卫星的运行速度比第一宇宙速度小，B错误。C．由题意可知，倾斜地球同步轨道卫星的周期与地球同步卫星的周期相同，根据,可知，该卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径相同，即不同倾斜地球同步轨道卫星距地心的距离均相等，所以C正确；D．根据倾斜地球同步轨道卫星的轨道半径远大于地球的半径，可知其加速度小于，选项D错误。故选C。5．相对地面静止的人造卫星叫地球的同步卫星，其周期为1天，月球也是地球的卫星，公转周期约为27天，同步卫星与月球相比，以下说法正确的是（　　）A．同步卫星绕地球运动的向心加速度较小B．同步卫星绕地球运动的角速度较小C．同步卫星与月球的轨道半径之比为1：9D．同步卫星与月球绕地球运动的线速度之比为1：3【答案】C【解析】A．地球的同步卫星，其周期为1天，月球也是地球的卫星，公转周期约为27天，由开普勒第三定律，可知地球的同步卫星轨道半径比月球绕地球转动的轨道半径小，由,可知同步卫星绕地球运动的向心加速度较大，A错误；B．地球的引力提供向心力，则有,同步卫星绕地球运动的角速度较大，B错误；C．由开普勒第三定律，可得,,同步卫星与月球的轨道半径之比为1：9，C正确；D．地球的引力提供向心力，则有,,同步卫星与月球绕地球运动的线速度之比为3：1，D错误。故选C。6．我国火星探测器“天问一号”于2021年5月17日8时，实施第四次近火制动，进入周期为8.2h的“中继通信”轨道，已知火星质量为，引力常量。如果“中继通信”轨道近似为圆形轨道，则该轨道半径约为（　　）A． B． C． D．【答案】C【解析】由万有引力提供向心力解得故C正确。故选C。7.原计划的“铱”卫星通信系统是在距地球表面780 km的太空轨道上建立一个由77颗小卫星组成的星座。这些小卫星均匀分布在覆盖全球的7条轨道上，每条轨道上有11颗卫星，由于这一方案的卫星排布像化学元素“铱”原子的核外77个电子围绕原子核运动一样，所以称为“铱”星系统。后来改为由66颗卫星，分布在6条轨道上，每条轨道上由11颗卫星组成，仍称它为“铱”星系统。“铱”星系统的66颗卫星，其运行轨道的共同特点是(　　)A．以地轴为中心的圆形轨道B．以地心为中心的圆形轨道C．轨道平面必须处于赤道平面内D．“铱”星运行轨道高于同步卫星轨道【答案】B【解析】“铱”卫星系统作为覆盖全球的通信卫星系统，在地球引力的作用下，在以地心为中心的圆形轨道上运行，故B正确，A、C错误。“铱”卫星系统距地面的高度为780 km，远低于同步卫星距地面的高度，故D错误。8．天体演变的过程中，红巨星发生“超新星爆炸”后，可以形成中子星，中子星具有极高的密度。若已知某中子星的半径为R，密度为ρ，引力常量为G。则（　　）A．该中子星的卫星绕它做匀速圆周运动的最小周期为B．该中子星的卫星绕它做匀速圆周运动的最小周期为C．该中子星的卫星绕它做匀速圆周运动的最大周期为D．该中子星的卫星绕它做匀速圆周运动的最大周期为【答案】  B【解析】该中子星的卫星绕它做匀速圆周运动的轨迹半径为R时，有最小周期，根据万有引力提供向心力有又联立解得故选B。9．如图所示，在地球赤道上有一建筑物A，赤道所在的平面内有一颗卫星绕地球做匀速圆周运动，其周期为，与地球自转方向相同，已知地球的质量为，地球的自转周期，万有引力常量为，当在A的正上方计时开始，下列说法正确的是（　　）A．卫星离地面的高度大于同步卫星离地面的高度B．卫星做匀速圆周运动的轨道半径C．至少经过时间，仍在A的正上方D．至少经过时间，A与相距最远【答案】C【解析】AB．对卫星B，由引力作为向心力可得解得同理可得，同步卫星运行的轨道半径为由于，故卫星离地面的高度小于同步卫星离地面的高度，AB错误；C．设至少经过时间t，仍在A的正上方，满足解得C正确；D．当B比A多转半圈时相距最远，满足解得D错误。故选C。10．我国计划发射“人造月球”，届时天空中将会同时出现月球和“人造月球”。已知地球的半径为R，月球绕地球做圆周运动的轨道半径为60R，地球表面的重力加速度大小为g，“人造月球”绕地球做圆周运动的轨道半径是地球半径的2倍，月球与“人造月球”绕地球运动的方向相同。则下列分析正确的是（　　）A．“人造月球”处的重力加速度大小为0.5gB．月球绕地球做圆周运动的向心加速度大小为C．月球和“人造月球”的角速度大小之比为D．月球、“人造月球”和地球相邻两次共线的时间间隔为【答案】D【详解】A． 在地球表面，万有引力等于重力有“人造月球”处，万有引力等于重力有联立解得“人造月球”处的重力加速度大小故A错误；B．对于月球，由万有引力提供向心力有解得月球绕地球做圆周运动的向心加速度大小为故B错误；C．由万有引力提供向心力有联立解得月球和“人造月球”的角速度大小之比为故C错误； D．月球、“人造月球”和地球相邻两次共线的时间间隔满足 联立解得故D正确。故选D。二、非选择题11．科技的日新月异，加快了人类寻找地球外第二家园的步伐，我国的行星探测工程“天问系列”进展顺利，2021年5月15日，天同一号着陆器携带着祝融号火星车成功降落在火星乌托邦平原。科学家们观察到：祝融号在某次采掘火星表面泥土样品时，“手臂”边缘粘上一泥块，当她扬臂直立时，泥块刚好从静止开始下落，落至火星表面所用时间为，泥块下落高度等于祝融号展臂后的总高度，设火星的半径为，不考虑火星大气的影响，求：（1）火星表面的重力加速度；（2）到火星表面距离为绕其运转的卫星的线速度。【答案】（1）；（2）【解析】（1）泥土做自由落体运动，则解得（2）对火星的卫星而解得12.据每日邮报2014年4月18日报道，美国国家航空航天局日前宣布首次在太阳系外发现“类地”行星。假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，在该行星“北极”距地面h处由静止释放一个小球(引力视为恒力)，经过时间t落到地面。已知该行星半径为R，自转周期为T，万有引力常量为G，求：(1)该行星的平均密度；(2)该行星的第一宇宙速度；(3)如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面的高度为多少。【答案】　(1)　(2)　(3)－R【解析】　(1)设行星表面的重力加速度为g，对小球，有h＝gt2解得g＝对行星表面的物体m，有G＝mg故行星质量M＝故行星的密度ρ＝＝(2)对处于行星表面附近做匀速圆周运动的卫星m，由牛顿第二定律，有mg＝m故第一宇宙速度为v＝＝(3)同步卫星的周期与星球自转周期相同，为T，由牛顿第二定律，有G＝m(R＋H)得同步卫星距行星表面高度H＝－R