2022届高考物理二轮复习热点二航天技术类练习含解析

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热点二　航天技术类1.(2021山东泰安高三二模)2021年2月24日10时22分,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将遥感三十一号03组卫星发射升空。假设该卫星绕地球运动的示意图如图所示,测得卫星在t时间内沿逆时针从P点运动到Q点,这段圆弧所对的圆心角为θ。已知地球的半径为R,地球表面重力加速度为g,则这颗卫星离地球表面的高度为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A. B.C.-R D.-R2.(2021北京丰台区高三一模)为了对大气二氧化碳进行全天时、高精度监测,我国研制了全球首颗搭载主动激光雷达的大气环境监测卫星。与地球同步卫星(图中卫星1)不同,大气环境监测卫星(图中卫星2)是轨道平面与赤道平面夹角接近90°的卫星,一天内环绕地球飞14圈。下列说法正确的是(　　)A.卫星2的速度大于卫星1的速度B.卫星2的周期大于卫星1的周期C.卫星2的向心加速度小于卫星1的向心加速度D.卫星2所处轨道的重力加速度等于卫星1所处轨道的重力加速度3.(2021辽宁高三一模)2020年11月24日凌晨,去月球“挖土”的嫦娥五号在海南文昌发射场搭乘长征五号遥五火箭发射升空。离开地球奔月的过程中,嫦娥五号需要两次制动。第一次“刹车”制动先进入一个环月的大椭圆轨道,这个轨道周期约8个小时。嫦娥五号在这上面转三圈,经过一天之后,再第二次近月制动,最终才进入距月球表面一定高度的环月圆轨道。有关此过程,下列说法正确的是(已知=4.7)(　　)A.嫦娥五号在离开地球奔月的过程中,其速度必须大于地球的第二宇宙速度B.高速飞行的嫦娥五号探测器在靠近月球时,实施第一次“刹车”制动,目的是使其相对月球的速度低于月球的第一宇宙速度,从而被月球引力捕获C.只要知道嫦娥五号在环月圆轨道上的运行周期和万有引力常量,就可以求出月球质量D.若月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的六分之一,月球半径是地球半径的十一分之三,则嫦娥五号探测器在环月圆轨道上的速度小于1.68 km/s4.(多选)(2021安徽蚌埠高三三模)2021年2月24日,天问一号探测器成功进入火星停泊轨道。若探测器绕火星做半径为R、周期为T的匀速圆周运动,已知火星的半径为R0、自转周期为T0,且火星可视为质量均匀的球体,万有引力常量为G,则下列说法正确的是(　　)A.火星的质量为B.火星的质量为C.火星赤道处的重力加速度为D.火星赤道处的重力加速度为5.(2021山东泰安高三三模)位于贵州的“中国天眼”(FAST)是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜,通过FAST可以测量地球与木星之间的距离。当FAST接收到来自木星的光线传播方向恰好与地球公转线速度方向相同时,测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k倍。若地球和木星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动且轨道共面,则可知木星的公转周期为(　　)A.(1+k年 B.(1+k2年C.(1+k2年 D.年6.(2021北京海淀区高三一模)2020年12月17日凌晨,嫦娥五号返回器在我国内蒙古中部四子王旗着陆场成功着陆,这一事件标志着我国首次月球采样任务取得圆满成功。此次任务中,为了节省燃料、保证返回器的安全,也为之后的载人登月返回做准备,返回器采用了半弹道跳跃返回方式,具体而言就是返回器先后经历两次“再入段”,利用大气层减速。返回器第一次再入过程中,除受到大气阻力外还会受到垂直速度方向的大气升力作用,使其能再次跳跃到距地面高度120 km以上的大气层,做一段跳跃飞行后,又再次进入距地面高度120 km以下的大气层,使再入速度达到安全着陆的要求。这一返回过程如图所示。若不考虑返回器飞行中质量的变化,从以上给出的信息,可以判断下列说法正确的是(　　)A.若没有大气层的减速作用,返回器返回着陆点时的速度等于第一宇宙速度B.返回器在第一次再入段,经过轨道最低点前已开始减速C.返回器在第一次再入段,经过轨道最低点时所受大气升力与万有引力大小相等D.返回器从第一次再入至着陆过程中与大气摩擦产生的热量等于其第一次再入时的动能7.2021年6月17日,神舟十二号载人飞船与空间站对接成功,3名航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱。对接后一起绕地球运行的轨道可视为圆轨道,运行周期为T,已知地球半径为R,对接体距地面的高度为kR,地球表面的重力加速度为g,万有引力常量为G。下列说法正确的是(　　)A.飞船通过自身减速使轨道半径变大实现对接B.对接后,飞船的线速度大小为C.对接后,飞船的加速度大小为D.地球的密度为8.(2021北京高三二模)北京时间2020年12月2日4时53分,探月工程“嫦娥五号”的着陆器和上升器组合体完成了月壤采样及封装。封装结束后上升器的总质量为m,它将从着陆器上发射,离开月面。已知月球质量为M,月球的半径R,引力常量为G,忽略月球的自转。(1)求月球表面重力加速度g。(2)月球表面没有大气层。上升器从着陆器上发射时,通过推进剂燃烧产生高温高压气体,从尾部向下喷出而获得动力,如图所示。若发射之初上升器加速度大小为a,方向竖直向上,上升器发动机向下喷出气体的速度为v,不考虑上升器由于喷气带来的质量变化,求每秒喷出气体的质量。(3)不计其他作用力时,上升器绕月飞行可认为是上升器与月球在彼此的万有引力作用下,绕二者连线上的某一点O做匀速圆周运动。若二者间的距离为L,试写出它们角速度的表达式。                                     热点二　航天技术类1.C　解析该卫星的角速度为ω=在地球表面有mg=G对于卫星,有G=mω2(R+h)联立解得h=-R,故选C。2.A　解析地球同步卫星(卫星1)的周期是24h,而大气环境监测卫星(卫星2)的周期是,可见卫星2的周期小,根据万有引力提供向心力,有G=mr,可得T=2π,故卫星2的轨道半径小于卫星1的轨道半径,根据万有引力提供向心力,有G=m,解得v=,因卫星2的轨道半径小,所以卫星2的速度大于卫星1的速度,A正确,B错误;根据万有引力提供向心力,有G=ma,解得a=,因卫星2的轨道半径小,故它的向心加速度大于卫星1的向心加速度,C错误;由G=mg,解得g=,因卫星2的轨道半径小,故卫星2所处轨道的重力加速度大于卫星1所处轨道的重力加速度,D错误。3.D　解析嫦娥五号在离开地球奔月的过程中,其速度应小于地球的第二宇宙速度,选项A错误;要想嫦娥五号被月球引力捕获,其速度应小于月球的第二宇宙速度,选项B错误;由于轨道半径不知道,所以不能求出月球质量,选项C错误;在环月圆轨道上的速度小于月球的第一宇宙速度,卫星绕行月球表面做匀速圆周运动时有G=m,结合G=mg,可知v=,可求月球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的,地球的第一宇宙速度为7.9km/s,则月球的第一宇宙速度为1.68km/s,选项D正确。4.BD　解析设火星的质量为M,天问一号的质量为m,则由题意根据牛顿第二定律有G=mR,解得M=,故A错误,B正确;火星赤道处质量为m0的物体所受重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供此物体随火星自转的向心力,设赤道处的重力加速度为g,则根据牛顿第二定律可得G=m0g+m0R0,解得g=,故C错误,D正确。5.C　解析设地球与太阳距离为r,根据题意可知木星与太阳的距离为R==r(1+k2设木星的公转周期为T,根据开普勒定律,则有解得T=(1+k2年故选C。6.B　解析若没有大气层的减速作用,当返回器带着月壤,从月球飞向地球时,它的飞行速度接近第二宇宙速度,返回器返回着陆点时的速度大于第一宇宙速度,选项A错误;返回器在第一次再入段,由于受到大气的阻力以及垂直速度方向的大气升力作用,经过轨道最低点前已开始减速,选项B正确;返回器在第一次再入段,经过轨道最低点时,由于有向上的加速度,则根据F-F引=m,可知F=F引+m,即所受大气升力大于万有引力大小,选项C错误;返回器着陆时还具有一定的速度,则从第一次再入至着陆过程中与大气摩擦产生的热量小于其第一次再入时的动能,选项D错误。7.C　解析飞船减速,在原轨道上万有引力大于所需要的向心力,做近心运动,轨道半径变小,A错误;对接后,轨道半径r=R+kR=(1+k)R,飞船的线速度v=,B错误;在地球表面附近,根据重力等于万有引力mg=G,得GM=gR2,对接后,根据万有引力提供向心力有G=ma,得a=,C正确;根据万有引力提供向心力有G=mr,得地球质量M=,密度ρ=,D错误。8.答案(1)　(2)　(3)ω=解析(1)质量为m'的物体放在月球表面,由牛顿第二定律得G=m'g得g=(2)设喷出气体对上升器的力为F,上升器对喷出气体的力为F'取向上为正,对于上升器F-mg=ma设在Δt时间内喷射出气体质量为Δm-F'Δt=-Δmv由牛顿第三定律有F=F'综上得(3)设上升器的角速度为ω,上升器距O点为r1,月球距O点为r2,上升器与月球间距离为L,由牛顿第二定律得G=mω2r1,G=Mω2r2且r1+r2=L解得ω=