專題13-火星探測(cè)-高考物理萬(wàn)有引力與航天常用模型(原卷版)

高考物理《萬(wàn)有引力與航天》常用模型最新模擬題精練專題13.火星探測(cè)一．選擇題1.（2023山東濰坊期末）火星的半徑是地球半徑的二分之一，質(zhì)量為地球質(zhì)量的十分之一，忽略星球自轉(zhuǎn)影響，地球表面重力加速度g=10m/s2。假定航天員在火星表面做了如下實(shí)驗(yàn)：一個(gè)固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個(gè)直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，從B點(diǎn)脫離后做平拋運(yùn)動(dòng)，1s后與傾角為45°的斜面垂直相碰。已知半圓形管道的半徑R=5m，小球可看作質(zhì)點(diǎn)且質(zhì)量m=5kg。則（）A.火星表面重力加速度大小為2.5m/s2B.小球在斜面上的相碰點(diǎn)C與B點(diǎn)的水平距離為4mC.小球經(jīng)過(guò)管道的A點(diǎn)時(shí)，對(duì)管壁的壓力為116ND.小球經(jīng)過(guò)管道的B點(diǎn)時(shí)，對(duì)管壁的壓力為66N2.．（2023重慶涪陵重點(diǎn)高中質(zhì)檢）中國(guó)行星探測(cè)任務(wù)名稱為“天問(wèn)系列”，首次火星探測(cè)任務(wù)被命名為“天問(wèn)一號(hào)”。若已知“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在距離火星中心為的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期為?；鹦前霃綖?，自轉(zhuǎn)周期為。引力常量為，若火星與地球運(yùn)動(dòng)情況相似，下列說(shuō)法正確的是（）A．火星的質(zhì)量為B．火星表面兩極的重力加速度為C．“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器環(huán)繞速度為D．火星的同步衛(wèi)星距離星球表面高度為3.（2022山東淄博二模）中國(guó)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器著陸火星，為下一步實(shí)現(xiàn)火星采樣返回打下了重要基礎(chǔ)。已知“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在火星停泊軌道運(yùn)行時(shí)，探測(cè)器到火星中心的最近和最遠(yuǎn)距離分別為280km和5.9×104km，探測(cè)器的運(yùn)行周期為2個(gè)火星日（一個(gè)火星日的時(shí)間可近似為一個(gè)地球日時(shí)間），萬(wàn)有引力常量為6.67×10-11N·m2/kg2，通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出火星的（）

A.半徑B.質(zhì)量C.密度 D.表面的重力加速度4.（2022山東濟(jì)南5月模擬）2021年5月15日，我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器天問(wèn)一號(hào)降落火星?？紤]到時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)限制，科學(xué)家們計(jì)算出地球探測(cè)器到火星的最佳軌道只有一條，那就是外切于地球公轉(zhuǎn)軌道同時(shí)內(nèi)切于火星公轉(zhuǎn)軌道的橢圓軌道。該軌道只有在地球與火星相對(duì)位置滿足合適條件的時(shí)候發(fā)射探測(cè)器才能實(shí)現(xiàn)，這個(gè)相對(duì)合適的位置所對(duì)應(yīng)的發(fā)射時(shí)間段稱為發(fā)射窗口。下列四幅圖中地球與火星的相對(duì)位置可能滿足發(fā)射窗口的是（）A. B. C. D.5.（2022湖北武漢武昌區(qū)5月模擬）2021年5月15日中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)成功著陸，在火星上首次留下中國(guó)印跡，邁出了中國(guó)星際探測(cè)征程的重要一步?！疤靻?wèn)一號(hào)”探測(cè)器需要通過(guò)霍曼轉(zhuǎn)移軌道從地球發(fā)送到火星，地球軌道和火星軌道看成圓形軌道，此時(shí)霍曼轉(zhuǎn)移軌道是一個(gè)近日點(diǎn)M和遠(yuǎn)日點(diǎn)P分別與地球軌、道、火星軌道相切的橢圓軌道（如圖所示）。在近日點(diǎn)短暫點(diǎn)火后，“天問(wèn)一號(hào)”進(jìn)入霍曼轉(zhuǎn)移軌道，接著“天問(wèn)一號(hào)”沿著這個(gè)軌道直至抵達(dá)遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，再次點(diǎn)火進(jìn)入火星軌道。已知地球公轉(zhuǎn)周期為1年，火星軌道半徑R是地球軌道半徑r的k倍，地球、火星、“天問(wèn)一號(hào)”運(yùn)行方向都為圖中逆時(shí)針?lè)较?。若只考慮太陽(yáng)對(duì)“天問(wèn)一號(hào)”的作用力，下列說(shuō)法正確的是（）

A.兩次點(diǎn)火時(shí)噴氣方向都與運(yùn)動(dòng)方向相同B.“天問(wèn)一號(hào)”與太陽(yáng)的連線相同時(shí)間內(nèi)在地球軌道上掃過(guò)的面積等于在火星軌道上掃過(guò)的面積C.“天問(wèn)一號(hào)”在霍曼轉(zhuǎn)移軌道上近日點(diǎn)的速度比在火星軌道上的速度小D.“天問(wèn)一號(hào)”沿霍曼轉(zhuǎn)移軌道從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至P點(diǎn)所用的時(shí)間為年6.（2022陜西寶雞陳倉(cāng)區(qū)二模）“天問(wèn)一號(hào)”從地球發(fā)射后，在如圖甲所示的P點(diǎn)沿地火轉(zhuǎn)移軌道到Q點(diǎn)，再依次進(jìn)入如圖乙所示的調(diào)相軌道和停泊軌道，則天問(wèn)一號(hào)（）

A.發(fā)射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間B.從P點(diǎn)轉(zhuǎn)移到Q點(diǎn)的時(shí)間小于6個(gè)月C.在環(huán)繞火星的停泊軌道運(yùn)行的周期比在調(diào)相軌道上小D.在地火轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度均大于地球繞太陽(yáng)的速度7.（2022安徽巢湖一中等十校聯(lián)盟最后一卷）中國(guó)航天“超級(jí)2021”，再創(chuàng)航天紀(jì)錄。這一年，“天和”核心艙一飛沖天，中國(guó)正式邁入空間站時(shí)代，“天問(wèn)一號(hào)”火星著陸，“羲和號(hào)”實(shí)現(xiàn)中國(guó)太陽(yáng)探測(cè)零的突破，......，長(zhǎng)征系列火箭立下汗馬功勞，無(wú)數(shù)航天人接力探索，成就了這史無(wú)前例的航天大年！已知重力加速度，地球半徑，引力常量。下列選項(xiàng)中錯(cuò)誤的是（）A.距地面400km高的“天和”核心艙繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期小于24小時(shí)B.“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器在繞火星的某個(gè)橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)，在近火點(diǎn)的速率大于遠(yuǎn)火點(diǎn)C.“羲和號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射速度一定大于第三宇宙速度D.某一長(zhǎng)征運(yùn)載火箭在發(fā)射時(shí)，若噴出一定質(zhì)量氣體的速度越大，則火箭獲得的速度越大8.（2022廣州培正中學(xué)三模）2021年5月我國(guó)研制的“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器著陸火星，巡視器與環(huán)繞器分離。如圖為“天問(wèn)一號(hào)”發(fā)射過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖，虛線為衛(wèi)星的橢圓轉(zhuǎn)移軌道，將火星與地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為在同一平面、沿同一方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是（）A.天問(wèn)一號(hào)的發(fā)射速度大于7.9km/s小于11.2km/sB.天問(wèn)一號(hào)在轉(zhuǎn)移軌道上遠(yuǎn)日點(diǎn)的線速度小于地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的線速度C.火星公轉(zhuǎn)的向心加速度大于地球公轉(zhuǎn)的向心加速度D.天問(wèn)一號(hào)從地球飛到火星軌道的時(shí)間為地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期的一半9.(2022云南名校聯(lián)考)2021年5月15日,我國(guó)“天問(wèn)”一號(hào)火星探測(cè)器在火星上成功軟著陸，這是我國(guó)航天事業(yè)又一個(gè)具有里程碑意義的進(jìn)展，圖中甲、乙是“天問(wèn)”一號(hào)著陸器的運(yùn)動(dòng)示意圖，關(guān)于“天問(wèn)”一號(hào)探測(cè)器的發(fā)射和著陸，下列說(shuō)法正確的是A.著陸器按如圖甲的樣子沿箭頭方向飛向火星比按如圖乙更能有效減速B.火星探測(cè)器的發(fā)射速度在第一宇宙速度至第二宇宙速度之間C.著陸器向火星著陸的過(guò)程中使用降落傘，說(shuō)明火星上有大氣層D.盡管地球距火星非常遙遠(yuǎn)，科學(xué)家們還是可以同步操控火星著陸器著陸10.（2022江蘇南京寧海中學(xué)4月模擬）2020年7月23日，我國(guó)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)，用長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭成功發(fā)射我國(guó)首枚火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”。發(fā)射后“天問(wèn)一號(hào)”在地火轉(zhuǎn)移軌道飛行7個(gè)月后，到達(dá)火星附近，通過(guò)“剎車”完成火星捕獲，進(jìn)入環(huán)火軌道，然后進(jìn)行多次變軌，進(jìn)入近火圓軌道，最終在2021年5月15日成功著陸火星表面。如圖為“天問(wèn)一號(hào)”環(huán)繞火星變軌示意圖，已知火星的直徑約為地球的，質(zhì)量約為地球的，下列說(shuō)法正確的是（）

A.火星表面的重力加速度大于，火星的第一宇宙速度大于B.“天問(wèn)一號(hào)”在軌道3上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大于在軌道1上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度C.“天問(wèn)一號(hào)”在軌道1上A點(diǎn)的加速度小于在軌道2上A點(diǎn)的加速度D.“天問(wèn)一號(hào)”在軌道1上經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的機(jī)械能大于在軌道2上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的機(jī)械能11.（2022云南師大附中質(zhì)檢）2021年5月22日10點(diǎn)40分，中國(guó)火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”的火星車祝融號(hào)著陸火星表面。設(shè)想未來(lái)某天人類乘坐載人飛船到火星上開展科學(xué)實(shí)驗(yàn):在距火星表面附近h處無(wú)初速釋放一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間t落至火星。已知火星的半徑為R、引力常量為G,忽略火星自轉(zhuǎn)，下列說(shuō)法正確的是A.火星表面加速度為B.火星的平均密度為C.火星的第一字宙速度為D.宇宙飛船繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期不小于12.（2022安徽合肥聯(lián)考）火星——地球的“孿生兄弟”同樣有南極、北極，同樣有高山、峽谷，同樣有白云、塵暴和龍卷風(fēng)，同樣是四季分明，甚至連一天的時(shí)間都差不多。若認(rèn)為火星與地球自轉(zhuǎn)周期相同，地球的質(zhì)量為火星質(zhì)量的10倍，關(guān)于地球和火星各自的同步衛(wèi)星下列判斷正確的是A.地球的同步衛(wèi)星角速度大B.地球的同步衛(wèi)星線速度大C.火星的同步衛(wèi)星向心加速度大D.火星的同步衛(wèi)星軌道半徑大13.（2021江蘇四市5月調(diào)研）2021年2月10日，在歷經(jīng)近7個(gè)月的太空飛行后，我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”成功“太空剎車”，順利被火星捕獲，進(jìn)入環(huán)火星軌道。已知第二宇宙速度v=，M為行星質(zhì)量，R為行星半徑。地球第二宇宙速度為11.2km/s，火星的半徑約為地球半徑的1/2，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/9，則“天問(wèn)一號(hào)”剎車后相對(duì)于火星的速度不可能為A．6km/sB．5km/sC．4km/sD．3km/s14.（2021青島模擬）征途漫漫，星河璀璨，2021年2月10日，“天問(wèn)一號(hào)”成功被火星捕獲，進(jìn)入環(huán)火軌道。探測(cè)器被火星俘獲后經(jīng)過(guò)多次變軌才能在火星表面著陸。若探測(cè)器在半徑為r的軌道1上繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能為Ek，變軌到軌道2上做圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能增加了△E，則軌道2的半徑為A．B．C．D．15（2021年高考物理重慶實(shí)戰(zhàn)猜題卷）.中國(guó)行星探測(cè)任務(wù)命名為“天問(wèn)系列”，首次火星探測(cè)任務(wù)命名為“天問(wèn)一號(hào)”。1925年德國(guó)物理學(xué)家瓦爾特·霍曼提出了一種相對(duì)節(jié)省燃料的從地球飛往火星的方案，其基本構(gòu)想是在地球上將火星探測(cè)器發(fā)射后，探測(cè)器立即被太陽(yáng)引力俘獲，以太陽(yáng)為焦點(diǎn)沿橢圓軌道b運(yùn)動(dòng)，到達(dá)火星。橢圓軌道b分別與地球公轉(zhuǎn)軌道a、火星公轉(zhuǎn)軌道c相切，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.依照霍曼的猜想，火星探測(cè)器的發(fā)射速度應(yīng)大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度B.探測(cè)器登陸火星需要先進(jìn)入火星公轉(zhuǎn)軌道c，則探測(cè)器在橢圓軌道的遠(yuǎn)日點(diǎn)處需要加速變軌C.若探測(cè)器沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，探測(cè)器在遠(yuǎn)日點(diǎn)處的加速度比火星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的加速度大D.火星探測(cè)器沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)軌道半長(zhǎng)軸的立方與公轉(zhuǎn)周期的平方的比值小于火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)軌道半長(zhǎng)軸的立方與公轉(zhuǎn)周期的平方的比值16．(2021山東棗莊4月二模)北京時(shí)間2021年2月19日4時(shí)55分，美國(guó)“毅力號(hào)”火星車成功登陸火星?！翱罩衅鹬貦C(jī)”和“毅力號(hào)”火星車組合體到達(dá)著陸點(diǎn)上空20m處后，“空中起重機(jī)”保持大小為0.75m／s的速度豎直下降，同時(shí)，在著陸點(diǎn)上空20m處時(shí)，以相對(duì)“空中起重機(jī)”大小也為0.75m／s的速度立即(時(shí)間很短，可忽略)豎直向下釋放火星車；當(dāng)全長(zhǎng)為7.6m的吊索完全釋放后，組合體又立即(時(shí)間很短，可忽略)共同以0.75m／s的速度下降，直到火星車著陸，然后斷開吊索，“空中起重機(jī)”飄離。設(shè)火星質(zhì)量是地球質(zhì)量的p倍，火星半徑是地球半徑的q倍，地球表面重力加速度為g，引力常量為G。假設(shè)工作中組合體(含燃料)的總質(zhì)量M保持不變，不考慮下降過(guò)程中重力的變化，工作時(shí)噴出的氣體密度為，“空中起重機(jī)”共四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)噴口截面為S；下列說(shuō)法正確的是A．火星表面的重力加速度大小為B．勻速豎直下降的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)噴出氣體相對(duì)火星表面的速度大小為C．從火星車剛被釋放直到火星車著陸的整個(gè)過(guò)程中，空中起重機(jī)下降的時(shí)間約為16.5sD．從火星車剛被釋放直到火星車著陸的整個(gè)過(guò)程中，吊索的拉力始終保持不變17．（2020江蘇鎮(zhèn)江期末）圖是火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道，M、N、P是火星依次經(jīng)過(guò)的三位置，F(xiàn)1、F2為橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)．火星由M到N和由N到P的過(guò)程中，通過(guò)的路程相等，火星與太陽(yáng)中心的連線掃過(guò)的面積分別為S1和S2．己知由M到N過(guò)程中，太陽(yáng)的引力對(duì)火星做正功．下列判斷正確的是A．太陽(yáng)位于焦點(diǎn)F1處B．S1>S2C．在M和N處，火星的動(dòng)能EkM