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统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第一部分新情境热点练情境5航天科技
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这是一份统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第一部分新情境热点练情境5航天科技，共4页。试卷主要包含了解析等内容，欢迎下载使用。
A．eq \f(mg,4) B．eq \f(mg,4csθ)C．eq \f(mg,6csθ) D．eq \f(mg,24)
2.
[2023·海南卷](多选)如图所示，1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前、后的轨道，下列说法正确的是( )
A．飞船从1轨道变到2轨道要点火加速
B．飞船在1轨道的周期大于2轨道的
C．飞船在1轨道的速度大于2轨道的
D．飞船在1轨道的加速度大于2轨道的
3．[2022·四川绵阳市4月检测](多选)2021年10月19日至23日，美国星链－2305持续轨道变化，对中国空间站产生安全影响．假设中国空间站于10月21日3点16分进行变轨规避风险，如图所示为10月20日至23日期间星链2305和中国空间站的轨道距离地面高度数据图．假设除开变轨过程，中国空间站在不同高度轨道上都是绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A．10月21日3点16分，发动机向后喷气使得中国空间站速度增加
B．10月21日3点16分，发动机向前喷气使得中国空间站速度减小
C．中国空间站在10月22日运行的线速度大于其在10月20日运行的线速度
D．中国空间站在10月22日运行的线速度小于其在10月20日运行的线速度
4．2022年3月23日，“天宫课堂”再次开讲，这是在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上进行的第二次太空授课活动．授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则( )
A．在“天宫”中航天员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态
B．在“天宫”中处于完全失重状态，航天员无法使用弹簧拉力器锻炼身体
C．“天宫”的运行速度介于7.9km/s与11.2km/s之间
D．“天宫”绕地球的运行周期约90分钟，在24小时内可以看到10多次日出日落
5．[2022·湖南卷](多选)神舟十三号返回舱进入大气层一段时间后，逐一打开引导伞、减速伞、主伞，最后启动反冲装置，实现软着陆．某兴趣小组研究了减速伞打开后返回舱的运动情况，将其运动简化为竖直方向的直线运动，其vt图象如图所示．设该过程中，重力加速度不变，返回舱质量不变，下列说法正确的是( )
A．在0～t1时间内，返回舱重力的功率随时间减小
B．在0～t1时间内，返回舱的加速度不变
C．在t1～t2时间内，返回舱的动量随时间减小
D．在t2～t3时间内，返回舱的机械能不变
6．2021年10月14日，我国成功发射了“羲和号”卫星，全称太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星，是中国首颗太阳探测科学技术试验卫星，运行于距地面高度为517km的太阳同步轨道，主要科学载荷为太阳空间望远镜．“羲和号”卫星绕地球运行的轨道视为圆轨道．已知Hα谱线是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，释放出特定能量的谱线，氢原子基态能量为－13.6eV，地球半径为6400km.下列说法正确的是( )
A．辐射Hα谱线后，氢原子核外电子的动能变大
B．“羲和号”的运行速率在7.9km/s到11.2km/s之间
C．“羲和号”的运行周期比地球同步卫星的周期大
D．要能全天候观测到太阳，“羲和号”绕行轨道应在赤道平面内
7．(多选)2022年3月5日14时01分，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将银河航天02批卫星(6颗)及1颗商业遥感卫星发射升空．卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功．假设银河航天02批卫星中卫星甲绕地球做匀速圆周运动转过N圈所用时间为t，卫星乙的周期为T2，两卫星的运行轨道在同一平面内且运行方向相同，地球半径为R，卫星甲距地面的高度为h，卫星乙距地面的高度小于h，下列说法正确的是( )
A．卫星乙运行的线速度大于7.9km/s，小于11.2km/s
B．卫星甲运行的角速度为eq \f(2πN,t)
C．卫星甲运行的向心加速度不变，恒为eq \f(4π2N2（R＋h）,t2)
D．卫星甲、乙相邻两次相距最近的时间间隔为eq \f(tT2,t－NT2)
8．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船与中国空间站组合体完成自主快速交会对接．航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱．已知空间站离地面高度约为H＝400km，地球半径约为R＝6400km，地球表面重力加速度g＝10m/s2，sin70°≈0.94，eq \r(17)≈4.1，空间站的运行可看成绕地球做匀速圆周运动，不考虑地球的自转，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3h
B．空间站的运行速度大于7.9km/s
C．航天员在空间站中的太空跑步机上锻炼时对跑步机有压力作用，不需要佩戴束缚装置
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
情境5 航天科技
1．解析：对“嫦娥五号”探测器受力分析有FN＝mg月
则对一条腿有FN1＝eq \f(1,4)mg月＝eq \f(mg,24)
根据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面的压力大小为eq \f(mg,24).
故选D.
答案：D
2．解析：卫星从低轨道向高轨道变轨时，需要点火加速，A对；由“高轨低速大周期”的卫星运动规律可知，飞船在1轨道上的线速度、角速度、向心加速度均大于在2轨道上的，周期小于在2轨道上的，B错，CD对．
答案：ACD
3．解析：由图可知，10月21日3点16分，为规避风险中国空间站从低轨道调整到高轨道运行，则空间站需做离心运动，需要发动机向后喷气使得中国空间站速度增加，使空间站在该位置处受到的万有引力小于空间站所需要的向心力，故B错误，A正确；根据Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)，可得v＝eq \r(\f(GM,R))，故空间站的运行轨道半径越大，运行的线速度越小，由图可知，中国空间站在10月22日运行的轨道半径大于其在10月20日运行的轨道半径，则中国空间站在10月22日运行的线速度小于其在10月20日运行的线速度，故C错误，D正确．
答案：AD
4．解析：“天宫”中的航天员绕地球做圆周运动，地球对航天员的万有引力提供其做圆周运动的向心力，故A错误；只要航天员能够使弹簧发生形变，弹簧上就会有力，航天员就可以通过弹簧拉力器在太空中锻炼身体，故B错误；因卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度为7.9km/s，所以“天宫”的运行速度小于7.9km/s，故C错误；“天宫”绕地球的运行周期约90分钟，即1.5h，则在24小时内最多可以看到日出日落次数为n＝eq \f(24,1.5)＝16，故D正确．
答案：D
5．解析：由题知，返回舱的运动简化为竖直方向的直线运动，所以重力的功率P＝mgv，因此在0～t1时间内，结合vt图象可知返回舱重力的功率随时间减小，A正确；vt图象的斜率表示返回舱的加速度，故0～t1时间内，返回舱的加速度不断减小，B错误；返回舱的动量大小与其速度大小成正比，所以t1～t2时间内，返回舱的动量随时间减小，C正确；在t2～t3时间内，返回舱匀速下降，机械能不守恒，D错误．
答案：AC
6．解析：电子在轨道上做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有keq \f(e2,r2)＝meq \f(v2,r)，则电子在轨道上运动的动能为Ek＝eq \f(1,2)mv2＝eq \f(ke2,2r)，辐射Hα谱线后，氢原子从高能级跃迁到低能级，氢原子核外电子轨道半径变小，则动能变大，A正确；由万有引力提供向心力可知Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)，解得v＝eq \r(\f(GM,R))，因为“羲和号”的运行轨道半径大于近地卫星的轨道半径，故其运行速率小于最大环绕速度7.9km/s，B错误；由万有引力提供向心力可知Geq \f(Mm,R2)＝mReq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,T)))eq \s\up12(2)，解得T＝2πeq \r(\f(R3,GM))，因为“羲和号”的轨道半径比同步卫星的轨道半径小，故“羲和号”的运行周期比同步卫星的运行周期小，C错误；要能够全天候连续对太阳进行观测，“羲和号”绕行轨道应经过地球的南北极附近，D错误．
答案：A
7．解析：7.9km/s是第一宇宙速度，是最大的环绕速度，所以卫星乙运行的线速度小于7.9km/s，选项A错误；卫星甲运行的周期为T1＝eq \f(t,N)，角速度为ω＝eq \f(2π,T1)＝eq \f(2πN,t)，选项B正确；根据向心加速度公式a＝ω2r，可知卫星甲的向心加速度a＝（R＋h）eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,T1)))eq \s\up12(2)＝eq \f(4π2N2（R＋h）,t2)，方向时刻在改变，选项C错误；由题意可知，卫星甲、乙相邻两次相距最近应满足eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,T2)－\f(2π,T1)))t′＝2π，解得t′＝eq \f(tT2,t－NT2)，选项D正确．
答案：BD
8.
解析：空间站所受万有引力提供向心力有Geq \f(Mm,（R＋H）2)＝meq \f(4π2（R＋H）,T2)，不考虑地球自转时eq \f(GMm′,R2)＝m′g，联立解得T≈1.5h，A错误；7.9km/s是地球的第一宇宙速度，是最大运行速度，所以空间站的运行速度小于7.9km/s，B错误；航天员由于失重的原因，在空间站中的太空跑步机上锻炼时对跑步机没有压力作用，需要佩戴束缚装置，C错误；如图所示，设空间站每天没有阳光照射的时间对应角度为θ，sineq \f(θ,2)＝eq \f(R,R＋H)，解得θ≈140°，分析可知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eq \f(360°－140°,140°)＝eq \f(11,7)，D正确．
答案：D
A．eq \f(mg,4) B．eq \f(mg,4csθ)C．eq \f(mg,6csθ) D．eq \f(mg,24)
2.
[2023·海南卷](多选)如图所示，1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前、后的轨道，下列说法正确的是( )
A．飞船从1轨道变到2轨道要点火加速
B．飞船在1轨道的周期大于2轨道的
C．飞船在1轨道的速度大于2轨道的
D．飞船在1轨道的加速度大于2轨道的
3．[2022·四川绵阳市4月检测](多选)2021年10月19日至23日，美国星链－2305持续轨道变化，对中国空间站产生安全影响．假设中国空间站于10月21日3点16分进行变轨规避风险，如图所示为10月20日至23日期间星链2305和中国空间站的轨道距离地面高度数据图．假设除开变轨过程，中国空间站在不同高度轨道上都是绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A．10月21日3点16分，发动机向后喷气使得中国空间站速度增加
B．10月21日3点16分，发动机向前喷气使得中国空间站速度减小
C．中国空间站在10月22日运行的线速度大于其在10月20日运行的线速度
D．中国空间站在10月22日运行的线速度小于其在10月20日运行的线速度
4．2022年3月23日，“天宫课堂”再次开讲，这是在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上进行的第二次太空授课活动．授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则( )
A．在“天宫”中航天员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态
B．在“天宫”中处于完全失重状态，航天员无法使用弹簧拉力器锻炼身体
C．“天宫”的运行速度介于7.9km/s与11.2km/s之间
D．“天宫”绕地球的运行周期约90分钟，在24小时内可以看到10多次日出日落
5．[2022·湖南卷](多选)神舟十三号返回舱进入大气层一段时间后，逐一打开引导伞、减速伞、主伞，最后启动反冲装置，实现软着陆．某兴趣小组研究了减速伞打开后返回舱的运动情况，将其运动简化为竖直方向的直线运动，其vt图象如图所示．设该过程中，重力加速度不变，返回舱质量不变，下列说法正确的是( )
A．在0～t1时间内，返回舱重力的功率随时间减小
B．在0～t1时间内，返回舱的加速度不变
C．在t1～t2时间内，返回舱的动量随时间减小
D．在t2～t3时间内，返回舱的机械能不变
6．2021年10月14日，我国成功发射了“羲和号”卫星，全称太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星，是中国首颗太阳探测科学技术试验卫星，运行于距地面高度为517km的太阳同步轨道，主要科学载荷为太阳空间望远镜．“羲和号”卫星绕地球运行的轨道视为圆轨道．已知Hα谱线是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，释放出特定能量的谱线，氢原子基态能量为－13.6eV，地球半径为6400km.下列说法正确的是( )
A．辐射Hα谱线后，氢原子核外电子的动能变大
B．“羲和号”的运行速率在7.9km/s到11.2km/s之间
C．“羲和号”的运行周期比地球同步卫星的周期大
D．要能全天候观测到太阳，“羲和号”绕行轨道应在赤道平面内
7．(多选)2022年3月5日14时01分，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将银河航天02批卫星(6颗)及1颗商业遥感卫星发射升空．卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功．假设银河航天02批卫星中卫星甲绕地球做匀速圆周运动转过N圈所用时间为t，卫星乙的周期为T2，两卫星的运行轨道在同一平面内且运行方向相同，地球半径为R，卫星甲距地面的高度为h，卫星乙距地面的高度小于h，下列说法正确的是( )
A．卫星乙运行的线速度大于7.9km/s，小于11.2km/s
B．卫星甲运行的角速度为eq \f(2πN,t)
C．卫星甲运行的向心加速度不变，恒为eq \f(4π2N2（R＋h）,t2)
D．卫星甲、乙相邻两次相距最近的时间间隔为eq \f(tT2,t－NT2)
8．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船与中国空间站组合体完成自主快速交会对接．航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱．已知空间站离地面高度约为H＝400km，地球半径约为R＝6400km，地球表面重力加速度g＝10m/s2，sin70°≈0.94，eq \r(17)≈4.1，空间站的运行可看成绕地球做匀速圆周运动，不考虑地球的自转，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3h
B．空间站的运行速度大于7.9km/s
C．航天员在空间站中的太空跑步机上锻炼时对跑步机有压力作用，不需要佩戴束缚装置
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
情境5 航天科技
1．解析：对“嫦娥五号”探测器受力分析有FN＝mg月
则对一条腿有FN1＝eq \f(1,4)mg月＝eq \f(mg,24)
根据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面的压力大小为eq \f(mg,24).
故选D.
答案：D
2．解析：卫星从低轨道向高轨道变轨时，需要点火加速，A对；由“高轨低速大周期”的卫星运动规律可知，飞船在1轨道上的线速度、角速度、向心加速度均大于在2轨道上的，周期小于在2轨道上的，B错，CD对．
答案：ACD
3．解析：由图可知，10月21日3点16分，为规避风险中国空间站从低轨道调整到高轨道运行，则空间站需做离心运动，需要发动机向后喷气使得中国空间站速度增加，使空间站在该位置处受到的万有引力小于空间站所需要的向心力，故B错误，A正确；根据Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)，可得v＝eq \r(\f(GM,R))，故空间站的运行轨道半径越大，运行的线速度越小，由图可知，中国空间站在10月22日运行的轨道半径大于其在10月20日运行的轨道半径，则中国空间站在10月22日运行的线速度小于其在10月20日运行的线速度，故C错误，D正确．
答案：AD
4．解析：“天宫”中的航天员绕地球做圆周运动，地球对航天员的万有引力提供其做圆周运动的向心力，故A错误；只要航天员能够使弹簧发生形变，弹簧上就会有力，航天员就可以通过弹簧拉力器在太空中锻炼身体，故B错误；因卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度为7.9km/s，所以“天宫”的运行速度小于7.9km/s，故C错误；“天宫”绕地球的运行周期约90分钟，即1.5h，则在24小时内最多可以看到日出日落次数为n＝eq \f(24,1.5)＝16，故D正确．
答案：D
5．解析：由题知，返回舱的运动简化为竖直方向的直线运动，所以重力的功率P＝mgv，因此在0～t1时间内，结合vt图象可知返回舱重力的功率随时间减小，A正确；vt图象的斜率表示返回舱的加速度，故0～t1时间内，返回舱的加速度不断减小，B错误；返回舱的动量大小与其速度大小成正比，所以t1～t2时间内，返回舱的动量随时间减小，C正确；在t2～t3时间内，返回舱匀速下降，机械能不守恒，D错误．
答案：AC
6．解析：电子在轨道上做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有keq \f(e2,r2)＝meq \f(v2,r)，则电子在轨道上运动的动能为Ek＝eq \f(1,2)mv2＝eq \f(ke2,2r)，辐射Hα谱线后，氢原子从高能级跃迁到低能级，氢原子核外电子轨道半径变小，则动能变大，A正确；由万有引力提供向心力可知Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)，解得v＝eq \r(\f(GM,R))，因为“羲和号”的运行轨道半径大于近地卫星的轨道半径，故其运行速率小于最大环绕速度7.9km/s，B错误；由万有引力提供向心力可知Geq \f(Mm,R2)＝mReq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,T)))eq \s\up12(2)，解得T＝2πeq \r(\f(R3,GM))，因为“羲和号”的轨道半径比同步卫星的轨道半径小，故“羲和号”的运行周期比同步卫星的运行周期小，C错误；要能够全天候连续对太阳进行观测，“羲和号”绕行轨道应经过地球的南北极附近，D错误．
答案：A
7．解析：7.9km/s是第一宇宙速度，是最大的环绕速度，所以卫星乙运行的线速度小于7.9km/s，选项A错误；卫星甲运行的周期为T1＝eq \f(t,N)，角速度为ω＝eq \f(2π,T1)＝eq \f(2πN,t)，选项B正确；根据向心加速度公式a＝ω2r，可知卫星甲的向心加速度a＝（R＋h）eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,T1)))eq \s\up12(2)＝eq \f(4π2N2（R＋h）,t2)，方向时刻在改变，选项C错误；由题意可知，卫星甲、乙相邻两次相距最近应满足eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,T2)－\f(2π,T1)))t′＝2π，解得t′＝eq \f(tT2,t－NT2)，选项D正确．
答案：BD
8.
解析：空间站所受万有引力提供向心力有Geq \f(Mm,（R＋H）2)＝meq \f(4π2（R＋H）,T2)，不考虑地球自转时eq \f(GMm′,R2)＝m′g，联立解得T≈1.5h，A错误；7.9km/s是地球的第一宇宙速度，是最大运行速度，所以空间站的运行速度小于7.9km/s，B错误；航天员由于失重的原因，在空间站中的太空跑步机上锻炼时对跑步机没有压力作用，需要佩戴束缚装置，C错误；如图所示，设空间站每天没有阳光照射的时间对应角度为θ，sineq \f(θ,2)＝eq \f(R,R＋H)，解得θ≈140°，分析可知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eq \f(360°－140°,140°)＝eq \f(11,7)，D正确．
答案：D
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