高中鲁科版 (2019)第4章 万有引力定律及航天第3节 人类对太空的不懈探索随堂练习题

4.3人类对太空的不懈探索基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．2020年国庆节后，“天问一号”将通过深空机动脱离地球轨道，向火星轨道靠拢，这是我国首次火星探测任务的重要关键节点。已知火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，则火星探测器绕火星做匀速圆周运动的最小周期与近地卫星做匀速圆周运动周期之比为（　　）

A． B． C． D．

2．某卫星在赤道平面内自西向东环绕地球做匀速圆周运动，赤道上某处的观察者发现该卫星第一次位于头顶上方时开始计时，经过48小时，恰好观测到该卫星第四次位于头顶上方，已知地球同步卫星轨道半径为，则该卫星轨道半径约为（    ）

A． B． C． D．

3．设地球的半径为，质量为m的卫星在距地面3高处做匀速圆周运动，地面的重力加速度为 g，则以下说法错误的是（　　）

A．卫星的线速度为

B．卫星的加速度为

C．卫星的周期

D．卫星的角速度为

4．下列说法正确的是（　　）

A．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小环绕速度

B．牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量的数值

C．海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的

D．开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做匀速圆周运动

5．某同学通过Internet查询到“神舟”六号飞船在圆形轨道上运行一周的时间约为90分钟，他将这一信息与地球同步卫星进行比较，由此可知（　　）

A．“神舟”六号在圆形轨道上运行时的向心加速度比地球同步卫星小

B．“神舟”六号在圆形轨道上运行时的速率比地球同步卫星小

C．“神舟”六号在圆形轨道上运行时离地面的高度比地球同步卫星低

D．“神舟”六号在圆形轨道上运行时的角速度比地球同步卫星小

6．人造飞船首先进入的是近地点距地面高度为200km、远地点距地面高度为340km的椭圆轨道，在飞行第五圈的时候，飞船从椭圆轨道运行到以远地点与地心间距为半径的圆形轨道上，如图所示，飞船在椭圆轨道1上运行，Q为近地点，P为远地点，当飞船运动到P点时点火加速，而后沿圆轨道2运行，以下说法正确的是（　　）

A．飞船在轨道1上经过P点的加速度大于在轨道2上经过P点的加速度

B．飞船在Q点受到的万有引力大于该点所需的向心力

C．飞船在轨道1上经过P点时受到的万有引力小于该点所需的向心力

D．飞船在轨道1上经过P点的速度小于在轨道2上经过P点的速度

7．在太阳系中，各行星的公转轨迹十分接近圆，则离太阳越远的行星（　　）

A．周期越小 B．线速度越大 C．角速度越大 D．向心加速度越小

8．“嫦娥五号”探测器于2020年12月1日在月球表面成功着陆，着陆前某段时间绕月球飞行可认为做匀速圆周运动，离月球表面的高度为h。已知月球的半径为R，质量为M，地球表面的重力加速度大小为g，万有引力常量为G，则（　　）

A．月球的第一宇宙速度为

B．月球表面的重力加速度大小为

C．探测器绕月球做圆周运动的速率为

D．探测器绕月球做圆周运动的周期为

9．2019年1月3日10时26分，“嫦娥四号”探测器成功在月球背面着陆，标志着我国探月航天工程达到了一个新高度，图示为“嫦娥四号”到达月球背面的巡视器。已知地球和月球的半径之比约为4:1，其表面重力加速度之比约为6:1。则地球和月球相比较，下列说法中最接近实际的是（　　）

A．地球的密度与月球的密度比为3：2

B．地球的质量与月球的质量比为64：1

C．地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度比为8：1

D．苹果在地球表面受到的引力与它在月球表面受到的引力比为60：1

10．2021年12月9日，时隔8年之后，我国航天员再次进行太空授课，乒乓球浮力消失实验是其中的一个实验。甲图是地面教室中的乒乓球浮在水面上，乙图是空间站中的乒乓球停在水中的任意位置，则乒乓球浮力消失的原因是空间站中（　　）

A．水处于完全失重状态 B．水的密度变小了

C．乒乓球的质量变大了 D．乒乓球的重力变大了

11．我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间实验室。如图所示，关闭发动机的航天飞机仅在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近，并将在椭圆轨道的近月点B处与空间实验室对接。已知空间实验室C绕月轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，月球的半径为R，忽略月球自转。那么以下选项正确的是（　　）

A．月球的质量为

B．航天飞机到达B处由椭圆轨道进入空间实验室圆轨道时必须加速

C．航天飞机从A处到B处做减速运动

D．月球表面的重力加速度为

12．为了实现人类登陆火星的梦想，近期我国宇航员王跃与俄罗斯宇航员一起进行“模拟登火星”实验活动。已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，自转周期也基本相同。地球表面重力加速度是g，若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是h，在忽略自转影响的条件下，下述分析正确的是（　　）

A．王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的

B．火星表面的重力加速度是g

C．王跃以相同的初速度在火星上起跳时，在空中的时间为在地球上的倍

D．王跃以相同的初速度在火星上起跳时，可跳的最大高度是h

13．2016年9月15日，中国成功发射天宫二号空间实验室，对其轨道进行控制．调整到距离地面高h=393km处与随后发射的神舟11号飞船成功对接，景海鹏和陈冬雨两名航天员进驻天宫二号．已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，当天宫二号在预定轨道正常运行时，下列描述正确的是（　 　）

A．宇航员在天宫二号内可用天平测物体的质量

B．天宫二号运动周期大于24h

C．天宫二号线速度大小为

D．天宫二号如果要变轨到高轨道则需要加速

14．在新中国成立70周年之际，航天国乐为“一带一路”倡议起点而创作的《2013阿斯塔纳》等12首乐曲“探访”嫦娥四号“鹊桥”中继星，音乐余韵在40万公里的月球深空飘扬，为鹊桥“中继星”送去祝福。如图所示，“鹊桥”中继星处于地月拉格朗日点L2上时，会和月球、地球两个大天体保持相对静止的状态。设地球的质量为M，“鹊桥”中继星的质量为m，地月间距为L，拉格朗日L2点与月球间距为d，地球、月球和“鹊桥”中继星均可视为质点，忽略太阳对”鹊桥”中继星的引力，忽略“鹊桥”中继星对月球的影响。则“鹊桥”中继星处于L2点上时，下列选项正确的是（　　）

A．地球对月球的引力和“鹊桥”中继星对月球的引力之比为1：1

B．“鹊桥”中继星与月球的线速度之比为

C．“鹊桥”中继星与月球的向心加速度之比

D．月球与地球质量之比为

15．2020年7月23日，“长征五号”遥四运载火箭托举着“天问一号”火星探测器，在中国文昌航天发射场点火升空。已知火星和地球绕太阳公转的轨道都可近似为圆轨道，火星公转轨道半径约为地球公转轨道半径的倍，火星的半径约为地球半径的，火星的质量约为地球质量的，以下说法正确的是（　　）。

A．火星的公转周期比地球小

B．火星的公转速度比地球大

C．探测器在火星表面时所受火星引力比在地球表面时所受地球引力小

D．探测器环绕火星表面运行的速度比环绕地球表面运行的速度大

二、填空题（共4题）

16．已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转周期为T，地球同步卫星的轨道高度是____。

17．地球的两颗卫星A和B位置如图所示，这两颗卫星绕地球均做匀速圆周运动，则这两颗卫星向心加速度较小的是_____．周期较小的是_____．

18．人造地球卫星A、B绕地球做圆周运动,它们距地面的高度分别为hA和hB，地球半径为R，则它们速度之比为VA : VB =______；周期之比为TA : TB =______．

19．在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对此运动采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如乙图所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.20s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度值比为2：9，则：

（1）由以上及图示信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为_______（结果保留到小数点后两位）。

（2）由以上及图示信息可以算出小球平抛的初速度是_______m/s（结果保留到小数点后两位）。

（3）若已知该星球的半径与地球半径之比为，则该星球的质量与地球质量之比________，第一宇宙速度之比_________（取）。

三、综合题（共4题）

20．航天飞机的飞行轨道是近地轨道，地球半径为，某航天飞机绕地球一周的时间为90min左右，则估算它离地高为多少米？

21．某星球半径为R，其表面重力加速度为g，不计该星球的自转．求：

(1)在该星球上发射的卫星的第一宇宙速度v；

(2)距该星球表面高h做匀速圆周运动的卫星的周期T．

22．一颗质量为m的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星到地心的距离为r，已知引力常量G、地球质量M和地球半径R，求∶

(1)地球对卫星的万有引力的大小；

(2)卫星的速度大小；

23．“神舟”七号飞船的成功发射为我国在2010年实现探月计划——“嫦娥工程”获得了宝贵的经验，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为，飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运行，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，万有引力常量为G，求：

（1）飞船在轨道Ⅲ上的运行速率；

（2）飞船在轨道Ⅰ绕月球运行一周所需的时间．

（3）飞船在A点处点火后瞬间与点火前相比，速度是变大还是变小？

参考答案

1．B

2．D

3．B

4．C

5．C

6．D

7．D

8．D

9．A

10．A

11．A

12．C

13．D

14．D

15．C

16．

17．A    B   

18．       

19．2.25    0.45    9：250    3：10   

20．

21．（1）；(2) ；

22．(1)；(2)

23．（1）；（2）；（3）变小