宇宙航行-【新教材】2022年人教版高中物理必修同步檢測（含答案）

宇宙航行姓名：___________班級：___________一、單選題（1-8單選，9-12多選）1．假如一個(gè)人造衛(wèi)星在圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑增大到原來的4倍，仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則下列各種因果關(guān)系中正確的是（）A．根據(jù)公式，可知衛(wèi)星的線速度將增大到原來的4倍B．根據(jù)公式，可知衛(wèi)星所受的向心力將變?yōu)樵瓉淼谋禖．根據(jù)公式，可知地球提供的向心力將減少到原來的倍D．根據(jù)上述B和C給出的公式，可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將減少到原來的倍2．如圖所示，L為地月拉格朗日點(diǎn)，該點(diǎn)位于地球和月球連線的延長線上，處于此處的某衛(wèi)星無需動(dòng)力維持即可與月球一起同步繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。已知該衛(wèi)星與月球的中心、地球中心的距離分別為r1、r2，月球公轉(zhuǎn)周期為T，萬有引力常量為G。則（）A．該衛(wèi)星的周期大于月球的公轉(zhuǎn)周期 B．該衛(wèi)星的加速度小于月球公轉(zhuǎn)的加速度C．根據(jù)題述條件，可以求出月球的質(zhì)量 D．根據(jù)題述條件，不能求出地球的質(zhì)量3．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有定位等功能。“北斗”系統(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星1和2均繞地心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑均為r，某時(shí)刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置，如圖所示。若衛(wèi)星均順時(shí)針運(yùn)行，地球表面處重力加速度為g，地球半徑為R，不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用，以下判斷正確的是（）A．兩顆衛(wèi)星所受的向心力大小相等B．衛(wèi)星1加速后可追上衛(wèi)星2C．兩顆衛(wèi)星的向心加速大小相等，均為D．衛(wèi)星1由位置A運(yùn)動(dòng)到位置B所需的時(shí)間可能為4．星球上的物體脫離星球引力所需要的最小發(fā)射速度稱為第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度與第一宇宙速度的關(guān)系是。已知某星球的半徑為，它表面的重力加速度為地球表面重加速度的，不計(jì)其他星球的影響，則該星球的第二宇宙速度為（）A． B． C． D．5．西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭發(fā)射架上，有一待發(fā)射的衛(wèi)星，它隨地球自轉(zhuǎn)的線速度為v1、加速度為a1；發(fā)射升空后在近地軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，線速度為v2、加速度為a2；實(shí)施變軌后，使其在同步衛(wèi)星軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的線速度為v3、加速度為a3.則v1、v2、v3的大小關(guān)系和a1、a2、a3的大小關(guān)系是（）A．v3>v2>v1；a3>a2>a1 B．v2>v3>v1；a2>a3>a1C．v2>v3>v1；a2<a3<a1 D．v3>v2>v1；a2>a3>a16．2019年春節(jié)電影《流浪地球》熱播，觀眾分析《流浪地球》中的發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)地球的原理：行星發(fā)動(dòng)機(jī)通過逐步改變地球繞太陽運(yùn)行的軌道，達(dá)到極限以后通過引力彈弓效應(yīng)彈出地球，整個(gè)流浪時(shí)間長達(dá)幾十年。具體過程如圖所示，軌道1為地球公轉(zhuǎn)的近似圓軌道，軌道2、3為橢圓軌道，P、Q為橢圓軌道3長軸的端點(diǎn)。以下說法正確的是（）

A．地球在1、2、3軌道的運(yùn)行周期分別為T1、T2、T3，則T1>T2>T3B．地球在1、2、3軌道運(yùn)行時(shí)經(jīng)過P點(diǎn)的速度分別為v1、v2、v3，則v1>v2>v3C．地球在3軌道運(yùn)行時(shí)經(jīng)過P、Q點(diǎn)的速度分別為vP、vQ，則vP<vQD．地球在1軌道P點(diǎn)加速后進(jìn)入2軌道，在2軌道P點(diǎn)再加速后進(jìn)入3軌道7．我國成功發(fā)射了國內(nèi)首顆全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（以下簡稱“碳衛(wèi)星”）如圖?！疤夹l(wèi)星”每天繞地球運(yùn)行16圈，“碳衛(wèi)星”在軌道半徑為R的圓周軌道上運(yùn)行，地球自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G，則下列說法正確的有（）A．可算出地球質(zhì)量為B．“碳衛(wèi)星”的運(yùn)行速度大于sC．“碳衛(wèi)星”的向心加速度大于s2D．“碳衛(wèi)星”和地球同步衛(wèi)星的周期之比為1：168．火星探測器在地球上發(fā)射后向火星運(yùn)動(dòng)，最終繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則其發(fā)射速度可以是下列的哪些數(shù)據(jù)（）A．等于或小于s B．一定大于sC．介于s～s D．介于s～s9．測得一顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的周期為T，離地高度為H，地球半徑為R，則根據(jù)T、H、R和引力常量G，能計(jì)算出的物理量是（）A．衛(wèi)星的質(zhì)量B．地球的平均密度C．衛(wèi)星線速度的大小D．衛(wèi)星所需的向心力10．經(jīng)長期觀測人們在宇宙中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”?！半p星系統(tǒng)”由兩顆相距較近的恒星組成，每個(gè)恒星的線度遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠(yuǎn)離其他天體。如圖，兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的O點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)測得兩顆星之間的距離為L，質(zhì)量之比為m1∶m2=3∶2，則可知（）

A．m1、m2做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比為2∶3B．m1做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為LC．m1、m2做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比為3∶2D．m2做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為L11．某天體半徑為R，宇航員在該天體的赤道上稱量某物體時(shí)，其重力為，到極點(diǎn)去稱量同一物體時(shí)其重力為，并發(fā)現(xiàn)該天體上一晝夜的時(shí)間為T，萬有引力常量為G，則有關(guān)此天體及環(huán)繞其運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星說法中正確的是（）A．該天體的密度為B．當(dāng)該天體的自轉(zhuǎn)周期為時(shí)，天體赤道上的物體就會(huì)“飄”起來C．天體的第一宇宙速度為D．若該天體某同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，則其軌道高度為12．太空中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)（通?？珊雎云渌求w對它們的引力作用）。穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式，如圖所示：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為的圓軌道上運(yùn)行；另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運(yùn)行。設(shè)每顆星的質(zhì)量均為，若兩種系統(tǒng)中星體的運(yùn)動(dòng)半徑相同，引力常量為G，則（）A．直線三星系統(tǒng)中甲星和丙星的線速度相同B．直線三星系統(tǒng)中甲的向心加速度大于正三角形三星系統(tǒng)中星體的向心加速度C．直線三星系統(tǒng)中甲運(yùn)行的周期大于正三角形三星系統(tǒng)中星體的運(yùn)行周期D．直線三星系統(tǒng)中甲運(yùn)動(dòng)的線速度大于正三角形三星系統(tǒng)中各星體運(yùn)行的線速度二、實(shí)驗(yàn)題13．在一個(gè)未知星球上用如圖（a）所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。懸點(diǎn)O正下方P點(diǎn)處有水平放置的熾熱電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出作平拋運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)對此運(yùn)動(dòng)采用頻閃數(shù)碼照相機(jī)連續(xù)拍攝。在有坐標(biāo)紙的背景屏前，拍下了小球在作平拋運(yùn)動(dòng)過程中的多張照片，經(jīng)合成后，照片如（a）圖所示。a、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置，已知照相機(jī)連續(xù)拍照的時(shí)間間隔是，照片大小如圖中坐標(biāo)所示，又知該照片的長度與實(shí)際背景屏的長度之比為1∶4，則：（1）由以上信息，可知a點(diǎn)___________（填“是”或“不是”）小球的拋出點(diǎn)；（2）由以上及圖信息，可以推算出該星球表面的重力加速度為________m/s2（3）由以上及圖信息可以算出小球平拋的初速度是_______________m/s；（4）由以上及圖信息可以算出小球在b點(diǎn)時(shí)的速度是______________m/s。（5）若已知該星球的半徑與地球半徑之比為R星∶R地=1∶4，則該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比M星∶M地=_______，第一宇宙速度之比v星∶v地=__________。（g地取10m/s2）三、解答題14．已知土星的半徑為R，質(zhì)量為M，它的一顆衛(wèi)星在距土星表面高度為h的軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知萬有引力常量為G，求：（1）土星的第一宇宙速度；（2）該衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期T。15．假如宇航員乘坐宇宙飛船到達(dá)某行星，在該行星“北極”距地面h處由靜止釋放一個(gè)小球（引力視為恒力，阻力可忽略），經(jīng)過時(shí)間t落到地面。已知該行星半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為求：（1）該行星的平均密度；（2）如果該行星有一顆同步衛(wèi)星，其距行星表面的高度H為多少16．如圖所示，甲、乙、丙是位于同一直線上的離其他恒星較遠(yuǎn)的三顆恒星，甲、丙圍繞乙在半徑為R的圓軌道上運(yùn)行，若三顆星質(zhì)量均為M，萬有引力常量為G，求：(1)甲星所受合外力；(2)甲星的線速度；(3)甲星和丙星的周期。17．宇宙間存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的三星系統(tǒng)，其中有一種三星系統(tǒng)如圖所示，三顆質(zhì)量均為的星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三角形邊長為，忽略其他星體對它們的引力作用，三星在同一平面內(nèi)繞三角形中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力常量為，求：(1)每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小；(2)每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小；(3)每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期。18．已知某衛(wèi)星在赤道上空的圓形軌道運(yùn)行，軌道半徑為r1，運(yùn)行周期為T，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，不計(jì)空氣阻力，萬有引力常量為G。求：（1）地球質(zhì)量M的大?。唬?）如圖所示，假設(shè)某時(shí)刻，該衛(wèi)星在A點(diǎn)變軌進(jìn)入橢圓軌道，近地點(diǎn)B到地心距離為r2，求衛(wèi)星在橢圓軌道上從遠(yuǎn)地點(diǎn)A到近地點(diǎn)B的最短時(shí)間TAB；（3）衛(wèi)星在赤道上空軌道半徑為r1的圓形軌道上運(yùn)行，小明住在赤道上某城市，某時(shí)刻該衛(wèi)星正處于小明的正上方，在后面的一段時(shí)間里，小明觀察到每三天恰好五次看到衛(wèi)星掠過其正上方，求地球自轉(zhuǎn)周期T0。參考答案1．D【詳解】A．根據(jù)萬有引力提供向心力，則有解得，當(dāng)半徑增大到原來的4倍時(shí)，則角速度變化原來的；由于半徑會(huì)變化，角速度會(huì)變化，所以不能用公式討論衛(wèi)星的線速度變化，故A錯(cuò)誤；BCD．根據(jù)萬有引力提供向心力，則有解得，當(dāng)半徑增大到原來的4倍時(shí)，則線速度變?yōu)樵瓉淼模圆荒苡霉接懻撔l(wèi)星的向心力變化，而應(yīng)根據(jù)公式F=分析向心力的變化，則當(dāng)半徑增大到原來的4倍時(shí)，地球提供的向心力將減少到原來的，故BC錯(cuò)誤，D正確。故選D。2．C【詳解】A．該衛(wèi)星的周期等于月球的公轉(zhuǎn)周期，所以A錯(cuò)誤；B．該衛(wèi)星的周期等于月球公轉(zhuǎn)的周期，則它們有相同的角速度，根據(jù)可知，該衛(wèi)星的加速度大于月球公轉(zhuǎn)的加速度，所以B錯(cuò)誤；CD．處于拉格朗日點(diǎn)的衛(wèi)星有對月球有由上兩式解得月球與地球的質(zhì)量，所以C正確；D錯(cuò)誤；故選C。3．D【詳解】A．兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量大小不知道，兩顆衛(wèi)星所受的向心力大小無法確定，故A錯(cuò)誤；B．若衛(wèi)星1向后噴氣，則其速度會(huì)增大，衛(wèi)星1將做離心運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半徑變大且運(yùn)動(dòng)更慢，所以衛(wèi)星1不可能追上衛(wèi)星2，故B錯(cuò)誤；C．由、聯(lián)立解得故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)、可得，兩衛(wèi)星的周期而A點(diǎn)到B點(diǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)具有周期性，時(shí)間可為(n=0、1、2……)而當(dāng)n=1時(shí)故D正確。故選D。4．A【詳解】質(zhì)量為的物體在星球表面受到的萬有引力等于其重力，即得故故選A。5．B【詳解】對于近地衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星，有解得可知待發(fā)射衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星的角速度相等，根據(jù)可知根據(jù)可知綜合以上分析可知故選B。6．D【詳解】A．根據(jù)題圖結(jié)合開普勒第三定律=k可知地球在1、2、3軌道的運(yùn)行周期關(guān)系為T1<T2<T3，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。BD．地球從軌道1上的P點(diǎn)進(jìn)入軌道2要做離心運(yùn)動(dòng)，需點(diǎn)火加速，可知v1<v2；同理，地球從軌道2上的P點(diǎn)進(jìn)入軌道3要做離心運(yùn)動(dòng)，需點(diǎn)火加速，可知v2<v3；所以有v1<v2<v3，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確。C．根據(jù)開普勒第二定律可知，地球在近日點(diǎn)的速度比在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速度大，即vP>vQ，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。故選D。7．D【詳解】D．“碳衛(wèi)星“在半徑為R的圓周軌道上運(yùn)行，每天繞地球運(yùn)行約16圈，已知地球自轉(zhuǎn)周期為T，則運(yùn)行周期地球自轉(zhuǎn)周期為同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期，“碳衛(wèi)星”和地球同步衛(wèi)星的周期之比約為1：16，故D正確；A．根據(jù)萬有引力提供向心力，有解得地球的質(zhì)量為故A錯(cuò)誤；B．第一宇宙速度v=s，是衛(wèi)星最大的運(yùn)行速度，即近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度，故“碳衛(wèi)星”的運(yùn)行速度小于s，故B錯(cuò)誤；C．由公式可知衛(wèi)星的向心加速度近地衛(wèi)星的向心加速度s2，“碳衛(wèi)星”的軌道半徑大于近地衛(wèi)星，故“碳衛(wèi)星”的向心加速度小于s2，故C錯(cuò)誤。故選D。8．D【詳解】火星位于太陽系之內(nèi)地球之外，因此其發(fā)射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之間，故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。9．BC【詳解】A．萬有引力充當(dāng)向心力，根據(jù)公式可知，由于衛(wèi)星的質(zhì)量m被約掉，所以無法計(jì)算。A錯(cuò)誤；B．萬有引力充當(dāng)向心力解得體積公式地球的質(zhì)量和體積都是可求的，所以密度可以求出，B正確；C．根據(jù)公式C正確；D．由于不知道衛(wèi)星的質(zhì)量，所以無法求出向心力，D錯(cuò)誤。故選BC。10．AB【詳解】BD．設(shè)質(zhì)量為m1、m2的星球，軌道半徑為r1、r2，由雙星之間的引力作為向心力，已知兩顆星球運(yùn)動(dòng)的周期相同，可得可得又滿足可解得B正確，D錯(cuò)誤；AC．線速度為線速度與軌道半徑成正比，故線速度之比為2：3，由可知角速度相同，A正確，C錯(cuò)誤。故選AB。11．BD【詳解】A．在赤道上有在極點(diǎn)有密度公式聯(lián)立得A錯(cuò)誤；B．赤道上的物體“飄”起來時(shí)可得B正確；C．天體的第一宇宙速度為C錯(cuò)誤；D．對同步衛(wèi)星有聯(lián)立可得D正確。故選BD。12．BD【詳解】A．直線三星系統(tǒng)中甲星和丙星的線速度大小相等，方向相反，故A錯(cuò)誤；BC．由幾何關(guān)系可知，三角形三星系統(tǒng)兩星體間距離，受力分析得：對直線三星系統(tǒng)，有對三角形三星系統(tǒng)，有可知甲星體所受向心力、向心加速度大于三角形三星系統(tǒng)中星體的，故B正確，C錯(cuò)誤；D．由，可知D正確。故選BD。13．是81∶20∶5【詳解】（1）[1]因?yàn)樨Q直方向上相等時(shí)間內(nèi)的位移之比為1∶3∶5，符合初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，因此可知a點(diǎn)的豎直分速度為零，a點(diǎn)為小球的拋出點(diǎn)。（2）[2]由照片的長度與實(shí)際背景屏的長度之比為1∶4可得，乙圖中每個(gè)正方形的實(shí)際邊長L=4cm，豎直方向上有解得（3）[3]水平方向小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為（4）[4]b點(diǎn)豎直方向上的分速度所以（5）[5]設(shè)星球半徑為R，根據(jù)萬有引力與重力近似相等，則解得所以該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比[6]根據(jù)萬有引力提供向心力，則解得所以該星球與地球的第一宇宙速度之比14．（1）；（2）【詳解】（1）設(shè)土星的第一宇宙速度為，則有解得（2）根據(jù)萬有引力提供向心力有解得衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期T1