宇宙航行同步測試卷- 高一年級下冊物理人教版（2019）必修第二冊

4宇宙航行同步測試卷

一、單選題

1.“天問一號”火星登陸探測器被火星俘獲后首先在高軌道做圓周運動，然后轉(zhuǎn)移到低

軌道做圓周運動，為著陸火星做準備，相比高軌道，探測器在低軌道運行時（）

A.周期較大B.線速度較大

C.角速度較小D.加速度較小

2.2021年5月30日，我國成功發(fā)射的“天舟二號”貨運飛船與“天和核心艙”完成自主快

速交會對接，河北辛集中學(xué)校友白明生正是天舟二號貨運飛船總設(shè)計師。已知對接形成

的組合體仍沿“天和核心艙”原來的軌道（可視為圓軌道）運行，對接前“天和核心艙”的

運行軌道高度為393km，“天舟二號”貨運飛船軌道高度為386km,它們的運行軌道均

視為圓周，則（）

A.“組合體”比“天和核心艙”加速度大

B.“組合體”比“天和核心艙”角速度大

C.“組合體”比“天和核心艙”周期大

D.“組合體”比“天舟二號”貨運飛船機械能大

3.2021年6月，“神舟十二號”載人飛船成功發(fā)射，并進入預(yù)定軌道，飛船入軌后，與“天

和”核心艙在軌運行的情形如圖所示,兩軌道均高于近地軌道，下列說法正確的是（）

A.P是飛船，。是“天和”，它們的發(fā)射速度均大于第一宇宙速度

B.尸、。在軌運行時均處于完全失重狀態(tài)，因此它們的加速度相同

C.在軌運行時尸的速度小于。的，尸若加速可以追上。，實現(xiàn)對接

D.在軌運行時尸的速度大于。的，。若加速可以追上P,實現(xiàn)對接

4.如圖所示，三顆衛(wèi)星A、B、C都在赤道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運動，其中B為

同步衛(wèi)星。則三顆衛(wèi)星中（）

AtBRct

-/，:

?,?

7:*?:

,?t,

,t

A.衛(wèi)星C繞地球運動的周期小于24小時B.衛(wèi)星C的加速度最大

C.衛(wèi)星A的速度最小D.衛(wèi)星C的速度最小

5.2018年2月2日，我國首顆教育共享衛(wèi)星“少年星一號”搭乘長征二號運載火箭在酒

泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空。這顆承載著10萬多名中小學(xué)生創(chuàng)意思維的衛(wèi)星，終于

成功發(fā)射，兩名東莞學(xué)生胡政和夏聞天就參與了“中國少年微星計劃”的“造星環(huán)節(jié)”。若

少年星一號運行軌道可視為圓周軌道，每天繞地球13圈。已知同步衛(wèi)星距離地面的高

度約為3.6x104km,下列說法正確的是（）

A.“少年星一號”可能會與地面相對靜止

B.“少年星一號”運行速度小于同步衛(wèi)星的運行速度

C.“少年星一號”的向心加速度小于同步衛(wèi)星的向心加速度

D.“少年星一號”距離地面的高度小于3.6xl（）4km

6.“天問一號”已于2020年7月23日在中國文昌航天發(fā)射場由長征五號遙四運載火箭

發(fā)射升空，成功進入預(yù)定軌道。“天問一號”現(xiàn)已完成“環(huán)繞”、“著陸”“巡視”火星這三大

任務(wù)。已知日地間距約為L5億公里，火星直徑約為地球的一半，質(zhì)量約為地球的11%,

將火星和地球繞太陽的運動均視為圓周運動，兩者每隔26.3個月相遇（相距最近）一

次。不考慮火星和地球間萬有引力的影響，取地球表面重力加速度為10m/s,下列說法

正確的是（）

A.“天問一號”的發(fā)射速度必須大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度

B.火星表面的“重力加速度”約為8m/s2

C.由上述材料和天文學(xué)常識可以估算出火星公轉(zhuǎn)的周期約為22個月

D.由上述材料和天文學(xué)常識可以估算出火星到太陽之間的距離約為4億公里

7.我國首個獨立火星探測器“天問一號”已于今年5月15日成功著陸火星表面，對我國

持續(xù)推進深空探測、提升國家軟實力和國際影響力具有重要意義。假設(shè)火星是質(zhì)量分布

均勻的球體，半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,引力常量為G,則（）

A.火星密度為券

試卷第2頁，共6頁

B.火星第一宇宙速度為〒

C.火星赤道表面重力加速度為竽

D.一個質(zhì)量為根的物體分別靜止在火星兩極和赤道時對地面的壓力的差值為什*

T-

8.2021年5月15日，我國“天問一號”火星探測器成功實現(xiàn)火星表面軟著陸，降落在烏

托邦平原南部，一次性完成"繞落巡''三大任務(wù)。已知火星與地球半徑之比約為1：2,表

面重力加速度大小之比約為4：9,則火星與地球第一宇宙速度之比約為（）

A.2：3B.72：3C.3：2D.3：夜

9.2020年7月23日中午12：41分，我國第一個火星探測器“天問一號”搭載長征五號

遙四運載火箭在海南的文呂航天發(fā)射中心的發(fā)射場地成功升空?；鹦侵睆郊s為地球的一

半，質(zhì)量約為地球的十分之一，它繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)半徑的1.5倍。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以下說法正確的是（）

A.火星與地球表面的重力加速度之比約為1:10

B.火星與地球的公轉(zhuǎn)周期之比約為2:3

C.火星與地球的第一宇宙速度之比約為2:石

D.火星與地球受到太陽的引力之比約為2:45

10.在兩個大物體的引力場空間中存在著一些點在這些點處的小物體可相對于兩個大物

體基本保持靜止，這些點稱為拉格朗日點中國探月工程中的“鵲橋號”中繼星是世界上首

運行于地月拉格朗日4點的通信衛(wèi)星，如圖所示，在幾乎不消耗燃料的情況下與月球同

步繞地球做圓周運動，關(guān)于處于拉格朗日乙和4點上同等質(zhì)量的衛(wèi)星，下列說法正確的

A.兩衛(wèi)星繞地球做圓周運動的角速度不相等

B.兩衛(wèi)星繞地球做圓周運動的向心力相同

C.兩衛(wèi)星繞地球做圓周運動的周期相同

D.以地球為參考系兩衛(wèi)星的動能相等

11.2021年5月22日，“天問一號”火星探測器所攜帶的“祝融號”火星車及其著陸組合

體成功到達火星表面。如圖是“天問一號”環(huán)繞火星變軌示意圖?！疤靻栆惶枴毕妊剀壍繧

繞火星做勻速圓周運動，再在A點開始變軌后進入環(huán)繞火星的橢圓軌道H運動。則“天

問一號“（）

軌道L-父、

/軌道n\

A.由軌道I進入軌道H需要在A點加速

B.在軌道II上A點的速度小于B點的速度

C.在軌道I上的運行周期小于在軌道H上的運行周期

D.在軌道I上經(jīng)過A點時的加速度大于在軌道II上經(jīng)過A點時的加速度

12.甲、乙兩顆地球衛(wèi)星，甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運行高度低于甲的運行高度，兩衛(wèi)

星軌道均可視為圓軌道。以下判斷正確的是（）

A.甲的角速度大于乙的角速度B.甲的線度大于乙的線度

C.甲的加速度大于乙的加速度D.甲的周期大于乙的周期

二、多選題

13.銀河系的恒星大約四分之一是雙星。某雙星由質(zhì)量不等的星體Si和&構(gòu)成，兩星

在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點。做勻速圓周運動，由天文觀察

測得其運動周期為T,S1到。點的距離為n，S2到。點的距離為r2,S1和S2間的距

離為r,且ri＞「2,已知引力常數(shù)為G,那么以下說法正確的是：（）

51的質(zhì)量為

GT2

47r之九

$2的質(zhì)量為

GT2

c.S的質(zhì)量小于S2的質(zhì)量

試卷第4頁，共6頁

D.雙星的總質(zhì)量一定，若雙星之間的距離增大，其轉(zhuǎn)動周期變小

14.科幻影片《流浪地球》中為了讓地球逃離太陽系，人們在地球上建造特大功率發(fā)動

機，使地球完成一系列變軌操作，其逃離過程可設(shè)想成如圖所示，地球在橢圓軌道I上

運行到遠日點尸變軌進入圓形軌道II,在圓形軌道II上運行一段時間后在P點時再次

加速變軌，從而最終擺脫太陽束縛。對于該過程，下列說法正確的是（）

A.地球在尸點通過向前噴氣減速實現(xiàn)由軌道I進入軌道n

B.若地球在I、II軌道上運行的周期分別為Ti、T2,則

C.地球在軌道I正常運行時（不含變軌時刻）經(jīng)過P點的加速度比地球在軌道H正常

運行（不含變軌時刻）時經(jīng)過P點的加速度大

D.地球在軌道I上過。點的速率比地球在軌道II上過P點的速率大

15.利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊,

目前地球同步衛(wèi)星的軌道半徑r約為地球半徑R的6.6倍，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，

若仍然用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的，則以下說法正確的是（）

A.同步衛(wèi)星的周期將變小B.同步衛(wèi)星的軌道半徑最小可為2R

C.地球自轉(zhuǎn)周期最小值約為8hD.地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為4h

三、解答題

16.如圖所示，嫦娥三號探測器在月球上著陸的最后階段為：當(dāng)探測器下降到距離月球

表面高度為/7時懸停一會兒，之后探測器由靜止自由下落，在重力（月球?qū)μ綔y器的重

力）作用下經(jīng)過f時落在月球表面上。已知月球半徑為R且無遠小于R,引力常數(shù)為G,

忽略月球自轉(zhuǎn)的影響。求：

（1）月球表面附近重力加速度g的大?。?/p>

（2）月球的密度夕；

（3）月球的第一宇宙速度vi是多大。

h

17.2011年7月11日23時41分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號丙運載火箭，

成功將“天鏈一號02星”送入太空。火箭飛行約26分鐘后，西安衛(wèi)星測控中心傳來的數(shù)

據(jù)表明，星箭分離，衛(wèi)星成功進入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。“天鏈一號02星”是我國第二顆

地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，又稱跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，由中國航天科技集團公司所屬

中國空間技術(shù)研究院為主研制。中繼衛(wèi)星被譽為“衛(wèi)星的衛(wèi)星“，是航天器太空運行的數(shù)

據(jù)“中轉(zhuǎn)站”，用于轉(zhuǎn)發(fā)地球站對中低軌道航天器的跟蹤測控信號和中繼航天器發(fā)回地面

的信息的地球靜止通信衛(wèi)星。

(1)已知地球半徑R,地球表面的重力加速度g,地球自轉(zhuǎn)周期7,那么“天鏈一號02

星”的軌道半徑是什么？

(2)某次有一個赤道地面基站發(fā)送一個無線電波信號，需要位于赤道地面基站正上方

的“天鏈一號02星”把該信號轉(zhuǎn)發(fā)到同軌道的一個航天器，如果航天器與“天鏈一號02

星''處于同軌道最遠可通信距離的情況下，航天器接收到赤道地面基站的無線電波信號

的時間是多少？已知地球半徑為R,地球同步衛(wèi)星軌道半徑為廣，無線電波的傳播速度

為光速c。

試卷第6頁，共6頁

4宇宙航行同步測試卷參考答案

1.B

【詳解】

由引力作為向心力可得

-Mmv24/

3——=m—=mro2)=mr——=ma

rrT

解得

4%2r3

GMGM

V=-----,co=-------，〃=n-

GMr

探測器在低軌道運行時，軌道半徑較小，線速度較大，角速度較大，周期較小，向心加速度

較大，B正確。

故選B。

2.D

【詳解】

ABC.“組合體”與“天和核心艙”運行的軌道相同，根據(jù)

-Mm4/

G——=mo)2r=m——r=ma

r2T2

可知，"組合體’'與"天和核心艙”運行的加速度相同，角速度相同，運行的周期相同，選項

ABC錯誤;

D.“組合體”比“天舟二號”貨運飛船質(zhì)量大，且運行半徑較大，則機械能大，選項D正確。

故選D。

3.A

【詳解】

A,發(fā)射軌道高于近地軌道的衛(wèi)星時，發(fā)射速度需要大于第一宇宙速度，故A正確;

B.尸、。均處于完全失重狀態(tài)。但由于軌道不同。由

GMm

——--二ma

r

則

GM

可知軌道半徑不同，加速度就不同，故B錯誤;

C.由牛頓第二定律有

答案第1頁，共11頁

可知，P的線速度較大，。的線速度較小，故c錯誤；

D.。如果加速會做離心運動，距離尸更遠，無法對接，故D錯誤。

故選A?

4.D

【詳解】

A.由引力作為向心力可得

同步衛(wèi)星B的運行周期為24h,C的軌道半徑大于B的軌道半徑，故運行周期大于24h,A

錯誤；

B.由引力作為向心力可得

「Mm

G——=ma

解得

衛(wèi)星C的軌道半徑最大，加速度最小，B錯誤;

CD.由引力作為向心力可得

A的軌道半徑最小，線速度最大，C的軌道半徑最大，線速度最小，C錯誤，D正確。

故選D。

5.D

答案第2頁，共11頁

【詳解】

A.“少年星一號”每天繞地球13圈，周期小于同步衛(wèi)星周期，不可能與地面相對靜止，A

錯誤；

BCD.由

Mm4萬2v2

可得

由于“少年星一號,，周期較小，故軌道半徑較小（離地高度小于3.6x104km）,可得線速度、

向心加速度較大，BC錯誤，D正確。

故選D。

6.C

【詳解】

A.“天問一號”到達火星位置時，已經(jīng)脫離地球的束縛，但沒有脫離太陽的束縛，因此發(fā)射

速度必須大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，A錯誤；

B.根據(jù)

GMm

廠2—mg

可得

r2

g火*

與g地=11%X(2)2xl0m/s2=4.4m/s2

火M地,女

B錯誤；

C.由于每隔26.3個月相遇一次,因此

(―-—)26.3=2^-

心T火

而

.=12月

整理得

限=22月

C正確;

答案第3頁，共11頁

D.根據(jù)開普勒第三定律

訶=聲

/火/地

可得

”2.2億公里

D錯誤。

故選C。

7.D

【詳解】

ABC.根據(jù)

GMm4/mR

k二.

M=pV

可知求火星密度，需要火星的公轉(zhuǎn)周期，同理求火星的第一宇宙速度和火星表面的重力加速

度，都需要用火星的公轉(zhuǎn)周期，故ABC錯誤；

D.物體靜止在火星兩極時，對地面的壓力大小等于物體受到的萬有引力，即

2=絆

1R2

在赤道時，物體跟著火星做勻速圓周運動，物體受到的萬有引力一部分提供物體的向心力，

所以物體對赤道的壓力小于萬有引力，為

^^7t2mRGMm4/mR

N。=F---5—=------5—

T2R2T2

則

47r2mR

T2

故D正確。

故選D。

8.B

【詳解】

根據(jù)

mv2

mg-

可得

答案第4頁，共11頁

?火_卜火R火'_

V地Ng地R地3

故選B。

9.D

【詳解】

A.在星球表面有

「Mm

mg=G下

所以有

陷&、4=2

g2M?R；105

A錯誤;

B.根據(jù)開普勒第三定律得

4=甲=3&

元一后一丁

B錯誤;

C.在星球表面有

廠Mmv2

G-z-=m——

R?R

所以有

五=呵=]

v2NM2R1布

C錯誤;

D.根據(jù)萬有引力公式得

___2

F2一M2r；~45

D正確。

故選D。

10.C

【詳解】

AC.兩衛(wèi)星相對于兩個大物體的中心基本保持靜止，因此繞地球做圓周運動的周期相等,

答案第5頁，共11頁

角速度相等，A錯誤，C正確;

B.根據(jù)向心力公式尸=m02r可知，半徑大的衛(wèi)星向心力較大。B錯誤；

D.處于4點上的衛(wèi)星做圓周運動的半徑比處于乙點上的衛(wèi)星大，所以處于4點上的衛(wèi)星

速度大，動能大，D錯誤。

故選Co

11.B

【詳解】

A.“天問一號”火星探測器由高軌道進入地軌道需要在遠火星點減速，選項A錯誤；

B.A點為遠火點，由開普勒第二定律可知，在軌道II上A點的速度小于8點的速度，選項

B正確；

C.“天問一號”在軌道I上的運行半徑大于在軌道II上的運行半徑，由開普勒第三定律可知,

在軌道I上的運行周期大于在軌道n上的運行周期，選項c錯誤；

Mm

D.由="也可知"天問一號”在軌道I上經(jīng)過A點時的加速度等于在軌道n上經(jīng)過A

點時的加速度，選項D錯誤。

故選B。

【詳解】

A.根據(jù)

乙的運行高度低于甲的運行高度，則甲的角速度小于乙的角速度，A錯誤;

B.根據(jù)

乙的運行高度低于甲的運行高度,甲的線度小于乙的線度，B錯誤;

C.根據(jù)

答案第6頁，共11頁

「Mm

G——=ma

解得

Mm

乙的運行高度低于甲的運行高度，甲的加速度小于乙的加速度，C錯誤;

D.根據(jù)

_Mm4/

解得

23

T_4/rr

GM

乙的運行高度低于甲的運行高度，甲的周期大于乙的周期，D正確。

故選D。

13.BC

【詳解】

AB.根據(jù)萬有引力提供向心力有

Grrum.(2下丫(2?丫

2=叫TTgT弓

得

412r2G

"GT2

4;小/q

m=

2GT92

故A錯誤，B正確；

C.根據(jù)萬有引力提供向心力有

CJITL22

---L"二叫①么=恤①丫2

有

m2rx

即半徑與其質(zhì)量成反比，因為可＞4，所以叫〈生，即S1質(zhì)量小于S2質(zhì)量，故C正確;

D.雙星總質(zhì)量

答案第7頁，共11頁

則雙星的總質(zhì)量一定，若雙星之間的距離增大，其轉(zhuǎn)動周期變大，選項D錯誤。

故選BC。

14.BD

【詳解】

A.地球在尸點通過向后噴氣加速實現(xiàn)由軌道I進入軌道II。A錯誤;

B.根據(jù)開普勒第三定律，地球在I軌道的半長軸小于II軌道的半徑，所以B正確;

C.地球的加速度由萬有引力提供，不管在哪個軌道，在P點的萬有引力相等，所以加速度

相等。C錯誤;

D.以太陽為圓心，。點到太陽的距離為半徑做圓軌道in,則軌道ni在。點的線速度小于軌

道I上。點的線速度，根據(jù)線速度公式v=—可知，軌道HI的線速度大于軌道II的線速

度，所以地球在軌道I上過。點的速率比地球在軌道n上過尸點的速率大。D正確。

故選BD?

15.ABD

【詳解】

A.地球的自轉(zhuǎn)周期變小，則其同步衛(wèi)星的周期變小。A正確;

B.同步衛(wèi)星的半徑最小時有

此時地球與兩衛(wèi)星間的連線相切,根據(jù)幾何關(guān)系有

—=2R

sin300

B正確;

CD.根據(jù)牛頓第二定律得

「Mm4/--「「Mm4%2

G-----=mx6.6R,G—=m^2R

(6.6R)2(24h)2

聯(lián)立解得

T=4h

答案第8頁，共11頁

C錯誤，D正確。

故選ABD。

3h

16.(1)g=~^~；(2)p=；(3)H=交恒

2兀GFR

【詳解】

(1)在月球表面附近做自由落體運動，在下落力的過程中則有

,12

h=2gr

解得月球表面附近的重力加速度為g=,2h

(2)不考慮自轉(zhuǎn)，萬有引力等于重力，對探測器則有

cMm

mg=G-^-

解得月球的質(zhì)量

2hR2

M=

M

根據(jù)密度「=解得月球密度

3

3h

P-------5—

2兀Gt?R

(3)對貼近月球表面附近的衛(wèi)星，萬有引力提供向心力，則有

m2=m—

R

解得月球的第一宇宙速度