人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行练习

7.4宇宙航行同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．我国在2018年5月21日发射了嫦娥四号的中继星“鹊桥”，为我国嫦娥四号卫星在月球背面的工作提供通讯支持；“鹊桥”号随月球同步绕地球运动，并绕地月连线的延长线上的一点(拉格朗日点L2)做圆周运动，轨道被称为“晕轨道”，已知引力常量为G.下列说法正确的是( )

A．静止在地球上的观察者认为“鹊桥”号做圆周运动

B．“鹊桥”号受地球引力、月球引力和向心力作用

C．已知月球绕地球公转的周期和半径可以求得地球质量

D．已知“鹊桥”号的周期和轨道半径可以测得月球质量

2．在地面附近发射飞行器，当速度为v时，飞行器会克服地球引力，永远离开地球，则（　　）

A．v=6.7km/s B．v=7.9km/s

C．7.9km/s<v<11.2km/s D．v≥11.2km/s

3．我国发射的“神舟六号”载人飞船，与“神舟五号”飞船相比，它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A．“神舟六号”的速度较小

B．“神舟六号”的速度与“神舟五号”的相同

C．“神舟六号”的周期更短

D．“神舟六号”的周期与“神舟五号”的相同

4．地球的两颗人造卫星A和B，它们的轨道近似为圆．已知A的周期约为12小时，B的周期约为16小时，则两颗卫星相比（       ）

A．A距地球表面较远 B．A的角速度较小

C．A的线速度较小 D．A的向心加速度较大

5．2020年3月9日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第54颗导航卫星，北斗导航工程实现2020年“开门红”。北斗卫星导航系统由地球同步静止轨道卫星、与同步静止轨道卫星具有相同周期的地球同步倾斜轨道卫星，以及比它们轨道低一些的中轨道卫星组成。它们均为圆轨道卫星，轨道分布情况如图所示，则（　　）

A．地球同步倾斜轨道卫星可相对静止在北京上空

B．地球同步倾斜轨道卫星的轨道高度大于同步静止轨道卫星的轨道高度

C．所有同步卫星绕地球运动的速率都一定小于中轨道卫星绕地球运动的速率

D．质量相等的中轨道卫星与同步轨道卫星相比，中轨道卫星所具有的机械能较大

6．关于运动物体的速度大小，下列正确的选项是（     ）

A．光在真空中传播的速度约为3.0×1010m/s

B．声音在空气中传播的速度约为3.4×103m/s

C．人造地球卫星（近地圆轨道）速度约为7.9×103m/s

D．CRH3动车组速度约为1.0×103m/s

7．绳系卫星是由一根绳索栓在一个航天器上的卫星，可以在这个航天器的下方或上方一起绕地球运行如图所示，绳系卫星a系在航天飞机b上方，当它们一起在赤道上空共同绕地球作匀速圆周运动时绳长不可忽略下列说法正确的是

A．绳系卫星的线速度比航天飞机的线速度大

B．绳系卫星的角速度比航天飞机的角速度小

C．绳系卫星的周期比航天飞机的周期大

D．绳系卫星的向心加速度比航天飞机的向心加速度小

8．“嫦娥五号”在月球表面取样后返回地球要进行多次变轨飞行。如图是“嫦娥五号”绕月球飞行的三条轨道，1轨道是贴近月球表面的圆形轨道，2和3轨道是变轨后的椭圆轨道。A点是2轨道的近月点，B点是2轨道的远月点，“嫦娥五号”在轨道1的运行速率为1.8km/s。下列说法中正确的是（　　）

A．“嫦娥五号”在2轨道经过A点的加速度小于经过B点的加速度

B．“嫦娥五号”在2轨道经过B点的速率一定大于1.8km/s

C．“嫦娥五号”在3轨道所具有的机械能小于在2轨道所具有的机械能

D．“嫦娥五号”在1、2、3轨道的周期T1、T2、T3的关系为T1<T2<T3

9．“神舟十号”与“天宫一号”在对接前，它们在各自轨道上运行，已知“天宫一号”离地约，它们的轨道如图所示，假定它们都做匀速圆周运动，则（　　）

A．宇航员在“神舟十号”上不受地球引力作用，处于完全失重状态

B．“天宫一号”的运行周期比“神舟十号”的长，小于

C．“天宫一号”的运行速度可能大于

D．“天宫一号”的线速度比“神舟十号”的大

10．北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。在发射地球静止轨道卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道I，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球静止轨道II，则下列说法中正确的是（　　）

A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/s

B．卫星在地球静止轨道II的运行速度必定大于7.9km/s

C．卫星在Q点通过加速实现由轨道I进入轨道II

D．卫星在轨道I上经过Q点加速度小于在轨道II上经过Q点的加速度

11．嫦娥三号的飞行轨道示意图如图所示．假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则(　　)

A．若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可算出月球的密度

B．嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，应让发动机点火使其加速

C．嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度大于Q点的速度

D．嫦娥三号在动力下降段，处于超重状态

12．使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是．已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的．不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为

A． B． C． D．

13．如图所示， “神舟十号”飞船在不同时间段的运行轨道分别有圆形轨道Ⅰ和椭圆轨道Ⅱ，Q为轨道 Ⅱ上的一点，M为轨道Ⅰ上的另一点，P为两轨道的交点，关于“神舟十号”的两轨道的运动，下列说法中正确的有(　　)

A．飞船在轨道Ⅱ上运行时，经过P的速度大于经过Q的速度

B．飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度大于在轨道Ⅰ上经过M的速度

C．飞船在 轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期

D．飞船在轨道Ⅱ上经过P的加速度等于在轨道Ⅰ上经过M的加速度

14．某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星（即卫星相对于地面静止），则此卫星的（　　）

A．线速度大于第一宇宙速度

B．周期小于同步卫星的周期

C．角速度大于月球绕地球运行的角速度

D．向心加速度大于地面的重力加速度

15．如图所示，A是静止在赤道上的物体，随地球自转而做匀速圆周运动；B、C是同一平面内两颗人造卫星，B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。已知第一宇宙速度为v，物体A和卫星B、C的线速度大小分别为，，，周期大小分别为，，，则下列关系正确的是（　　）

A． B．

C． D．

二、填空题（共4题）

16．所谓的地球第一宇宙速度的大小为_______km/s，第二宇宙速度的大小为________km/s，第三宇宙速度的大小为_______km/s。

17．第一宇宙速度的数值是_______km/s，是卫星发射的________（填最大或最小）速度，是卫星环绕的________（填最大或最小）速度。

18．假设地球为质量均匀分布的球体。已知地球表面的重力加速度在两极处的大小为，在赤道处的大小为g，地球半径为R，则地球自转的周期T为________。

19．未来“嫦娥五号”落月后，轨道飞行器将作为中继卫星在绕月轨道上做圆周运动，如图所示．设卫星距离月球表面高为h，绕行周期为T，已知月球绕地球公转的周期为T0，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球半径为r，万有引力常量为G.试分别求出：

(1)地球的质量和月球的质量；

(2)中继卫星向地球发送的信号到达地球，最少需要多长时间？(已知光速为c，此问中设h≪r≪R)

三、综合题（共4题）

20．据报道，“嫦娥一号”在距离月球高为处绕月球做匀速圆周运动，已知月球半径为，月球表面的重力加速度为．引力常量为，求：

（1）月球的质量．

（2）“嫦娥一号”环绕月球运行的周期．

21．宇航员站在一星球表面上高h处，以初速度v0沿水平方向抛出一个小球，小球落地时的水平位移为x．已知该星球的半径为R，不计星球自转，万有引力常量为G，求：

（1）该星球表面的重力加速度；

（2）该星球的质量；

（3）该星球的第一宇宙速度。

22．双星系统由两颗距离较近的恒星组成，两颗恒星绕连线上一点转动。如图所示，双星系统中a、b绕连线上一点O做圆周运动。已知两星中心距离为L，b星质量为m，a星运行线速度大小为，引力常量为G。

（1）求a星的质量；

（2）a星受到b星的引力可等效为位于O点处质量为M的“中心天体C”（视为质点），c对a的万有引力提供其做圆周运动的向心力，试求M。

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．C

2．D

3．A

4．D

5．C

6．C

7．A

8．D

9．B

10．C

11．D

12．B

13．D

14．C

15．B

16．     7.9     11.2     16.7

17．     7.9     最小     最大

18．

19．（1）；；（2）

20．（1）（2）

21．(1)   (2)   (3)

22．（1）；（2）

23．（1）；（2）；（3）变小