高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行课后作业题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行课后作业题，共16页。试卷主要包含了单选题，解答题，填空题等内容，欢迎下载使用。
7.4宇宙航行同步测试（含答案）一、单选题1．关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（　　）A．人们称11.2km/s为第一宇宙速度，也叫脱离速度B．它是人造卫星沿圆轨道绕地球飞行的最大速度C．它是人造卫星沿圆轨道绕地球飞行的最小速度D．它是将人造地球卫星发射升空的最大发射速度2．神舟八号和天宫一号顺利完成第二次对接分离后，于北京时间18日19时22分，在北京航天飞行控制中心的控制下，天宫一号成功实施第二次升轨控制，轨道高度由337km抬升到382km，顺利由对接轨道进入管理轨道。天宫一号在对接轨道和管理轨道运动时，都可视为做匀速圆周运动，则（　　）A．天宫一号在对接轨道的运行速度小于在管理轨道的运行速度B．天宫一号在对接轨道上通过制动减速后才能到达管理轨道C．天宫一号在对接轨道上具有的机械能大于在管理轨道上的机械能D．天宫一号在对接轨道上的加速度大于在管理轨道的加速度3．月球与地球质量之比约为，有研究者认为月球和地球可视为—个由两质点构成的双星系统，它们都围绕月地连线上某点O做匀速圆周运动，据此观点，可知月球与地球绕O点运动的轨道半径大小之比为（　　）A． B． C． D．4．2020年11月24日，我国成功发射“嫦娥五号”月球探测器，并实现月面无人采样返回，设该探测器被月球引力捕获后，经历三次变轨过程，最后在月球表面附近的圆轨道A上运动以备着陆，其中变轨过程如图所示，已知引力常量为G，以下说法不正确的是（　　） A．探测器在三个轨道上运行时，探测器在 P 点的向心加速度相等B．探测器在轨道A上的机械能小于在轨道 C 上的机械能C．探测器在P点从轨道C变轨到轨道A上时，需要在P点朝速度的反方向喷气D．若已知探测器在轨道A上运动的周期，可推算出月球的平均密度5．如图所示，是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是（　　）A．根据，线速度大小关系：B．根据万有引力定律可知，所受的万有引力：C．角速度大小关系：D．向心加速度大小关系：6．2021年6月17日，神舟十二号载人飞船发射升空并与空间站天和核心舱顺利对接。已知空间站天和核心舱绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为，地球同步卫星轨道半径为，且，不考虑地球自转，下列说法正确的是（　　）A．空间站的运行周期大于地球同步卫星的运行周期B．空间站的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度C．空间站的线速度小于地球同步卫星的线速度D．空间站的角速度小于地球同步卫星的角速度7．火星是离太阳第四近的行星，2021年我国对火星一次性成功完成“绕”“落”“巡”。5月17日8时，天问一号环绕器实施第四次近火制动进入周期为8.2小时的“中继通信”轨道。已知火星表面重力加速度g=3.8m/s2，火星半径R=3.4×106m，忽略火星自转。如果“中继通信轨道近似为圆形轨道，则该轨道半径约为（　　）A．5.6×1012m B．3.6×1010m C．9.9×106m D．4.6×105m8．我国航天员翟志刚打开神舟七号载人飞船轨道舱舱门，首度实施空间出舱活动，茫茫太空第一次留下中国人的足迹，如果轨道舱在半径为的圆形轨道运行，万有引力常量为，地球质量为，那么运行速度为（　　）A． B． C． D．9．半径为R的某星球的第一宇宙速度为v1，在距离该星球表面高度为3R的轨道上做匀速圆周运动的飞行器的运行速度为v2，则v1:v2等于（　　）A．1∶2 B．2∶1 C．4∶1 D．∶110．北京时间2021年6月17日15时54分，神州十二号载人飞船采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口。已知“天和核心舱”匀速圆周运动的轨道离地约400km、周期约为93min，地球半径为6370km，万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2。根据这些数据，下列可以大致确定的是（　　）A．核心舱所在的轨道平面 B．核心舱的质量C．地球的平均密度 D．地球的公转角速度11．我国发射的墨子号地球卫星绕地球匀速运行，轨道半径是R，受到的向心力是F，若将这一卫星送至轨道半径为2R的圆形轨道绕地球匀速运行（设质量不变），则此时墨子号地球卫星受到的向心力为（　　）A． B． C．2F D．4F12．1970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，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则（　　） A．， B．，C．， D．，二、解答题13．一颗人造地球卫星在绕地球做匀速圆周运动，卫星距地面的高度是地球半径的15倍，即h=15R，试计算此卫星的线速度大小。已知地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=10m/s2。14．已知地球的半径为，地球表面的重力加速度为，一质量为的卫星在距地面高度为的轨道上做匀速圆周运动。忽略地球的自转，将地球视为质量分布均匀的球体。求：（1）卫星的向心加速度大小；（2）卫星运行的线速度大小及周期。15．天问一号火星探测器于2020年7月23日发射升空，200多天后被火星捕获，随后在轨对着陆区域进行巡视观测，最终于2021年5月15日7时18分成功着陆火星表面。天问一号对着陆区域进行巡视观测的轨道可近似为圆轨道，该轨道距离火星表面高度为h，测得天问号在该轨道上绕行n圈所用时间为t。已知万有引力常量为G，火星可视为半径为R且质量分布均匀的球体。求：（1）火星的质量M；（2）火星的第一宇宙速度。16．在物理学中，常常用等效替代、类比、微小量放大等方法来研究问题．卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了万有引力常量G的数值，下图所示是卡文迪许扭秤实验示意图。卡文迪许的实验常被称为是“称量地球质量”的实验，因为由G的数值及其它已知量，就可计算出地球的质量，卡文迪许也因此被誉为第一个称量地球的人。（1）若在某次实验中，卡文迪许测出质量分别为m1、m2相距为r的两个小球之间引力的大小为F，求万有引力常量G；（2）若已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球自转的影响，请推导出地球质量M及地球近地卫星的环绕速度v。三、填空题17．判断下列说法的正误。（1）在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s。__________（2）人造地球卫星的最小绕行速度是7.9 km/s。__________（3）我国向月球发射的“嫦娥二号”宇宙飞船在地面附近的发射速度要大于11.2 km/s。__________（4）在地面附近发射火星探测器的速度v满足11.2 km/s<v<16.7 km/s。__________（5）由v=，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比发射低轨道卫星更容易。__________18．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=gR219．假若我国的航天员登上某一星球并在该星球表面上做了如下图所示的力学实验：长为L=0.5m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动，A端连着一个质量为m=2kg的小球，若在最高点小球的速度为1.5m/s，杆对小球的支持力为1N，则 （1）该星球表面的重力加速度g星=___________（2）若测得该星球的半径为R=5000km，宇航员要在该星球上发射一颗探测器绕其做匀速圆周运动，则探测器运行的最大速度为___________（不考虑该星球的自转）20．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道做匀速圆周运动，绕行n圈，所用时间为t，着陆行星后，用天平测得一物体质量为m，用弹簧测力计测得其重力为F，已知万有引力常量为：（1）宇宙飞船做匀速圆周运动时的周期为___________；（2）该行星表面的重力加速度为___________；（3）用测量数据求该星球半径R=___________。
参考答案1．B【详解】人们称7.9km/s为第一宇宙速度，第一宇宙速度是人造卫星沿圆轨道绕地球飞行的最大速度， 第一宇宙速度是将人造地球卫星发射升空的最小发射速度，故选B。2．D【详解】A．由万有引力提供向心力可知解得天宫一号在对接轨道的轨道半径小于在管理轨道的轨道半径，所以对接轨道的运行速度大于在管理轨道的运行速度，故A错误；B．从低轨道升至高轨道，需要加速离心，故B错误；C．从低轨道升至高轨道，需要加速，整体的机械能增大，故对接轨道上具有的机械能小于在管理轨道上的机械能，故C错误；D．由万有引力提供向心力可知解得天宫一号在对接轨道的轨道半径小于在管理轨道的轨道半径，在对接轨道上的加速度大于在管理轨道的加速度，故D正确。故选D。3．C【详解】由题意可得，月球和地球均以万有引力提供向心力，则向心力大小相等，角速度相等，则有联立求解可得故选C。4．C【详解】A．探测器在三个轨道上运行到P点时，距离月球球心的距离相等，受到的万有引力相等，根据万有引力提供向心力可知，探测器在 P 点的向心加速度相等，故A正确，不符合题意；B．探测器由轨道A变轨到轨道C，需要在P点加速，做离心运动，则探测器在轨道A上的机械能小于在轨道 C 上的机械能，故B正确，不符合题意；C．探测器由轨道C变轨到轨道A，需要在P点减速，做近心运动，需要在P点朝速度的方向喷气，故C错误，符合题意；D．若已知探测器在轨道A上运动的周期T，根据万有引力提供向心力有可得： ，故D正确，不符合题意。故选C。5．C【详解】ACD．根据可得因为可知线速度大小关系角速度大小关系向心加速度大小关系选项AD错误，C正确；B．根据万有引力定律三颗卫星的质量关系不确定，不能比较万有引力关系，选项B错误。故选C。6．B【详解】由可得 因，则A．可知空间站的运行周期小于地球同步卫星的运行周期，选项A错误；B．空间站的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，选项B正确；C．空间站的线速度大于地球同步卫星的线速度，选项C错误；D．空间站的角速度大于地球同步卫星的角速度，选项D错误。故选B。B正确。7．C【详解】万有引力提供向心力，即其中忽略火星自转 联立解得 代入数据可得r=9.9×106m故选C。8．D【详解】根据万有引力提供向心力得解得故D正确。故选D。9．B【详解】由万有引力提供向心力可得化简可得可得故选B。10．C【详解】A．根据题意只能确定核心舱的轨道半径r=R+h，但无法确定核心舱所在的轨道平面，故A错误；BC．根据万有引力提供向心力可得等式左右两侧核心舱的质量m直接约去，无法求解，由此式可解得中心天体地球的质量地球的平均密度故B错误，C正确； D．题目未告知地球的公转周期，无法计算地球的公转角速度，故D错误。故选C。11．B【详解】根据万有引力等于向心力可知当轨道半径变为2R时，则故选B。12．B【详解】“东方红一号”从近地点到远地点过程万有引力做负功，动能减小，所以，在过近地点圆周运动时由引力作为向心力可得解得“东方红一号”若从该圆轨道进入椭圆轨道，应在近地点加速，所以B正确。故选B。13．m/s【详解】设地球质量为M，人造卫星质量为m，地面处一个物体质量为，卫星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有对地面物体联立二式解得m/s14．（1）；（2）；【详解】（1）依题意，知该卫星的轨道半径为根据万有引力提供向心力，该卫星有又黄金代换公式两式联立，求得该卫星的向心加速度大小（2）根据公式又联立求得该卫星线速度大小为根据公式联立求得该卫星周期15．（1）；（2）【详解】（1）根据其中解得 （2）对绕火星表面运动的卫星解得16．（1）；（2）；【详解】（1）根据万有引力定律可得求解可得万有引力常量为（2）忽略地球自转的影响时，地球表面质量为m的物体重力等于万有引力可得地球质量为设近地卫星的质量为，绕地球运转时万有引力提供向心力，故有解得近地卫星的环绕速度为17．正确    错误    错误    正确    错误    【详解】略18．匀速圆周运动    万有引力    G    万有引力    G    【详解】（1） 把天体（行星或卫星）的运动近似看成是匀速圆周运动运动，向心力由它们之间的万有引力提供，即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（2） 地面及其附近物体的重力近似等于物体与地球间的万有引力，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（m在M的表面上），即19．5 m/s2    5×103m/s    【详解】（1）小球在最高点时解得g星=5 m/s2（2）根据解得20．            【详解】（1）飞船的周期（2）根据有（3）在行星表面，有对卫星，有联立解得