高中物理人教版 (2019)必修 第二册宇宙航行单元测试课时练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册宇宙航行单元测试课时练习，共6页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．两个完全相同的实心均质大铁球紧靠在一起，它们之间的万有引力为F．若将两个用同种材料制成的半径是大铁球倍的实心均质小铁球紧靠在一起，则两小铁球之间的万有引力为（ ）
A．B．C．D．
2．在太空探测过程中，航天员乘飞船登陆了某星球，若航天员在星球表面将一个物体竖直向上以初速度抛出（不计空气阻力），经过t时间落回抛出点，已知该星球的半径为地球半径的k倍，地球表面重力加速度为，则该星球与地球的平均密度之比为（ ）
A．B．C．D．
3．2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。17时46分，神舟十七号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。飞船的发射过程可简化为：飞船从预定轨道Ⅰ的A点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B时，再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ，与变轨空间站实现对接。假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道，不计飞船质量的变化，空间站轨道距地面的高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的加速度比飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的加速度大
B．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度一定大于
C．飞船沿轨道Ⅱ由A点到B点的时间为
D．在轨道Ⅰ上飞船与地心连线单位时间内扫过的面积小于在轨道Ⅲ上飞船与地心连线单位时间内扫过的面积
4．北京时间2023年12月17日15时，我国在酒泉卫星发射中心使用双曲线一号商业运载火箭成功将“迪迩一号”卫星顺利送入预定轨道。“迪迩一号”卫星、北斗地球同步卫星飞行的轨道如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．“迪迩一号”卫星的角速度小于北斗地球同步卫星的角速度
B．“迪迩一号”卫星的角速度大于北斗地球同步卫星的角速度
C．“迪迩一号”卫星绕地球运行的线速度等于静止于赤道上的物体随地球自转的线速度
D．“迪迩一号”卫星绕地球运行的线速度小于静止于赤道上的物体随地球自转的线速度
5．如图，北斗导航卫星的发射需要经过几次变轨，某次变轨，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在处变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2在处变轨进入圆轨道3，轨道1、2相切于点，轨道2、3相切于点。忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（ ）
A．该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在处减速
B．该卫星从轨道1到轨道3，重力势能逐渐减小
C．该卫星在轨道3的速度大小小于在轨道1的速度大小
D．该卫星稳定运行时，在轨道3上经过点的加速度大于在轨道2上经过点的加速度
6．据中国载人航天工程办公室消息，神舟十六号载人飞船入轨后，于2023年5月30日16时29分成功对接于空间站天和核心舱径向端口，神舟十六号成功对接空间站如图甲所示，在对接之前的某段时间内，“神舟十六号”和“空间站”分别在圆形轨道Ⅰ和Ⅱ上做匀速圆周运动如图乙所示，已知对接后组合体可看作绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距地面高度为h。地球半径为R，地球表面重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．对接前神舟十六号运行周期大于空间站的运行周期
B．神舟十六号飞船与空间站对接后，空间站因质量增大，其加速度将减小
C．组合体轨道处的重力加速度为
D．组合体的运行速度为
7．理论上利用三颗赤道上空位置适当的人造卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯。已知地球的半径为，地球表面重力加速度为，现用三颗卫星来实现上述目的，则卫星绕地球转动线速度的最大值为（ ）
A．B．C．D．
8．2023年5月30日16时29分，神舟十六号载人飞船入轨后，成功对接于空间站天和核心舱径向端口，形成了三舱三船组合体，飞船发射后会在停泊轨道（I）上进行数据确认，后择机经转移轨道（Ⅱ）完成与中国空间站的交会对接，其变轨过程可简化为下图所示，已知停泊轨道半径近似为地球半径R，中国空间站轨道距地面的平均高度为h，飞船在停泊轨道上的周期为，则（ ）
A．飞船在转移轨道（Ⅱ）上各点的速度均小于7.9km/s
B．飞船在停泊轨道（I）与组合体在空间站轨道（Ⅲ）上的速率之比为
C．飞船在转移轨道（Ⅱ）上正常运行的周期为
D．飞船在转移轨道（Ⅱ）上Q点的加速度小于空间站轨道（Ⅲ）上Q点的加速度
二、多项选择题：本题共4小题每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．中国载人登月初步方案公布，计划在2030年前实现登月开展科学探索。若宇航员在月球表面将一小球竖直上抛，从小球抛出开始计时，以竖直向上为正方向，小球运动的平均速度与时间即图像如图所示（图中a、b均为已知量）。忽略月球的自转，月球可视为半径为R的匀质球体，引力常量为G，则下列分析正确的是（ ）
A．小球竖直上抛的初速度为2aB．小球上升的最大高度为
C．月球的质量为D．月球的第一宇宙速度为
10．北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统。目前正在运行的是北斗三号卫星系统，包括3颗静止轨道同步卫星（如图中卫星P）、3颗倾斜同步轨道卫星（与静止同步轨道高度相同，如图中卫星Q）、24颗中圆地球轨道卫星（如图中卫星M），这些卫星在轨运行时均视为做圆周运动。关于这些卫星下列说法正确的是（ ）
A．发射速度均大于7.9km/s
B．在轨运行速度均大于7.9km/s
C．中圆轨道卫星在轨运行速度比静止轨道同步卫星运行速度小
D．静止轨道同步卫星和倾斜同步轨道卫星运行线速度大小相等
11．“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星，被称为“太空110”，它可在太空中给“垃圾”卫星补充能量，延长卫星的使用寿命，假设“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，其运动方向与地球自转方向一致，轨道平面与地球赤道平面重合，下列说法正确的是（ ）
A．“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍
B．“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的5倍
C．站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动
D．“轨道康复者”可在高轨道上减速，以实现对低轨道上卫星的拯救
12．嫦娥五号到月球“挖土”成功返回．作为中国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，嫦娥五号任务实现了多项重大突破，标志着中国探月工程“绕、落、回”三步走规划完美收官。若探测器测得月球表面的重力加速度为，已知月球的半径为，地球表面的重力加速度为，地球的半径为，忽略地球、月球自转的影响，则（ ）
A．月球质量与地球质量之比为
B．月球密度与地球密度之比为
C．月球第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比为
D．嫦娥五号在地球表面所受万有引力与在月球表面所受万有引力之比为
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．在某星球表面，宇航员利用图示装置测星球表面的重力加速度，铁架台放在水平台面上，上端固定电磁铁M，接通电磁铁M的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个位置可上下调节的光电门A。实验中测出小球的直径为d、小球球心与光电门中心的高度差为h，断开开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t，调整光电门位置，得出多组h、t数据。
(1)实验中，小球经过光电门时的瞬时速度大小 （用给定的物理量符号表示）。
(2)实验中，多次实验得到多组h、t数据后，数据处理时应绘制图像，得出的图像斜率为k，则该星球的重力加速度 （用d、k表示）。
(3)星球表面的重力加速度已在第（2）问中测出，若宇航员测得该星球的半径为R，已知引力常量为G，则该星球的质量 （用G、R、d、k表示）。
14．一艘宇宙飞船飞向某一新发现的行星，并进入该行星表面的圆形轨道绕该行星运行数圈后，着陆于该行星，宇宙飞船上备有下列器材：
A．精确秒表一只 弹簧秤一个 质量已知的钩码 天平一台
已知宇航员在宇宙飞船绕行星飞行的过程中和飞船着陆后均作了测量，依据所测得的数据和引力常量，可求得该行星的质量和半径。请回答下列问题：
（1）测量相关数据应选用的器材是 （选填宇宙飞船上备有的器材前面的字母序号）。
（2）宇宙飞船在绕行星表面运行的过程中，应直接测量的物理量是 （填一个物理量及符号），宇航员在着陆后应间接测量的物理量是 （填一个物理量及符号）。
（3）用测得的数据，可求得该行星的质量M= ，该行星的半径R= （均用已知的物理量和测得的物理量表示）。
15．“天问一号”于2021年2月到达火星附近，实施火星捕获。5月15日择机实施降轨，着陆巡视器与环绕器分离，软着陆火星表面，火星车驶离着陆平台，开展巡视探测等工作。若分离前“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，距火星表面高度为h，运动2圈的时间为t，火星半径为R，引力常量为G。求：
（1）火星的质量M；
（2）火星表面的重力加速度g。
16．两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它们以其连线上某一点为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图所示。已知双星的质量分别为和，它们之间的距离为，引力常量为，求双星中质量为和的两个天体分别对应的运行轨道半径和及运行周期。
17．2023年，中国航天成功发射近七十次，其中某一卫星绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，地球的质量为M，该卫星距地球表面的高度也为R，引力常量为G。求：
（1）该卫星绕地球运行的线速度大小v；
（2）该卫星绕地球运行的周期T。
18．某同学非常适合当一名宇航员，设想若干年后，其在月球表面做实验：将一个小球从某高度以速度水平抛出，经时间小球以45°落在月球水面上。已知引力常量为G，月球的半径为R。求：
（1）月球表面的自由落体加速度大小；
（2）若不考虑月球自转的影响，求月球的质量M；
（3）月球的“第一宇宙速度”大小。