高中物理人教版 (2019)必修 第二册第七章 万有引力与宇宙航行4 宇宙航行课堂检测

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册第七章 万有引力与宇宙航行4 宇宙航行课堂检测，共11页。试卷主要包含了 宇宙速度， 人造卫星的相关知识， 卫星发射情况，9km/s，7km/s，1倍，半径约为地球的0等内容，欢迎下载使用。

1. 宇宙速度：这是宇宙航行中的关键概念。宇宙速度主要分为三个类型，即第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。
第一宇宙速度：这是最小的发射速度，也是最大的环绕速度。当物体以这个速度在地球附近绕地球做匀速圆周运动时，万有引力恰好提供物体运动所需的向心力。
第二宇宙速度：当物体以这个速度发射时，它刚好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动。这个速度也被称为脱离速度。
第三宇宙速度：当物体以这个速度发射时，它刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外，这个速度也被称为逃逸速度。
2. 人造卫星的相关知识：这包括了解地球同步卫星的特点，以及通过对比“同步卫星、近地卫星、地球赤道上物体”的运行规律，提高推理分析能力。
3. 卫星发射情况：了解我国的卫星发射情况，这不仅能增强民族自信，也能让人体会到人类探索宇宙的成就和科学精神。
一、单选题
1．2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗卫星导航系统第55颗导航卫星，至此北斗卫星导航系统星座部署全面完成。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成，其中北斗卫星导航系统第41颗卫星为地球同步轨道卫星，它的轨道半径约为。第44颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，运行周期等于地球的自转周期。两种同步卫星的绕行轨道都为圆轨道。倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示。已知引力常量。下列说法中正确的是（ ）
A．两种同步卫星都可能经过北京上空
B．根据题目数据可估算出地球的质量
C．倾斜地球同步轨道卫星经过赤道正上方同一位置，一天内只可能有1次
D．任意12小时内，万有引力对第41颗卫星冲量的大小与对第44颗卫星冲量的大小相等
2．2021年10月16日，神舟十三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，他们将在空间站生活六个月。空间站绕地球做圆周运动的运行周期约为1.5h，则下列说法正确的是（ ）
A．神舟十三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．宇航员静止站在天和核心舱地板上时对地板的压力为零
D．神舟十三号先进入天和核心舱运行轨道，与之在同一轨道运行，再从后面加速以实现与天和核心舱对接
3．金星和地球可近似看做在同一平面内绕太阳做匀速圆周运动，已知金星绕太阳公转半径约为地球绕太阳公转半径的，金星半径与地球半径几乎相等，质量约为地球质量的，不计星球的自转，则下列说法中不正确的是（ ）
A．金星公转的向心加速度约为地球公转的向心加速度的倍
B．金星公转的速度约为地球公转的速度的倍
C．金星的第一宇宙速度约为地球的第一宇宙速度的
D．金星表面重力加速度约为地球表面重力加速度的
4．如图甲，“星下点”是指卫星和地心连线与地球表面的交点。图乙是航天控制中心大屏幕上显示卫星FZ01的“星下点”在一段时间内的轨迹，已知地球同步卫星的轨道半径为（R是地球的半径），FZ01绕行方向与地球自转方向一致，则下列说法正确的是（ ）
A．卫星FZ01的轨道半径约为
B．卫星FZ01的轨道半径约为
C．卫星FZ01可以记录到南极点的气候变化
D．卫星FZ01不可以记录到北极点的气候变化
5．地球E和某行星B绕太阳S运动的轨迹都可以视为圆轨道，某时刻行星B处于日地连线上，如图所示。已知行星B的轨道半径是地球轨道半径的4倍，则从此时起，太阳、地球和行星再次处于同一直线上所需要的时间是（ ）
A．8年B．年C．年D．4年
6．假设火星和地球都绕太阳做匀速圆周运动，已知火星到太阳的距离大于地球到太阳的距离，那么（ ）
A．火星的公转周期小于地球的公转周期
B．火星公转的线速度大于地球公转的线速度
C．火星公转的角速度大于地球公转的角速度
D．火星公转的加速度小于地球公转的加速度
7．2020年10月1日，国家航天局发布“天问一号”火星探测器在深空自拍的飞行图像，如图所示。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11.2m/s
B．“天问一号”探测器在火星附近制动减速时需要向速度的反方向喷气
C．火星与地球的第一宇宙速度之比为
D．物体分别在火星和地球表面附近做自由落体运动，下落相同高度用时之比为
8．美国研究人员最近在太阳系边缘新观测到一个类行星天体，其直径估计在 1600 公里左右，有可能是自 1930 年发现冥王星以来人类在太阳系中发现的最大天体——太阳的第十大行星，若万有引力常量用 G 表示，该行星天体的半径用 r、质量用 m 表示，该行星天体到太阳的平均距离用 R 表示，太阳的质量用 M 表示，且把该类行星天体的轨道近似地看作圆，那么该天体运行的公转周期为（ ）
A．B．
C．D．
9．2022年7月27日，“力箭一号”运载火箭采用“一箭六星”的方式，成功将六颗卫星送入预定轨道。若在这六颗卫星中，甲、乙两卫星分别在同一平面内A、B两轨道上绕地球做匀速圆周运动，A、B两轨道的半径分别为和，则下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两卫星的线速度大小之比为
B．甲、乙两卫星的角速度大小之比为
C．甲、乙两卫星的周期之比为
D．对甲卫星点火减速，可使甲卫星从A轨道变轨进入B轨道
10．2020年7月23日，“天问一号”在海南文昌航天发射场点火升空，在经历一段漫长的太空旅行后，预定于2021年4月~5月择时着陆火星表面，开展探测任务。“天问一号”着陆前有一段绕火星飞行，某段时间内可认为绕火星做匀速圆周运动，圆周半径为火星半径的k倍。已知地球半径R是火星半径的p倍，地球质量是火星质量的q倍，地球表面重力加速度为g，则“天问一号”绕火星做圆周运动的周期为（ ）
A．
B．
C．
D．
二、多选题
11．拉格朗日点的定义是：“指受两大物体引力作用下，能使小物体稳定的点。”在数学上共有五个解，如下图中的L1、L2、L3、L4、L5点。2018年5月21日，我国用长征四号丙运载火箭，成功将嫦娥四号任务“鹊桥”号中继卫星发射升空。“鹊桥”是世界首颗运行于拉格朗日点L2的通信卫星，当“鹊桥”处于拉格朗日点L2时，会在月球与地球共同的引力作用下，几乎不消耗燃料的的情况下以与月球相同的周期同步绕地球运行。则以下有关判断正确的是（ ）
A．“鹊桥”的线速度大于月球的线速度
B．“鹊桥”在拉格朗日点L2受力平衡
C．“鹊桥”的向心加速度大于月球的向心加速度
D．“鹊桥”向心力仅由地球的引力提供
12．2022年6月，“神舟十四号”载人飞船与“中国空间站”成功对接，全国人民为之振奋。已知空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为T，地球半径为R，万有引力常量为G，地球表面重力加速度为g，圆周率为，下列说法正确的是（ ）
A．空间站做圆周运动的加速度小于g
B．空间站的运行速度介于与之间
C．根据题中所给物理量可计算出地球的密度
D．空间站离地面的高度为
13．当卫星绕地球运动的轨道半径为R时，线速度为v，周期为T，下列变换符合物理规律的是（ ）
A．若卫星轨道半径从R变，则卫星运行周期从变为
B．若卫星轨道半径从R变为，则卫星运行线速度从v变为
C．若卫星运行周期从T变为，则卫星轨道半径从R变为
D．若卫星运行线速度从v变为，则卫星运行周期从T变为
14．2021年2月11日除夕，中国“天问一号”探测器飞行202天抵近火星时，被火星引力场捕获，顺利进入近火点高度约400km，周期约10个地球日，倾角约10°的大椭圆环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星，计划于2021年5月至6月着陆巡视器择机实施软着陆。如图“天问一号”在P点被火星捕获后，假设进入大椭圆环火轨III，一段时间后，在近火点Q变轨至中椭圆环火轨道II运行，再次经过近火点Q变轨至近火圆轨道I运行。下列说法正确的是（ ）
A．在地球上发射“天问一号”环火卫星速度必须大于16.7km/s
B．“天问一号”在轨道III运行的周期大于轨道II运行的周期
C．“天问一号”从轨道III变轨至轨道II需要在Q点处减速
D．“天问一号”分别经轨道III、II、I上Q点的加速度大小不相等
15．1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，卫星在近地点、远地点的速度大小分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r1。远地点到地心的距离为r2，卫星的运行周期为T，地球质量为M，引力常量为G。则（ ）
A．B．
C．D．
三、填空题
16．如图，卫星在A轨道绕地球做匀速圆周运动，运行速度为vA；要使卫星到B轨道运动，则此时应 （填“加速”或“减速”）．若卫星在B轨道做匀速圆周运动时的速度为vB，则vA vB(填“”，“”或“=”)
17．2020年11月24日，嫦娥五号发射升空，成为我国首个从月球采样返回的航天器。已知月球质量为7.4×1022kg，月球半径为1.7×103km，引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2，该探测器从月球起飞的第一宇宙速度为 ，第二宇宙速度为 。（结果保留两位有效数字）。
18．地球赤道上有一物体随地球的自转，向心加速度为 a1，近地卫星的向心加速度为 a2，地球的同步卫星向心加速度为 a3，设地球表面的重力加速度为 g，则 a2 a3，a1 g（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
19．如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径等于地球半径），c为地球的同步卫星，则
a、b、c的周期关系为 ；a、b、c的向心加速度大小关系为 ；a、b、c的线速度大小关系为 。
20．应用万有引力定律解决天体运动问题的两条思路是：
（1）把天体（行星或卫星）的运动近似看成是 运动，向心力由它们之间的 提供，即F万=F向，可以用来计算天体的质量，讨论行星（或卫星）的线速度、角速度、周期等问题。基本公式 =m=mrω2=mr。
（2）地面及其附近物体的重力近似等于物体与地球间的 ，即F万=G=mg，主要用于计算涉及重力加速度的问题。基本公式：mg= （m在M的表面上），即GM=gR2
四、解答题
宇宙探索
人类从诞生开始，对于宇宙的好奇和探索就没有停止。从“地心说”到“日心说”到“行星运动三大定律”到“万有引力定律”到“宇宙大爆炸学说”，无数科学家前赴后继帮助我们帮助我们揭开宇宙神秘的面纱。而暗物质、暗能量这些未解之谜也有待人们进一步的探索。
21．许多科学家对于宇宙的探索做出了贡献，则（ ）
A．牛顿提出了日心说，并且发现了万有引力定律
B．第谷观测出了行星的轨道数据，并总结出了行星运动三大定律
C．伽利略利用扭秤装置和微小形变放大思想，比较准确地测出了引力常量
D．哈勃观测到遥远恒星的光谱的红移现象，提出宇宙正在膨胀
22．右图是“羲和号”绕太阳做椭圆运动的轨道示意图，其中、是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心。若“羲和号”卫星经过P点的速率小于经过Q点的速率，则可判断太阳位于（ ）
A．点B．点C．O点D．Q点
23．宇航员乘坐星际飞船高速驶离地球，在考虑相对论效应的情况下，对宇航员而言（ ）
A．地面上某一事件所对应的时间流逝变慢了
B．地面上某一事件所对应的时间流逝变快了
C．地面上某一物体的质量变大了
D．地面上某一物体的质量变小了
24．中国天宫空间站绕地球做匀速圆周运动的线速度大小v为，已知地球半径R为，求空间站的轨道高度h（结果保留四位有效数字）。
25．2021年5月21日“祝融号”火星车成功着陆于火星表面。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍。已知地球表面的重力加速度为，第一宇宙速度为。
（1）求火星表面的重力加速度；
（2）贴近火星表面，求沿圆轨道运动的卫星速度。
26．木星在太阳系的八大行星中质量最大，是其它七大行星总和的2.5倍还多；同时，木星还是太阳系中自转最快的行星，自转一周只需不到10小时。“木卫一”是木星的一颗卫星，其公转轨道半径，公转周期。（）
（1）求木星的质量M；
（2）已知木星的半径，求木星的第一宇宙速度v。
27．宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起．设两者的质量分别为m1和m2，两者相距为L.求：
(1)双星的轨道半径之比；
(2)双星的线速度之比；
(3)双星的角速度．
28．未来宇航员乘坐宇宙飞船到达某颗未知星球，测出了该星球的卫星沿不同轨道围绕该星球做匀速圆周运动的轨道半径和周期的关系如图中图线1所示，他又借助已有数据，将地球的某颗卫星沿不同轨道围绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径与圆周运动的周期的关系作入同一关系图，如图中图线2所示，已知该未知星球的半径与地球的半径之比是K，地球的第一宇宙速度为，图中a、b、c为已知量，求：
（1）该未知星球与地球的密度之比；
（2）未知星球的第一宇宙速度。
参考答案：
1．B
2．C
3．B
4．C
5．B
6．D
7．D
8．A
9．B
10．A
11．AC
12．AC
13．AC
14．BC
15．BC
16． 加速
17． 1.7km/s 2.4km/s
18． 大于 小于
19．
20． 匀速圆周运动 万有引力 G 万有引力 G
21．D 22．B 23．AC 24．m
25．（1）；（2）
26．（1）；（2）
27．(1) (2) (3)
28．（1）；（2）