高中物理第四节 宇宙速度与航天课后练习题

3.4宇宙速度与航天同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图中的圆a．b．c，其圆心均在地球自转轴线上，则关于同步卫星的轨道下列说法正确的是（   ）

A．可能为a

B．可能为b

C．可能为c

D．一定为b

2．2021年6月17日9时22分，“长征二号”遥十二运载火箭成功将“神舟十二号”载人飞船中的3名航天员送入预定轨道，并顺利实现与“天和”核心舱的对接。以下说法正确的是（　　）

A．图甲：神舟飞船与“天和”核心舱对接过程，均可视为质点

B．图乙：载人飞船加速上升过程，3名航天员均处于失重状态

C．图丙：3名航天员环绕地球做圆周运动过程，均处于平衡状态

D．图丁：以地球为参考系，飞船与核心舱的组合体绕地球一周，平均速度为零

3．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

4．人造地球卫星可以绕地球做匀速圆周运动，也可以沿椭圆轨道绕地球运动，对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，以下说法正确的是（     ）

A．近地点速度一定大于7.9km/s

B．近地点速度一定在7.9km/s－11.2km/s之间

C．近地点速度一定等于7.9km/s

D．远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度

5．探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在半径较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比（　　）

A．向心加速度变小 B．周期变小

C．线速度变小 D．角速度变小

6．甲、乙两颗圆球形行星半径相同，质量分别为M和2M，若不考虑行星自转的影响，下述判断正确的是

A．质量相同的物体在甲、乙行星表面所受万有引力大小相等

B．两颗行星表面的重力加速度g甲=2g乙

C．两颗行星的卫星的最大环绕速度v甲>v乙

D．两颗行星的卫星的最大环绕速度v甲<v乙

7．关于宇宙的叙述，下列说法正确的是（　　）

A．宇宙是除物质以外的所有空间 B．宇宙是太空中所有的物质

C．宇宙是星际空间的总称 D．宇宙物质有不同形态，且处于不断运动中

8．人类探索宇宙的脚步从未停止，登上火星、探寻火星的奥秘是人类的梦想，中国计划于2020 年登陆火星．地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响．根据下表，火星和地球相比

A．火星的第一宇宙速度较大 B．火星做圆周运动的加速度较大

C．火星表面的重力加速度较小 D．火星的公转周期较小

9．“天宫课堂”在2021年12月9日正式开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课，王亚平说他们在距离地球400km的空间站中一天内可以看到16次日出。已知地球半径为6400km，万有引力常数，忽略地球的自转。若只知上述条件，则不能确定的是（　　）

A．空间站的加速度

B．地球的第一宇宙速度

C．空间站与地球的万有引力

D．地球同步卫星与空间站的线速度大小的比值

10．2018年11月19日，北斗三号系统第18、19颗卫星升空，我国成功完成北斗三号基本系统星座部署.如图所示为北斗导航系统的部分卫星，每颗卫星的运动可视为匀速圆周运动．下列说法正确的是

A．在轨道a、c运行的两颗卫星的速率

B．在轨道b、c运行的两颗卫星的周期

C．在轨道a、b运行的两颗卫星可能都是地球的同步卫星

D．在轨道a、b运行的两颗卫星所需的向心力一定相等

11．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，C是地球同步卫星。物体A和卫星B、C的线速度大小分别为vA、vB、vC，周期大小分别为TA、TB、TC，已知第一宇宙速度为v。则下列关系正确的是（　　）

A．TA=TC>TB B．TA<TB

C．vA>vB>vC D．vA=vB=vC

12．2009年2月11日，美国和俄罗斯的两颗卫星在西伯利亚上空相撞，这是有史以来首次卫星碰撞事件，碰撞点比国际空间站高434km，卫星均做圆周运动。则（　　）

A．在碰撞点高度运行的卫星的周期比国际空间站的周期小

B．在碰撞点高度运行的卫星的向心加速度比国际空间站的向心加速度小

C．在与空间站相同轨道上运行的卫星一旦加速，将有可能与空间站相撞

D．若发射一颗在碰撞点高度处运行的卫星，发射速度至少为11.2km/s

13．火星跟地球的相似度很高，被认为是人类进行星际移民的首选之地.将火星和地球绕太阳的运动视为匀速圆周运动，已知火星与地球的质量之比为p、轨道半径之比为q，则火星与地球绕太阳运动的角速度大小之比为

A． B． C． D．

14．2020年11月28日，嫦娥五号探测器在距月面处成功实施发动机点火，顺利进入椭圆环月轨道I。11月29日，探测器在近月点A再次“刹车”，从轨道I变为圆形环月轨道II。设探测器在轨道Ⅰ上近月点A处的速率为、远月点B处的速率为；在轨道Ⅱ上的运行速率为，则（     ）

A． B． C． D．

15．如图所示，卫星a、b、c沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星，在地球两极上空约1000km处运行；b是低轨道卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步卫星，则（　　）

A．a、b的角速度比c小

B．a、b的线速度大小相等

C．a、b的向心力一定相等

D．a、b的向心加速度比c小

二、填空题（共4题）

16．2003年10月15日，我国“神舟”5号载人飞船发射成功．该飞船在加速升空过程中，宇航员杨利伟处于_____状态；在太空轨道运行时，他处于_______状态；在打开减速伞返回地面的过程中，他处于_______状态．（填“超重”或“失重”）

17．如图所示，设行星绕太阳的运动皆为匀速圆周运动，已知金星自身的半径是火星的倍，质量为火星的倍，不考虑行星自转的影响，则金星表面的重力加速度是火星的__________倍；金星上的第一宇宙速度是火星的___________倍。

18．北京时间2005年10月12日9时，我国进行了载人航天实验，五天后，搭载着航天员聂海胜、费俊龙的神舟六号返回舱成功着路！

（1）在飞船的实验室里，仍然能够使用的一起是：_____．

A．密度计       B．酒精温度计       C．天平        D．水银气压计

（2）神舟六号飞船返回舱减速降落的过程中，重力势能_____，机械能_____．

（3）飞船返回舱距地面约1m时，仍有8m/s的速度，若以这样的速度着陆，将对返回舱和航天员造成破坏和伤害，为此，安装在返回舱底部的4台反推火箭点火工作，使返回舱速度落地时降到2m/s，若返回舱中3t，则每台火箭的平均推力约为多大_____（取g=10m/s2）？

（4）设“神舟六号”飞船的飞行过程中绕地球沿圆轨道运行，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船绕地球运行的周期为T，求飞船离地面的平均高度h______．

19．嫦娥五号探测器成功发射后，历时23天，探测器圆满完成了预定任务，携带自主无人采集的月球土壤样品返回地球。已知地球质量是月球质量的p倍，地球半径是月球半径的q倍，地球表面的重力加速度为g，地球的第一宇宙速度为，求：

（1）月球表面的重力加速度；

（2）月球的第一宇宙速度。

三、综合题（共4题）

20．我国执行首次载人航天飞行的神州五号飞船于2003年10月15日在中国酒泉卫星发射中心发射升空。飞船由长征-2F运载火箭先送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道，在B点实施变轨后，再进入预定圆轨道，如图所示。已知飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，近地点A距地面高度为h1，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，求：

(1)飞船在近地点A的加速度aA为多大？

(2)远地点B距地面的高度h2为多少？

21．已知土星的半径为R，质量为M，它的一颗卫星在距土星表面高度为h的轨道做匀速圆周运动。已知万有引力常量为G，求：       

（1）土星的第一宇宙速度；

（2）该卫星的运动周期T。

22．2017年4月22日，“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室顺利完成自动交会对接，“天舟一号”与“天宫二号”进入组合体飞行阶段，正按计划开展多项实验。已知组合体在距地面高度为h的圆轨道上做匀速圆周运动，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，求：

(1)地球的质量；

(2)组合体绕地球运动的周期。

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．C

4．D

5．B

6．D

7．D

8．C

9．C

10．A

11．A

12．B

13．D

14．B

15．B

16．     超重     失重 （或完全失重）     超重

17．         

18．     B     减小     减小     3×104N    

19．（1）；（2）

20．(1)(2)

21．（1）；（2）

22．(1)；(2)

23．（1）；（2）；（3）变小