7.4宇宙航行-【人教版期末真题精选】安徽省高一下学期物理期末复习专题练习

这是一份7.4宇宙航行-【人教版期末真题精选】安徽省高一下学期物理期末复习专题练习，共22页。试卷主要包含了单选题，五十三颗北斗导航卫星，解答题等内容，欢迎下载使用。
7.4宇宙航行-【人教版期末真题精选】安徽省高一下学期物理期末复习专题练习

一、单选题
1．（2022春·安徽宣城·高一统考期末）如图，人造卫星M、N在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动。已知M、N连线与M、O连线间的夹角最大为θ，则M、N的运动周期之比等于

A． B． C． D．
2．（2022春·安徽蚌埠·高一统考期末）如图是我国火星探测器探测火星时所经历的由轨道III变轨到II再到I的过程，不计变轨过程中探测器的质量变化，下列说法错误的是（    ）

A．在轨道I、II上分别运动时，在P点的加速度相同
B．在轨道II上运动的周期小于在轨道III上运动的周期
C．在轨道III上运动到P点时的速度大于在轨道II上运动到P点的速度
D．由轨道II变轨到I的过程中，需在P点开启发动机，故探测器的机械能增大
3．（2022春·安徽黄山·高一期末）中国探月工程硕果累累。如图所示，“嫦娥一号”的绕月圆周轨道距离月球表面的高度为150km，“嫦娥三号”绕月圆周轨道距离月球表面的高度为100km，若将月球看成球体，下列说法中正确的是（　　）

A．“嫦娥三号”的向心力小于“嫦娥一号”的向心力
B．“嫦娥三号”的运行速率大于“嫦娥一号”的运行速率
C．“嫦娥三号”的运行周期大于“嫦娥一号”的运行周期
D．“嫦娥三号”的运行角速度小于“嫦娥一号”的运行角速度
4．（2022春·安徽黄山·高一期末）国际研究小组借助于智利的巨大望远镜，观测到了一组双星系统，它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动，如图所示，此双星系统中体积较小星体能“吸食”另一颗体积较大星体表面的物质，达到质量转移的目的，被吸食星体的质量远大于吸食星体的质量。假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变，则在演变的过程中（　　）

A．它们之间的万有引力不变 B．体积较小星体圆周运动的线速度变大
C．体积较大星体圆周运动轨迹半径变小 D．它们做圆周运动的角速度不变
5．（2022春·安徽黄山·高一期末）2020年我国将发射火星探测器“火星一号”，进行对火星的探索，该探测器将同时携带环绕器、着陆器、巡视器，一次性完成绕、落、巡三个动作。月球也是今年深空探测的重点，我国的“嫦娥五号”探测器，也将在今年启程，探月工程同样分“绕、落、回”三步走。已知月球质量是地球质量的，月球半径是地球半径的，下列说法正确的是（　　）
A．第一宇宙速度7.9km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小运行速度
B．火星探测器“火星一号”，其发射速度大于第三宇宙速度
C．“嫦娥五号”探测器贴近月球表面做圆周运动时的速度小于第一宇宙速度7.9km/s
D．“火星一号”、“嫦娥五号”在奔赴目的地的运动过程中机械能守恒
6．（2022春·安徽芜湖·高一期末）有、、、四颗地球卫星，还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，处于地面附近近地轨道上正常运动，是地球同步卫星，是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（　　）

A．的向心加速度等于重力加速度 B．在内转过的圆心角是
C．在相同时间内转过的弧长最长 D．的运动周期有可能是20h
7．（2022春·安徽芜湖·高一期末）2019年12月16日15时22分，我国在西昌卫星发射中心以“一箭双星”方式成功发射第五十二、五十三颗北斗导航卫星。至此，所有中圆地球轨道卫星全部发射完毕，标志着北斗三号全球系统核心卫星部署完成。已知中圆地球轨道卫星到地球表面的距离为地球半径的3倍，地表重力加速度为g，第一宇宙速度为v1。则中圆地球轨道卫星的（　　）
A．向心加速度为 B．周期为
C．角速度为 D．线速度为
8．（2022春·安徽芜湖·高一期末）2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面。着陆前的部分运动过程简化如下：在距月面15km高处绕月做匀速圆周运动，然后减速下降至距月面100m处悬停，再缓慢降落到月面。已知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为1.7×103km，由上述条件不能估算出（　　）
A．月球质量 B．月球表面的重力加速度
C．探测器在15km高处绕月运动的周期 D．探测器悬停时发动机产生的推力
9．（2022春·安徽安庆·高一统考期末）已知月球围绕地球公转周期为T，轨道半径为r，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。月球绕地球视为匀速圆周运动，不考虑地球自转，则关于r与R之间关系描述正确的是（　　）
A． B．
C． D．
10．（2022春·安徽宣城·高一统考期末）对于各国不同的地球同步卫星，下列说法正确的是（　　）
A．它们运行的线速度一定大于
B．地球对它们的吸引力一定相同
C．一定位于赤道上空同一轨道上
D．它们运行的加速度大小和方向一定相同
11．（2022春·安徽黄山·高一期末）假设地球的两颗卫星A、B的运行方向相同轨道半径之比为4∶1，某时刻两卫星相距最近，则（　　）

A．卫星A、B运行的加速度大小之比 B．卫星A、B运行的周期之比
C．卫星A、B运行的线速度大小之比 D．经过时间，卫星A、B再次相距最近

二、多选题
12．（2022春·安徽芜湖·高一期末）2021年5月15日，我国天问一号卫星探测器携着陆巡视器祝融号成功着陆火星。如图为天问一号实施火星捕获的轨道简化图，关于天问一号，下列说法正确的是（　　）

A．从轨道1变轨进入轨道2，要在P点点火减速
B．在轨道2从P点向M点运行过程中线速度逐渐增大
C．在轨道2的运行周期比在轨道3的运行周期长
D．经过轨道2的M点的加速度比经过轨道3的Q点的加速度大
13．（2022春·安徽安庆·高一统考期末）日地拉格朗日L2点是1772年数学家拉格朗日推导证明出：卫星受太阳、地球两大天体引力作用，能保持相对静止编号为L2的那个点。拉格朗日L2点随着地球围绕太阳的公转而移动，L2与太阳、地球三者在任何时间总在一条直线上。韦伯太空望远镜2021年12月25日发射升空，目前位于“拉格朗日2点”。下面说法正确的是（　　）

A．韦伯太空望远镜在地球和太阳引力作用下处于平衡状态
B．韦伯太空望远镜围绕太阳运动的线速度大于地球围绕太阳运动的线速度
C．韦伯太空望远镜向心加速度大于地球围绕太阳运动的向心加速度
D．韦伯太空望远镜发射升空时的发射速度要大于第三宇宙速度
14．（2022春·安徽亳州·高一期末）“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的直径远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1：m2=5：3。则可知（　　）

A．m1：m2做圆周运动的角速度之比为1：1
B．m1：m2做圆周运动的线速度之比为5：3
C．m1做圆周运动的半径为
D．m2做圆周运动的半径为
15．（2022春·安徽滁州·高一期末）有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（　　）

A．a的向心加速度等于重力加速度g B．c在4h内转过的圆心角是
C．b在相同时间内转过的弧长最长 D．d的运动周期有可能是28h
16．（2022春·安徽黄山·高一期末）“嫦娥五号”探测器在距月面约400公里处成功实施发动机点火，由M点顺利进入环月椭圆轨道Ⅱ，绕月三圈后进行第二次近月变轨，进入环月圆轨道Ⅰ。关于“嫦娥五号”在各个轨道上运行时，下列说法中正确的是（　　）

A．在轨道Ⅱ上M点时的加速度大小大于在轨道Ⅰ上F点时的加速度大小
B．卫星在轨道Ⅱ上M点时的速率大于在N点时的速率
C．卫星从轨道Ⅱ进入轨道Ⅰ时，应在经过M点时点火减速
D．卫星在轨道Ⅱ上运行过程中，在M点时的重力势能等于在N点时的重力势能

三、解答题
17．（2022春·安徽亳州·高一期末）“玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月球表面做了一个平抛试验，将一物体从高h处以初速度水平抛出，测得水平位移为x，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。求：
（1）月球表面重力加速度；
（2）月球的质量和月球的第一宇宙速度；
（3）月球的平均密度。
18．（2022春·安徽蚌埠·高一统考期末）嫦娥五号任务的圆满完成，标志着我国航天事业发展中里程碑式的新跨越。已知嫦娥五号绕月球做匀速圆周运动，环月轨道距月球表面的高度为h，月球半径为R，月球表面重力加速度为g0，万有引力常量为G，求：
（1）月球的质量；
（2）嫦娥五号环月运动的线速度大小。
19．（2022春·安徽合肥·高一期末）2021年5月15日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功着陆火星表面。迈出了我国星际探测征程的重要一步，成为第二个成功着陆火星的国家，这是我国航天事业又一具有里程碑意义的进展。已知火星的质量为M，半径为R，“天问一号”探测器的质量为m，引力常量为G，（不考虑火星自转）。求：
（1）火星表面的重力加速度g；
（2）一段时间内，“天问一号”探测器在距离火星地面高度为h，围绕火星做匀速圆周运动的角速度；
（3）在火星上要发射一颗环火卫星，最小发射速度。
20．（2022春·安徽黄山·高一期末）2021年3月24日，记者从中国科学院上海天文台获悉，经过近两年的深入研究，科学家对人类首次“看见”的那个黑洞，成功绘制出偏振图像，已知引力常量为G。试解决如下问题：
(1)若天文学家观测到一天体绕该黑洞做半径为r、周期为T的匀速圆周运动，求黑洞的质量M；
(2)黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c＝3×108m/s），若某黑洞的半径R约30km，质量M和半径R的关系满足，求该黑洞的表面重力加速度大小。

21．（2022春·安徽黄山·高一期末）2020年，中国航天将进一步延续“超级模式”。而在未来，我国还有更多的太空探索行动。比如，将在2030年前后实施的“觅音计划”，对太阳系外是否有适宜人类居住的行星进行探测。设想某年后宇航员登上了某星球表面。宇航员手持小球从高度为h处，沿水平方向以初速度v抛出，测得小球运动的水平距离为L。已知该行星的半径为R，万有引力常量为G，不考虑该星球自转。求：
(1)行星表面的重力加速度；
(2)行星的平均密度。
22．（2022春·安徽阜阳·高一统考期末）2022年4月16日上午，宇航员翟志刚、王亚平、叶光富成功从中国空间站返航。已知中国空间站质量为m，运行轨道与地面的高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，空间站的运行可视为匀速圆周运动。求：
（1）空间站受到地球的万有引力大小；
（2）空间站的运行周期。
23．（2022春·安徽滁州·高一期末）若在某星球表面做竖直上抛实验，测得物体以初速抛出后，上升的最大高度为ℎ，已知该星球半径为R，引力常量为G，求：
（1）该星球第一宇宙速度；
（2）该星球质量；
（3）周期为T的绕该星球做匀速圆周运动的卫星，离该星球表面的高度。

参考答案：
1．D
【详解】卫星绕中心天体做匀速圆周运动，如图当与夹角最大时，根据正弦定理：

与夹角为：

两卫星的轨道半径满足：

根据开普勒第三定律：

解得：，ABC错误，D正确。
故选D。
2．D
【详解】A．由

得

所以在轨道I、II上分别运动时，在P点的加速度相同，故A正确；
B．由开普勒第三定律知，轨道半长轴越大，周期越大，所以在轨道II上运动的周期小于在轨道III上运动的周期，故B正确；
C．因为从轨道II变轨到轨道III，需要在P点加速，所以在轨道III上运动到P点时的速度大于在轨道II上运动到P点的速度，故C正确；
D．由轨道II变轨到I的过程中，需在P点减速，而不是开启发动机加速，即探测器的机械能减小，故D错误。
故选D。
3．B
【详解】A．卫星在围绕月球做匀速圆周运动的过程中，万有引力提供向心力，有

因为“嫦娥三号”和“嫦娥一号”的质量未知，所以无法比较万有引力的大小，即无法比较向心力的大小，故A项错误；
B．根据公式

整理得

因为“嫦娥三号”的轨道半径比“嫦娥一号”小，所以“嫦娥三号”的运行速率大于“嫦娥一号”的运行速率，故B项正确；
C．根据公式

整理得

因为“嫦娥三号”的轨道半径比“嫦娥一号”小，所以，“嫦娥三号”的运行周期小于“嫦娥一号”的运行周期故C项错误；
D．根据公式

整理得

因为“嫦娥三号”的轨道半径比“嫦娥一号”小，所以“嫦娥三号”的运行角速度大于“嫦娥一号”的运行角速度故D项错误。
故选B。
4．D
【详解】设体积较小的星体质量为，轨道半径为，体积较大的星体质量为，轨道半径为，双星间距为L，转移的质量为
A．它们之间的万有引力，根据式子可知，随着的增大，F先增大后减小，故A错误；
D．对质量为的星体有

对质量为的星体有

联立解得

由上式可得，角速度不变，故D正确；
BC．由于

整理得

因为均不变，增大，则增大，即体积较大的星体做圆周运动的轨道半径变大，故C错误，由

分析得体积较大的星体线速度增大，同理 体积较小的星体线速度减小B错误。
故选D。
5．C
【分析】由题意可知，本题考查万有引力与航天的相关内容，根据万有引力定律的相关规律进行分析，涉及到宇宙速度及第一宇宙速度的计算等。
【详解】A．第一宇宙速度7.9km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小的发射速度，最大的环绕速度，故A错误；
B．地球表面发射火星探测器“火星一号”，其发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，故B错误；
C．根据

可知月球第一宇宙速度为

由于“嫦娥五号”探测器贴近月球表面做圆周运动时的速度等于月球第一宇宙速度，小于，故C正确；
D．“火星一号”、“嫦娥五号”在奔赴目的地的运动过程中有发动机推力做功因此机械能不守恒，故D错误。
故选C。
【点睛】第一宇宙速度的计算，第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的环绕速度。
6．C
【详解】A．同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据知，c的向心加速度大于a的向心加速度。由

得

卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A错误；
B．c是地球同步卫星，周期是24h，则c在4h内转过的圆心角是，故B错误；
C．由

得

卫星的半径越大，速度越小，所以b的速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故C正确；
D．由开普勒第三定律知，卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，不可能为20h，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】A．根据

解得

选项A错误；
BD．根据

可得

中圆地球轨道卫星的速度

周期

选项B正确，D错误；
C．角速度为

选项C错误；
故选B。
8．D
【详解】AB.第一宇宙速度

已知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为1.7×103km，所以可以求出月球质量M和月球表面的重力加速度g，故AB错误；
C.根据万有引力提供环绕天体的向心力得
，
解得，所以可以求出探测器在15km高处绕月运动的周期T，故C错误；
D.探测器悬停时发动机产生的推力大小等于探测器的重力，由于不知道探测器的质量，所以无法求出探测器悬停时发动机产生的推力，故D正确。
故选D。
9．A
【详解】根据万有引力定律提供向心力有

不考虑地球自转，根据

化简可得

故选A。
10．C
【详解】设地球质量为M，质量为m的卫星绕地球做半径为r、周期为T、速度大小为v、加速度大小为a的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有

分别解得
   ①
   ②
   ③
C．各国不同的地球同步卫星轨道平面一定过地心，且相对地面静止，周期相同，根据②式可知轨道半径相同，所以一定位于赤道上空同一轨道上，故C正确；
B．虽然各国不同的地球同步卫星轨道半径相同，但质量不一定相同，所以地球对它们的吸引力不一定相同，故B错误；
A．地球的第一宇宙速度7.9km/s是卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度，地球同步卫星位于赤道上方高度约36000km处，根据①式可知它们运行的线速度一定小于7.9km/s，故A错误；
D．根据③式可知各国不同的地球同步卫星加速度大小一定相同，方向一定不同，故D错误。
故选C。
11．B
【详解】A．两颗卫星A、B的运行方向相同轨道半径之比为4∶1，由公式

整理可得卫星A、B运行的加速度大小之比

故A错误；
BC．两颗卫星A、B的运行方向相同轨道半径之比为4∶1，由开普勒第三定律

可知卫星A、B运行的周期之比

故B正确；
又因为公式
，
整理可得卫星A、B运行的之比

故C错误；
D．经过时间，卫星A运动、B运动一周，此时相距不是最近，故D错误。
故选B。
12．AC
【详解】A．从轨道1变轨进入轨道2，做向心运动，须在P点点火减速，故A正确；
B．在轨道2从P点向M点运行过程中，远离火星，万有引力做负功，故线速度逐渐减小，故B错误；
C．根据开普勒第三定律可知，在轨道2的运行周期比在轨道3的运行周期长，故C正确；
D．根据万有引力提供向心力

可得

在轨道2的M点距离火星更远，因此经过M点时的加速度比在轨道3经过Q点时的加速度小，故D错误。
故选AC。
13．BC
【详解】A．韦伯太空望远镜在太空做圆周运动，受到的合力不可能为零，A错误；
BC．根据题意“L2与太阳、地球三者在任何时间总在一条直线上”，说明地球与韦伯太空望远镜角速度相等，根据


可知，半径越大，线速度越大、向心加速度越大，因此BC正确；
D．第三宇宙速度是指脱离太阳系的发射速度，韦伯太空望远镜没有脱离太阳的引力，则发射速度小于第三宇宙速度，因此D错误。
故选BC。
14．AC
【详解】A．双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，A正确；
CD．根据万有引力提供向心力

解得

根据

解得


C正确D错误；
B．根据

则有线速度之比为3：5，B错误。
故选AC。
15．CD
【详解】A．同步卫星的周期与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据知

由牛顿第二定律得


卫星的轨道半径越大，向心加速度越小

所以

而b的向心加速度约为g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A错误；
B．c是地球同步卫星，周期是24h，则c在4h内转过的圆心角是，故B错误；
C．a与c的角速度相同，根据知

由牛顿第二定律得


卫星的半径越大，速度越小，所以

所以

b的速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故C正确；
D．由牛顿第二定律得


卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，故D正确。
故选CD。
16．BC
【详解】A．由牛顿第二定律可得

解得

在轨道Ⅱ上M点和轨道Ⅰ上F点距地心的距离r相等，故对应的加速度大小相等，A错误；
B．卫星从M点运动到N点过程，引力做负功，动能减小，故卫星在轨道Ⅱ上M点时的速率大于在N点时的速率，B正确；
C．卫星从轨道Ⅱ进入轨道Ⅰ时，应在经过M点时点火减速，使卫星做近心运动，C正确；
D．卫星在轨道Ⅱ上运行过程中，在M点时离地球距离较小，相应的重力势能较小，D错误。
故选BC。
17．（1）；（2），；（3）
【详解】（1）由平抛运动规律有
，
解得

（2）在月球表面的物体受到的重力等于万有引力

联立解得

月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度，根据重力提供向心力

解得

（3）月球的平均密度

18．（1）；（2）
【详解】（1）月球表面万有引力近似等于重力，有

解得

（2）嫦娥五号在圆轨道上运动时，万有引力提供向心力有

解得

19．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）当“天问一号”探测器在火星表面静止时，所受重力等于万有引力，即

解得

（2）“天问一号”探测器在距离火星地面高度为h做匀速圆周运动时，根据牛顿第二定律有

解得

（3）在火星上要发射一颗环火卫星，其最小发射速度为火星的第一宇宙速度，则

解得

20．(1)；(2)
【详解】(1)根据

可得

(2)根据


解得

21．(1)；(2)
【详解】(1)设小球抛运动了t秒，星球表面重力加速度为g

L=vt
得

(2)设星球质量为M，体积为V，小球质量为m



联立得

22．（1）；（2）
【详解】（1）由万有引力定律得

在地球表面

解得

（2）由向心力公式得

解得

23．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）物体竖直上抛过程

解得星球表面重力加速度

第一宇宙速度即为近地卫星的速度，由牛顿第二定律

解得第一宇宙速度

（2）在星球表面

解得星球质量

（3）卫星绕该星球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律

解得离该星球表面的高度