2022届高考物理选择题专题强化训练：第一宇宙速度（环绕速度）(广东使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：第一宇宙速度（环绕速度）(广东使用)，共15页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共14小题；共56分）
1. 中国自主研发、独立运行的北斗卫星导航系统，目前在轨卫星共 38 颗，正在成为太空中的指南针，促进世界互联互通，如图所示是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 的线速度小于 c 的线速度
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 的周期小于 24 h

2. 人类在探测宇宙的过程中，测得某星球赤道表面上质量为 m 的物块受到该星球的引力为 F，已知该星球的半径为 R，自转周期为 T，则该星球
A. 赤道表面的重力加速度为 g=FmB. 星球的质量为 FR2Gm
C. 第一宇宙速度为 2πRTD. 同步卫星的高度为 3FR2T24π2m

3. 2017 年 9 月 25 日，微信启动页“变脸”，由此前美国卫星拍摄地球的静态图换成了我国“风云四号”卫星拍摄地球的动态图，如图所示。“风云四号”是一颗地球同步轨道卫星，关于“风云四号”，下列说法正确的是
A. 如果需要，有可能将“风云四号”定位在深圳市上空
B. 运行速度大于第一宇宙速度
C. 在相同时间内该卫星与地心连线扫过的面积相等
D. “风云四号”的运行周期不一定等于地球的自转周期

4. 2013 年 6 月 20 日上午 10 时，我国首次太空授课在“神舟十号”飞船中由女航天员王亚平执教，在太空中王亚平演示了一些奇特的物理现象，授课内容主要是使青少年了解微重力环境下物体运动的特点.如图所示是王亚平在太空舱中演示的悬浮的水滴.关于悬浮的水滴，下列说法正确的是
A. 环绕地球运行时的线速度一定大于 7.9 km/s
B. 水滴处于平衡状态
C. 水滴处于超重状态
D. 水滴处于失重状态

5. 我国计划于 2020 年发射“火星探测器”，若探测器绕火星的运动、地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，相关数据见表格，则下列判断正确的是
行星行星半径/m行星质量/kg行星公转轨道半径/m行星公转周期地球6.4×1066.0×1024R地=1.5×1011T地火星3.4×1066.0×1023R火=2.3×1011T火
A. T地>T火
B. 火星的“第一宇宙速度”小于地球的第一宇宙速度
C. 火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
D. 探测器绕火星运动的周期的平方与其轨道半径的立方之比与 T火2T地2 相等

6. 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

7. 中国火星探测器“天问一号”成功发射后，将沿地火转移轨道飞行七个多月，于 2021 年 2 月中旬到达火星附近，要通过制动减速被火星引力俘获，才能进入环绕火星的轨道飞行。已知地球的质量约为火星质量的 10 倍，半径约为火星半径的 2 倍，下列说法正确的是
A. “天问一号”探测器的发射速度一定大于 7.9 km/s，小于 11.2 km/s
B. 若在火星上发射一颗绕火星的近地卫星，其速度至少需要 7.9 km/s
C. 火星的近地卫星的周期大于地球近地卫星的周期
D. 火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度

8. 已知地球的质量约为火星质量的 10 倍，地球的半径约为火星半径的 2 倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为
A. 3.5 km/sB. 5.0 km/sC. 17.7 km/sD. 35.2 km/s​

9. 我国绕月探测工程的预先研究和工程实施已取得重要进展。设地球、月球的质量分别为 m1 、 m2，半径分别为 R1 、 R2，人造地球卫星的第一宇宙速度为 v，对应的环绕周期为 T，则环绕月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为
A. m2R1m1R2v，m1R23m2R13T B. m1R2m2R1v，m2R13m1R23T
C. m2R1m1R2v，m2R13m1R23T D. m1R2m2R1v，m1R23m2R13T

10. 我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星 −500”的模拟实验活动．假设王跃登陆火星后，测得火星的半径是地球半径 12，质量是地球质量的 19，已知地球表面的重力加速度是 g，地球的半径为 R，王跃在地面上能向上竖直跳起的最大高度是 h，忽略自转的影响，引力常量为 G，下列说法正确的是
A. 火星的密度为 2g3πGR
B. 火星表面的重力加速度是 2g9
C. 火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为 23
D. 王跃以与在地球上相同的初速度在火星上起跳后，能达到的最大高度是 9h2

11. 已知月球半径为 R，飞船在距月球表面高度为 R 的圆轨道上飞行，周期为 T，万有引力常量为 G，下列说法正确的是
A. 月球质量为 32π2R3GT2 B. 月球表面重力加速度为 8π2T2R
C. 月球密度为 3πGT2 D. 月球第一宇宙速度为 4πRT

12. “开普勒-452b”是天文学家确认发现首颗位于“宜居带”上体积最接近地球大小的行星，若已知它的半径 R=7.6×106 m，表面重力加速度 g=20 m/s2，G=6.7×1011 N⋅m2/kg2，由以上已知数据不能估算出有关该行星的物理量是
A. 质量B. 平均密度C. 公转的周期D. 第一宇宙速度

13. 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。则下述判断正确的有
A. 该外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的 2 倍
B. 在地面上所受重力为 G 的物体，在该外星球表面上所受重力变为 2G
C. 该外星球的同步卫星周期一定小于地球同步卫星周期
D. 该外星球上从某高处自由落地时间是地面上同一高处自由落地时间的一半

14. 星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度 v2 与第一宇宙速度 v1 的关系是 v2=2v1。已知某星球的半径为 r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度 g 的 1/6。不计其它星球的影响。则该星球的第二宇宙速度为
A. gr B. 16gr C. 13gr D. 13gr

二、双项选择题（共11小题；共44分）
15. 关于第一宇宙速度，下面说法正确的是
A. 它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度
B. 它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
C. 它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度
D. 它是能使卫星进入轨道的最大发射速度

16. 我国于2012年下半年发射目标飞行器“天宫一号”，若“天宫一号”能在离地面约 300 km 高的圆轨道上正常运行，两个月后再发射“神舟八号”飞船并与其进行对接试验，如图所示。下列说法中正确的是
A. “天宫一号”的发射速度应大于第二宇宙速度
B. 对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度
C. 对接时，“神舟八号”与“天宫一号”的加速度相等
D. 对接前，“神舟八号”欲追上“天宫一号”，必须在同一轨道上点火加速

17. 2008 年我国成功实施了“神舟七号”载人飞船航天飞行，“神舟七号”飞行到 31 圈时，成功释放了伴飞小卫星，通过伴飞小卫星可以拍摄“神舟七号”的运行情况。若在无牵连的情况下伴飞小卫星与“神舟七号”保持相对静止。下述说法中正确的是
A. 伴飞小卫星和“神舟七号”飞船有相同的角速度
B. 伴飞小卫星绕地球沿圆轨道运动的速度比第一宇宙速度大
C. 宇航员在太空中的加速度小于地面上的重力加速度
D. 宇航员在太空中不受地球的万有引力作用，处于完全失重状态

18. 关于人造地球卫星，下列说法正确的是
A. 绕地球做匀速圆周运动的人造卫星最小速度为 7.9km/s
B. 绕地球做匀速圆周运动并离地球最近的人造卫星的向心加速度为 9.8m/s2
C. 绕地球做匀速圆周运动的人造卫星运转周期可以大于 24 小时
D. 可以发射一颗绕地球运转周期为 1 小时的卫星

19. 如图，近地卫星 p 和同步卫星 q 均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设 p 、 q 的圆周运动速率分别为 v1 、 v2，向心加速度分别为 a1 、 a2，地球表面的重力加速度为 g，第一宇宙速度为 v，则
A. a1>g B. a1>a2 C. v2>v D. v1>v2

20. 2017 年 4 月 7 日出现了“木星冲日”的天文奇观，木星离地球最近最亮。当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，天文学称之为“木星冲日”。本星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动。不考虑木星与地球的自转，相关数据见下表。则
质量半径与太阳间距离地球mRr木星约320m约11R约5r
A. 木星运行的加速度比地球运行的加速度大
B. 木星表面的重力加速度比地球表面的重力加速度大
C. 下一次“木星冲日”的时间大约在 2018 年 5 月份
D. 在本星表面附近发射飞行器的速度至少为 7.9 km/s

21. 假设月球是半径为 R 、质量分布均匀的球体，距离月球中心为 r 处的重力加速度 g 与 r 的关系如图所示。已知引力常量为 G，月球表面的重力加速度大小为 g，由上述信息可知
A. 距离球心 R2 处的重力加速度为 g2
B. 月球的质量为 gRG
C. 月球的平均密度为 3g4πG
D. 月球表面的第一宇宙速度为 gR

22. 在天文观测中，发现一颗与其它天体相距较远的球形天体 A，它有一靠近表面飞行的卫星 a；另一颗与其它天体相距较远的球形天体 B，它也有一靠近表面飞行的卫星 b，测得两颗卫星 a 、 b 分别环绕天体 A 、 B 的周期相等。以下说法正确的是
A. 天体 A 、 B 的质量一定相等
B. 天体 A 、 B 的密度一定相等
C. 天体 A 、 B 的第一宇宙速度一定相等
D. 天体 A 和天体 B 表面附近物体的重力加速度之比为天体 A 、 B 的半径之比

23. 据报道，2013 年 4 月 23 日荷兰“火星一号”公司开始在全球招募移民火星的志愿者，将于 2023 年发射飞船将志愿者送往火星定居．已知火星绕太阳公转的轨道半径约为地球的 32 倍，火星的质量约为地球的 110 、火星的半径约为地球的 12，下列说法正确的是
A. 志愿者在火星上过“一年”比在地球上要长
B. 志愿者在火星表面附近的重力约为地球表面附近的 25
C. 火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的 2 倍
D. 载有志愿者的飞船减速落向火星表面时，志愿者处于失重状态

24. 甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是
A. 甲的周期大于乙的周期B. 乙的速度大于第一宇宙速度
C. 甲的加速度小于乙的加速度D. 甲在运行时能经过北极的正上方

25. 我国于 2007 年 10 月 24 日发射的“嫦娥一号”探月卫星简化后的路线如图所示．卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道．已知地球与月球的质量之比为 a，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为 b，卫星在停泊轨道与工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，则
A. 卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比为 ab
B. 卫星从停泊轨道进入地月转移轨道需要加速，从地月转移轨道进入工作轨道需要减速
C. 卫星的发射速度大于第二宇宙速度
D. 卫星在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度

三、多项选择题（共5小题；共20分）
26. 关于第一宇宙速度，下面说法中正确的是
A. 它是能使人造地球卫星环绕地球运行的最小发射速度
B. 它是人造地球卫星沿近地圆形轨道上运行时的运行速度
C. 从人造卫星环绕地球运行速度公式 v=GMr 知，把卫星发射到越远的地方越容易
D. 把卫星发射到离地面较远的圆轨道上运行，要使卫星的发射速度大于第一宇宙速度

27. 关于同步卫星（它相对于地面静止不动），下列说法中正确的是
A. 它一定在赤道上空
B. 同步卫星的高度和速率是确定的值
C. 它运行的线速度一定小于第一宇宙速度
D. 它运行的线速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

28. 关于人造地球卫星，下列说法正确的是
A. 运行的轨道半径越大，线速度也越小
B. 其发射速度可以达到 16.7 km/s
C. 卫星绕地球做匀速圆周运动时的速度不能大于 7.9 km/s
D. 卫星在降落过程中向下减速时处于超重状态

29. P1 、 P2 为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星 s1 、 s2 做匀速圆周运动。图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度 a，横坐标表示物体到行星中心的距离 r 的平方，两条曲线分别表示 P1 、 P2 周围的 a 与 r2 的反比关系，它们左端点横坐标相同，则
A. P1 的平均密度比 P2 的大
B. P1 的“第一宇宙速度”比 P2 的大
C. s1 的向心加速度比 s2 的大
D. s1 的公转周期比 s2 的大

30. “静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，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第一宇宙速度的 1n 倍
C. 同步卫星的运行速度是地球赤道上物体速度的 n 倍
D. 同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 1n2 倍
答案
第一部分
1. A
2. B
3. C
4. D
【解析】悬浮水滴的速度等于“神舟十号”运行的线速度，而“神舟十号”的运行速度小于 7.9 km/s，选项 A 错误；
地球对水滴的万有引力充当了水滴绕地球做圆周运动的向心力，水滴处于失重状态，选项 D 正确，选项 BC 错误.
5. B
【解析】地球和火星绕太阳做圆周运动，根据得 GMmr2=mr4π2T2 得，T=4π2r3GM，火星的轨道半径大于地球的轨道半径，则火星的周期大于地球的周期，故A错误。
根据 GMmR2=mv2R 得，第一宇宙速度 v=GMR，由于火星质量与火星半径之比小于地球质量与地球半径之比，则火星的“第一宇宙速度”小于地球的第一宇宙速度，故B正确。
根据 GMmR2=mg 得，g=GMR2，由于火星质量与火星半径平方之比小于地球质量与地球半径平方比，则火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，故C错误。
根据开普勒第三定律知，T火2R火3=T地2R地3，则 T火2T地2=R火3R地3 ，故D错误。
6. 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)2r乙，由 GMmr2=ma=mr2πT2 得 a=GMr2，T=2πr3GM，知选项 AC 正确；
第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最大速率，对应的轨道半径近似为地球半径，且 v=GMr，r乙>R地，故 v乙