高考二輪復(fù)習(xí)物理試題（新高考新教材）熱點(diǎn)情境練航天技術(shù)類（二）

航天技術(shù)類(二)1.(2023山東濟(jì)寧二模)如圖甲所示,太空電梯的原理是在地球同步軌道上建造一個(gè)空間站,并用某種足夠長(zhǎng)也足夠結(jié)實(shí)的“繩索”將其與地面相連,“繩索”會(huì)繃緊,航天員、乘客以及貨物可以通過(guò)電梯轎廂一樣的升降艙沿繩索直入太空。如圖乙所示,有一太空電梯連接地球赤道上的固定基地與同步空間站,相對(duì)地球靜止。已知地球半徑為R、質(zhì)量為m0、自轉(zhuǎn)周期為T(mén),引力常量為G,下列說(shuō)法正確的是()A.太空電梯上各點(diǎn)均處于完全失重狀態(tài)B.太空電梯上各點(diǎn)線速度大小與該點(diǎn)到地心的距離成反比C.升降艙停在距地球表面高度為2R的站點(diǎn)時(shí),升降艙的向心加速度大小為GD.升降艙停在距地球表面高度為2R的站點(diǎn)時(shí),升降艙的向心加速度大小為122.(2023安徽江南十校高三下學(xué)期聯(lián)考)我國(guó)載人航天事業(yè)已邁入“空間站”時(shí)代。2023年2月9日,神舟十五號(hào)航天員乘組迎來(lái)了首次出艙活動(dòng),兩名航天員先后成功出艙,一名航天員在核心艙內(nèi)配合支持,經(jīng)過(guò)約7h圓滿完成既定任務(wù)。已知空間站離地面的高度約為450km,地球半徑約為6400km,則下列說(shuō)法正確的是()A.漂浮在核心艙內(nèi)的航天員不受地球引力作用B.空間站在軌運(yùn)行的速度大于第一宇宙速度C.艙內(nèi)的航天員每24h只可觀察到一次日出日落D.若航天員乘坐飛船返回地球,則飛船與空間站分離后需要點(diǎn)火減速3.(2023湖南衡陽(yáng)一模)飛船在進(jìn)行星際飛行時(shí),使用離子發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力,這種發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),由電極發(fā)射的電子射入稀有氣體(如氙氣),使氣體離子化,電離后形成的離子由靜止開(kāi)始在電場(chǎng)中加速并從飛船尾部高速連續(xù)噴出,利用反沖使飛船本身得到加速。已知一個(gè)氙離子質(zhì)量為m,電荷量為q,加速電壓為U,飛船單位時(shí)間內(nèi)向后噴射出的氙離子的個(gè)數(shù)為N,從飛船尾部高速連續(xù)噴出氙離子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于飛船的質(zhì)量,則飛船獲得的反沖推力大小為()A.1N2qUmC.N2qUm D.N4.(2023山東威海二模)“天問(wèn)一號(hào)”在某階段的運(yùn)動(dòng)示意圖如圖所示,“天問(wèn)一號(hào)”在P點(diǎn)由橢圓軌道變軌到近火圓形軌道。已知火星半徑為R,橢圓軌道上的遠(yuǎn)火點(diǎn)Q離火星表面的最近距離為6R,火星表面的重力加速度為g0,忽略火星自轉(zhuǎn)的影響。“天問(wèn)一號(hào)”在橢圓軌道上從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的時(shí)間為()A.4πRg0 B.8C.16πRg0 D.325.(2023河北石家莊一模)我國(guó)天文學(xué)家通過(guò)“天眼”在武仙座球狀星團(tuán)M13中發(fā)現(xiàn)一個(gè)脈沖雙星系統(tǒng)。如圖所示,由恒星A與恒星B組成的雙星系統(tǒng)繞其連線上的O點(diǎn)各自做勻速圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)觀測(cè)可知恒星B的運(yùn)行周期為T(mén)。若恒星A的質(zhì)量為m,恒星B的質(zhì)量為m,引力常量為G,則恒星A與O點(diǎn)間的距離為()A.32GmTC.3GmT26.(2023江蘇南京二模)2023年1月21日,神舟十五號(hào)3名航天員在400km高的空間站向祖國(guó)人民送上新春祝福,空間站的運(yùn)行軌道可近似看作圓形軌道Ⅰ,設(shè)地球表面重力加速度為g,地球半徑為R,橢圓軌道Ⅱ?yàn)檩d人飛船運(yùn)行軌道,兩軌道相切于A點(diǎn),忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,下列說(shuō)法正確的是()A.在A點(diǎn)時(shí)神舟十五號(hào)經(jīng)過(guò)點(diǎn)火加速才能從軌道Ⅰ進(jìn)入軌道ⅡB.飛船在A點(diǎn)的加速度小于空間站在A點(diǎn)的加速度C.空間站在軌道Ⅰ上的速度小于gRD.軌道Ⅰ上的神舟十五號(hào)飛船想與前方的空間站對(duì)接,只需要沿運(yùn)動(dòng)方向加速即可7.(2023江蘇南通模擬)迷你系繩衛(wèi)星在地球赤道正上方的電離層中,沿圓形軌道繞地飛行。系繩衛(wèi)星由兩子衛(wèi)星組成,它們之間的導(dǎo)體繩沿地球半徑方向,如圖所示。在電池和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的共同作用下,導(dǎo)體繩中形成指向地心的電流,等效總電阻為r。導(dǎo)體繩所受的安培力克服大小為F阻的環(huán)境阻力,可使衛(wèi)星保持在原軌道上。已知衛(wèi)星離地平均高度為H,導(dǎo)體繩長(zhǎng)為L(zhǎng)(L?H),地球半徑為R,質(zhì)量為m0,引力常量為G,軌道處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于導(dǎo)體繩。忽略地球自轉(zhuǎn)的影響。求:(1)衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的速度v及導(dǎo)體繩中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1;(2)電池電動(dòng)勢(shì)E2。8.嫦娥五號(hào)探月器成功登陸月球并取回月壤,登月取壤過(guò)程可簡(jiǎn)化為著陸器與上升器組合體隨返回器和軌道器組合體繞月球做半徑為3R的圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)它們運(yùn)動(dòng)到軌道的A點(diǎn)時(shí),著陸器與上升器組合體被彈離,返回器和軌道器組合體速度變大沿大橢圓軌道運(yùn)行。著陸器與上升器組合體速度變小沿小橢圓軌道運(yùn)行半個(gè)周期登上月球表面的B點(diǎn),在月球表面工作一段時(shí)間后,上升器經(jīng)快速啟動(dòng)從B點(diǎn)沿原小橢圓軌道運(yùn)行半個(gè)周期回到分離點(diǎn)A與返回器和軌道器組合體實(shí)現(xiàn)對(duì)接,如圖所示。已知月球半徑為R,月球表面的重力加速度為g月,忽略月球自轉(zhuǎn)帶來(lái)的影響。(1)求返回器與軌道器、著陸器與上升器的組合體一起在圓軌道上繞月球運(yùn)行的周期T;(2)若返回器和軌道器組合體運(yùn)行的大橢圓軌道的長(zhǎng)軸為8R,為保證上升器能順利返回A點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)接,求上升器在月球表面停留的時(shí)間t。航天技術(shù)類(二)1.D太空電梯各點(diǎn)隨地球一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),只有位置達(dá)到同步衛(wèi)星的高度的點(diǎn)才處于完全失重狀態(tài),不是各點(diǎn)都處于完全失重狀態(tài),A錯(cuò)誤;太空電梯各點(diǎn)隨地球一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),各點(diǎn)角速度相等,則各點(diǎn)線速度關(guān)系為v=ωr,可知太空電梯上各點(diǎn)線速度大小與該點(diǎn)到地心的距離成正比,B錯(cuò)誤;升降艙停在距地球表面高度為2R的站點(diǎn)時(shí),升降艙的向心加速度大小為a=4π2T2×3R=122.D漂浮在核心艙內(nèi)的航天員仍然受地球引力作用,引力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng),處于完全失重狀態(tài),A錯(cuò)誤;根據(jù)引力作為向心力可得,衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v=Gm0r,第一宇宙速度為近地衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度,則空間站繞地球運(yùn)行線速度小于第一宇宙速度,B錯(cuò)誤;根據(jù)引力提供向心力可得Gm0mr2=mr2πT2,則T=4π2r3.C根據(jù)動(dòng)能定理有qU=12mv2,解得v=2qUm,對(duì)Δt時(shí)間內(nèi)噴射出的氙離子,根據(jù)動(dòng)量定理有Δmv=FΔt,其中Δm=NmΔt,聯(lián)立有F=Nmv=N·m·2qUm=N2qUm,根據(jù)牛頓第三定律4.B“天問(wèn)一號(hào)”在近火軌道上運(yùn)行時(shí),由牛頓第二定律Gm0mR2=m2πT12R,又由黃金代換式Gm0=g0R2,聯(lián)立可得“天問(wèn)一號(hào)”在近火軌道上運(yùn)行的周期為T(mén)1=2πRg0,由題意可得橢圓軌道的半長(zhǎng)軸r=4R,由開(kāi)普勒第三定律,“天問(wèn)一號(hào)”在橢圓軌道上運(yùn)行的周期與近火軌道上的周期之比為T(mén)2T1=(4R)3R35.A雙星系統(tǒng)兩個(gè)恒星的角速度相同,周期相同,設(shè)恒星A和恒星B的軌道半徑分別為rA和rB,對(duì)A根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得Gm·2mL2=m4π2T2rA,對(duì)B根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得Gm·2mL2=2m4π2T2rB,又6.C從軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ做近心運(yùn)動(dòng),則在A點(diǎn)時(shí)神舟十五號(hào)經(jīng)過(guò)點(diǎn)火減速才能從軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ返回,A錯(cuò)誤;根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可知Gm0mr2=ma,飛船運(yùn)動(dòng)的向心加速度a=Gm0r2,飛船在A點(diǎn)的加速度等于空間站在A點(diǎn)的加速度,B錯(cuò)誤;根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可知Gm0mr2=mv2r,解得線速度v=Gm0r,當(dāng)r=R時(shí),線速度最大,結(jié)合黃金代換式Gm0=gR2,可知7.答案(1)Gm0R(2)BLG解析(1)L?H,衛(wèi)星高度可認(rèn)為是H,根據(jù)牛頓第二定律得Gm0解得衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的速度v=G對(duì)導(dǎo)體,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得,導(dǎo)體繩中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=BLv由以上各式解得E1=BLGm(2)對(duì)回路根據(jù)閉合電路歐姆定律有I=E由導(dǎo)線受力平衡可得BIL=F阻解得E2=BLGm8.答案(1)6π3(2)4π(4n2