【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：第一宇宙速度（环绕速度）

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【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：第一宇宙速度（环绕速度） 一、单项选择题（共19小题；共76分）1. 关于第一宇宙速度，下面说法正确的是   A. 它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B. 它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度 C. 它是人造地球卫星绕地球运行的最大速度 D. 它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点的速度 2. 关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是   A. 第一宇宙速度是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 B. 第一宇宙速度又叫脱离速度 C. 第一宇宙速度跟地球的质量无关 D. 第一宇宙速度跟地球的半径无关 3. 一些星球由于某种原因而发生收缩，假设该星球的直径缩小到原来的四分之一，若收缩时质量不变，则与收缩前相比   A. 同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的 4 倍 B. 同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的 2 倍 C. 星球的第一宇宙速度增大到原来的 4 倍 D. 星球的第一宇宙速度增大到原来的 2 倍 4. 太空舱在离地面约 300 km 的近地轨道上绕地球做匀速圆周运动，若宇航员身上系着绳索，轻轻离开太空舱缓慢进行太空行走，则下列说法正确的是   A. 宇航员的加速度大于 9.8 m/s2 B. 宇航员的速度小于 7.9 km/s C. 若宇航员不系绳索，则其一定会远离太空舱 D. 宇航员离开太空舱后不受任何力作用 5. 登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于 2020 年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。根据下表，火星和地球相比   行星半径/m质量/kg轨道半径/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×1011 A. 火星的公转周期较小 B. 火星做圆周运动的加速度较小 C. 火星表面的重力加速度较大 D. 火星的第一宇宙速度较大 6. 欧洲天文学家发现了可能适合人类居住的行星“格里斯 581 c”。该行星的质量是地球的 m 倍直径是地球的 n 倍。设在该行星表面及地球表面发射人造卫星的最小发射速度分别为 v1 、 v2，则 v1v2 的比值为   A. mn3 B. mn C. m3n D. mn 7. 2014 年 9 月 4 日，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将创新一号 04 星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。此次任务还同时搭载发射了一颗灵巧通信试验卫星。该通信卫星未发射时在地球赤道上随地球自转时的线速度为 v1 、加速度为 a1；发射升空后在近地轨道上做匀速圆周运动时的线速度为 v2 、加速度为 a2；实施变轨后，使其在同步卫星轨道上做匀速圆周运动，运动的线速度为 v3 、加速度为 a3。则 v1 、 v2 、 v3 和 a1 、 a2 、 a3 的大小关系是   A. v2>v3>v1 ， a2>a3>a1 B. v3>v2>v1 ， a2>a3>a1 C. v2>v3=v1 ， a2=a1>a3 D. v2>v3>v1 ， a3>a2>a1 8. “静止”在赤道上空的地球同步气象卫星将气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍，下列说法中正确的是   A. 同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的 1n 倍 B. 同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的 1n 倍 C. 同步卫星的运行速度是第一字宙速度的 1n 倍 D. 同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 1n 倍 9. 一物体在某行星的赤道上随该行星自转时受到该行星对它的万有引力是它重力的 1.04 倍，已知该行星自转的周期为 T，行星的半径为 R。把该行星看成一个均匀球体，则该行星的第一宇宙速度为   A. 2πRT B. 4πRT C. 10πRT D. 25πRT 10. 火星表面特征非常接近地球，适合人类居住.近期，我国宇航员王跃正在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 12，质量是地球质量的 19，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所受万有引力的 29 倍 B. 火星表面的重力加速度是 g9 C. 火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的 23 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 9h2 11. 为纪念伽利略将望远镜用于天文观测 400 周年，2009 年被定为以‘‘探索我的宇宙’’为主题的国际天文年。我国发射的‘‘嫦娥一号”卫星经过一年多的绕月运行，完成了既定任务，于 2009 年 3 月 1 曰 16 时 13 分成功撞月。如图为‘‘嫦娥一号’’卫星撞月的模拟图，卫星在控制点 ① 开始进入撞月轨道假设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为 R，周期为 T，引力常量为 G。根据题中信息，以下说法正确的是   A. 可以求出月球表面的重力加速度 B. 可以求出月球对“嫦娥一号”卫星的引力 C. “嫦娥一号”卫星在控制 ① 点处应减速 D. “嫦娥一号”在地面的发射速度大于 11.2 km/s 12. 我国自主研制的“嫦娥三号”携带“玉兔”月球车于 2013 年 12 月 2 日 1 时 30 分在西昌卫星发射中心发射升空，落月点有一个富有诗意的名字——“广寒宫”。若已知月球的质量为 m月，半径为 R，引力常量为 G，则以下说法正确的是   A. 若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最大运行速度为 RGm月 B. 若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最小周期为 2πRGm月 C. 若在月球上以较小的初速度 v0 竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为 R2v022Gm月 D. 若在月球上以较小的初速度 v0 竖直上抛一个物体，则物体从抛出到落回抛出点所用的时间为 R2v0Gm月 13. 下列天体绕地球匀速圆周运动，说法正确的是   A. 月球绕地球匀速圆周运动过程中受到恒力的作用 B. 卫星匀速圆周绕行的最大速度可以达到 9 km/s C. 各国的同步卫星都在赤道正上空的同一圆周上运行 D. 空间站内的宇航员可以通过练习哑铃来锻炼肌肉 14. 今年 4 月 30 日，西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为 2.8×107 m。它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为 4.2×107 m）相比   A. 向心力较小 B. 动能较大 C. 发射速度都是第一宇宙速度 D. 角速度较小 15. 某行星的质量约是地球质量的 5 倍，直径约是地球直径的 2 倍．现假设有一艘宇宙飞船飞临该星球表面附近做匀速圆周运动，则   A. 该行星的平均密度比地球平均密度大 B. 该行星表面处的重力加速度小于 9.8 m/s2 C. 飞船在该行星表面附近运行时的速度大于 7.9 km/s D. 飞船在运行时的周期要比绕地球表面运行的卫星周期小 16. 2011年11月3日凌晨1时29分，经历近43小时飞行和五 次变轨的"神舟八号"飞船飞抵距地面 343 km 的近似为圆形的 轨道，与在此轨道上等待已久的"天宫一号"成功对 接；11月16日18时30 分，"神舟八号"飞船与"天宫一号"成功分离，返回舱于11月17日19时许返回地面.下列有关"天宫一号"和"神舟八号"说法正确的是   A. 对接前"天宫一号"的运行速率约为 11.2 km/s B. 若还知道"天宫一号"运动的周期，再利用万有引力常量，就可算出地球的质量 C. 在对接前，应让"天宫一号"与"神舟八号"在同一轨道上绕地球做圆周运动，然后让"神舟八号"加速追上"天宫一号"并与之对接 D. "神舟八号"返回地面时应先减速 17. 天宫一号”目标飞行器相继与“神舟八号”和“神舟九号”飞船成功交会对接，标志着我国太空飞行进入了新的时代。“天宫一号”在运行过程中，由于大气阻力影响，轨道高度会不断衰减。假定在轨道高度缓慢降低的过程中不对“天宫一号”进行轨道维持，则在大气阻力的影响下，轨道高度缓慢降低的过程中   A. “天宫一号”的运行速率会缓慢减小 B. “天宫一号”的运行速度始终大于第一宇宙速度 C. “天宫一号”的机械能不断减小 D. “天宫一号”的运行周期会缓慢增大 18. 2014 年 12 月 31 日上午 9 点 02 分，我国在西昌卫星发射中心成功将“风云二号”08 星发射升空，“风云二号”08 星是地球同步卫星，将在天气预报、气候预测、军事、航天气象保障等领域发挥重要作用。该卫星在预定轨道正常运行时，下列说法正确的是   A. 它可能会经过西昌的上空 B. 它的线速度大于 7.9 km/s C. 它的向心加速度小于 9.8 m/s2 D. 它的角速度小于月球绕地球运动的角速度 19. 如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，若已知一个极地轨道卫星从北纬 60∘ 的正上方 A 点按图示方向第一次运行到南纬 60∘ 的正上方 B 点所用的时间为 1 h，则下列说法正确的是   A. 该极地卫星与同步卫星的运行半径之比为 1:4 B. 该极地卫星与同步卫星的运行速度之比为 1:2 C. 该极地卫星的运行速度一定大于 7.9 km/s D. 该极地卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能 二、双项选择题（共10小题；共40分）20. 下列说法正确的是   A. 第一宇宙速度是从地面上发射人造地球卫星的最小发射速度 B. 第一宇宙速度是在地球表面附近环绕地球运转的卫星的最大速度 C. 第一宇宙速度是同步卫星的环绕速度 D. 卫星从地面发射时的发射速度越大，则卫星距离地面的高度就越大，其环绕速度则可能大于第一宇宙速度 21. “嫦娥二号”卫星已成功发射，这次发射后卫星直接进入近地点高度为 200 km 、远地点高度约 3.8×105 km 的地月转移轨道直接奔月。当卫星到达月球附近的特定位置时，卫星就必须“急刹车”，也就是近月制动，以确保卫星既能被月球准确捕获，又不会撞上月球，并由此进入近月点为 100 km 、周期为 12 h 的椭圆轨道 a，再经过两次轨道调整，进人距月球 100 km 的近月圆轨道 b，轨道 a 和 b 相切于 P 点，如图所示。下列说法正确的是   ​ A. “嫦娥二号”卫星的发射速度大于 7.9 km/s，小于 11.2 km/s B. “嫦娥二号”卫星的发射速度大于 11.2 km/s C. “嫦娥二号”卫星在 a 、 b 轨道经过 P 点的速度 va=vb D. “嫦娥二号”卫星在 a 、 b 轨道经过 P 点的加速度分别为 aa 、 ab，则 aa=ab 22. 2011年中俄联合实施探测火星计划，由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器与俄罗斯研制的“福布斯-土壤”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星。已知火星的质量约为地球质量的 19，火星的半径约为地球半径的 12。下列关于火星探测器的说法中正确的是   A. 发射速度只要大于第一宇宙速度即可 B. 发射速度只有达到第三宇宙速度才可以 C. 发射速度应大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度 D. 火星探测器环绕火星运行的最大速度为地球第一宇宙速度的 23 23. 1970 年 4 月 24 日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元。“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点 M 和远地点 N 的高度分别为 439 km 和 2384 km，则   ​ A. 卫星在 M 点的势能大于 N 点的势能 B. 卫星在 M 点的角速度大于 N 点的角速度 C. 卫星在 M 点的加速度大于 N 点的加速度 D. 卫星在 N 点的速度大于 7.9 km/s 24. 如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在 Q 点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则   A. 该卫星的发射速度必定大于 11.2 km/s B. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于 7.9 km/s C. 在椭圆轨道Ⅰ上，卫星在 P 点的速度大于在 Q 点的速度 D. 卫星在 Q 点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ 25. 2013 年 6 月 13 日，搭载聂海胜、张晓光、王亚平 3 名航天员的“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在离地面 343 km 的近圆形轨道上成功实现自动交会对接。已知引力常量 G，则下列说法正确的是   A. 为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B. 由“天宫一号”运行的周期和轨道半径可以求出地球的质量 C. 在太空中可通过拉力和加速度传感器测出聂海胜的质量 D. 当航天员王亚平进行“天宫授课”站着不动时，她受到的合力为零 26. 随着世界航空事业的发展，深太空探测已逐渐成为各国关注的热点。假设深太空中有一颗外星球，质量是地球质量的 2 倍，半径是地球半径的 12，则下列判断正确的是   A. 该外星球的同步卫星周期一定小于地球同步卫星周期 B. 某物体在该外星球表面上所受重力是它在地球表面上所受重力的 8 倍 C. 该外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的 2 倍 D. 绕该外星球的人造卫星和以相同轨道半径绕地球的人造卫星运行速度相同 27. 假设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍，则下列有关地球同步卫星的叙述正确的是   A. 运行速度是第一宇宙速度的 1n 倍 B. 运行速度是第一宇宙速度的 1n 倍 C. 向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的 n 倍 D. 向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的 1n 倍 28. 2014 年 11 月 1 日，“嫦娥五号”再入返回飞行试验返回器在内蒙古四子王旗预定区域顺利着陆，这标志着中国探月工程三期再入返回飞行试验获得圆满成功。若该试验器在地球表面的重力为 G1，在月球表面的重力为 G2，已知地球半径为 R1，月球半径为 R2，地球表面处的重力加速度为 g，则下列说法中正确的是   A. 月球表面的重力加速度为 G1G2g B. 月球质量与地球质量之比为 G2R22G1R12 C. 该试验器在靠近月球表面轨道上做匀速圆周运动的周期为 T=2πG1R2G2R1 D. 月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为 G2R2G1R1 29. 中国北斗卫星导航系统 （BeiDou Navigation Satellite System，BDS） 是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统 （GPS） 、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统 （GLONASS） 之后第三个成熟的卫星导航系统。预计 2020 年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知 a，b，c 三颗卫星均做圆周运动，a 是地球同步卫星，则   A. 卫星 a 的角速度小于 c 的角速度 B. 卫星 a 的加速度小于 b 的加速度 C. 卫星 a 的运行速度大于第一宇宙速度 D. 卫星 b 的周期等于 24 h 三、多项选择题（共1小题；共4分）30. 如图所示，搭载着“嫦娥二号”卫星的“长征三号丙”运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射，卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入距离月球表面 100 km，周期为 118 min 的工作轨道，开始对月球进行探测。下列说法正确的是   A. 卫星在轨道 Ⅲ 上的运动速度比月球的第一宇宙速度小 B. 卫星在轨道 Ⅲ 上经过 P 点的速度比在轨道 Ⅰ 上经过 P 点时大 C. 卫星在轨道 Ⅲ 上运动周期比在轨道 Ⅰ 上短 D. 卫星在轨道 Ⅰ 上的机械能比在轨道 Ⅱ 上多答案第一部分1. B2. A【解析】第一宇宙速度是物体在地面附近做匀速圆周运动的速度，又叫环绕速度，A对，B错；根据 GMmR2=mv2R 得 v=GMR，可见第一宇宙速度与地球的质量和半径有关，C、D错.3. D【解析】由万有引力等于重力可知，重力加速度增加到原来的 16 倍，同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的 16 倍，选项A、B错误；由 v=gR 可知，星球的第一宇宙速度增大到原来的 2 倍，选项C错误，D正确。4. B【解析】宇航员随太空舱在轨道上运行的加速度小于地球表面的重力加速度，选项A错误；第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大运动速度，故宇航员的速度小于 7.9 km/s，选项B正确；宇航员轻轻离开太空舱后，仍与太空舱一起绕地球做圆周运动，不会远离太空舱，选项C错误；离开太空舱后，宇航员仍受到万有引力作用，选项D错误。5. B【解析】由表格数据知，火星的轨道半径比地球的大，根据开普勒第三定律知，火星的公转周期较大，故A错误；对于任一行星，设太阳的质量为 M，行星的轨道半径为 r。根据 GMmr2=ma，得加速度 a=GMr2，则知火星做圆周运动的加速度较小，故B正确；在行星表面，由 GMmR2=mg，得 g=GMR2 由表格数据知，火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为 g火g地=M火M地⋅R地2R2=6.4×10236×1024×(6.4×106)2(3.4×106)2v1；在近地轨道上做匀速圆周运动时的线速度为 v2 大于同步卫星运动的线速度 v3，所以 v2>v3>v1。由万有引力定律和牛顿运动定律可知，a2>a3>a1，所以选项A正确。8. C【解析】（2014 福建泉川高一检测）同步卫星绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力，则 GMmR2=ma=mv2r=mω2r=m4π2T2r，得同步卫星的运行速度 v=GMr，又因为第一宇宙速度 v1=GMR，所以 vv1=Rr=1n，故选项 A 错误，选项 C 正确；​a=GMr2，g=GMR2，所以 ag=R2r2=1n2，故选项 D 错误；​同步卫星与地球自转的角速度相同，则 v=ωr，v自=ωR，所以 vv自=rR=n，故选项 B 错误。9. C10. C【解析】由 g=GMR2 可知火星表面重力加速度 g′=49g，则 王跃在火星表面受到的万有引力也是在地球表面的 49，选项 AB 错误；由 v=gR 知火星的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的 23，选项 C 正确；由 h=v22g 知，以相同初速度在火星上跳起时的最大高度为 98h，选项 D 错误.11. C【解析】根据 Gm1m2R2=m24π2T2R，已知卫星的 T 、 R 引力常量 G，可以求月球的质量 m1；因为不知道月球半径，所以无法求出月球表面的重力加速度，A项错误；因为不知道“嫦娥一号”卫星的质量，故无法知道月球对“嫦娥一号”卫星的引力，B项错误；在控制点 ①，卫星要做向心运动，故需要减速，C项正确；11.2 km/s 是第二宇宙速度，是卫星脱离地球引力的束缚成为太阳的人造行星的最小发射速度，而“嫦娥一号”卫星并不能脱离地球引力的范围，故其发射速度小于 11.2 km/s，D项错误。12. C【解析】对近月卫星，有 Gmm月R2=mv2R，得线速度 v=Gm月R，周期 T=2πRv=2πR3Gm月，选项A、B错误；月球表面的重力加速度 gʹ=Gm月R2，在月球上以较小的初速度 v0 竖直上抛的物体上升的最大高度为 H=v022gʹ=R2v022Gm月，选项C正确；从抛出到落回抛出点所用的时间 t=2v0gʹ=2R2v0Gm月，选项D错误。13. C14. B【解析】由 F向=F万=GMmR2 知，中圆轨道卫星向心力大于同步轨道卫星（G 、 M 、 m 相同），故 A 错误。由 Ek=12mv2，v=GMR，得 Ek=GMm2R，且由 R中