7-4宇宙航行(2019人教版必修第二冊)(原卷版)

7.4宇宙航行課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級練培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過關(guān)練一、第一宇宙速度1．如圖所示，北京時間2021年10月16日，神舟十三號載人飛船成功對接天和核心艙構(gòu)成四艙組合體（還在原軌道上飛行）。此后，航天員王亞平成功出艙作業(yè)，成為中國女航天員太空行走第一人。下列說法正確的是（）A．對接前，核心艙處于平衡狀態(tài)B．對接前，為提高軌道高度飛船應(yīng)加速C．對接后，飛船的線速度大于第一宇宙速度D．對接后，空間站由于質(zhì)量增大，軌道半徑將明顯變小2．2022年11月29日，長征二號火箭順利發(fā)射神舟十五號載人飛船，飛船入軌后，與空間站進行了自主快速交會對接，完成我國宇航員首次太空在軌輪換。已知空間站近似繞地球做勻速圓周運動，離地面高度約為390km，則（）A．火箭點火加速上升時，航天員處于失重狀態(tài)B．交會對接時，飛船要與空間站保持在同一軌道并進行加速C．空間站的運行速度大于第一宇宙速度D．空間站的線速度大于地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度3．已知地球半徑為R，質(zhì)量為M，自轉(zhuǎn)角速度為，地面重力加速度為g，引力常量為G，地球同步衛(wèi)星的運行速度為v，則第一宇宙速度的值不可表示為（）A． B． C． D．4．（多選）中國“雪龍?zhí)枴蹦蠘O科考船上的科研人員，在經(jīng)過赤道時測量的重力加速度大小為g，到達南極后，在南極附近測得的重力加速度大小為，已知地球的自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G，假設(shè)地球是均勻球體。則下列說法正確的是（

）A．地球的密度為B．地球的半徑為C．地球的第一宇宙速度為D．若地球的自轉(zhuǎn)角速度變?yōu)樵瓉淼谋稌r，地球赤道上的物體對地面的壓力為零二、第二宇宙速度5．在研地球與月球間的繞行關(guān)系時，通常忽略其他天體對兩者的影響，此時地球與月球均繞兩者連線上的某點做勻速圓周運動。已知地球的質(zhì)量為月球質(zhì)量的81倍，地球的半徑為月球半徑的4倍，兩者均可看成球體，則下列說法正確的是（）A．地球?qū)υ虑虻娜f有引力大于月球?qū)Φ厍虻娜f有引力B．地球與月球的第一宇宙速度大小之比為9：2C．若兩者的距離一定，將月球上的礦產(chǎn)轉(zhuǎn)移到地球上，則兩者間的萬有引力變大D．要將航天器發(fā)射到離月球較近的區(qū)域進行探索，發(fā)射速度應(yīng)大于第二宇宙速度6．我國計劃2030年左右進行載人登月計劃，載人登月計劃的核心技術(shù)是“繞、落、回”，先繞月球運行，然后軟著陸到月球表面，最后從月球表面返回地球。已知月球的質(zhì)量只有地球質(zhì)量的，月球半徑為地球半徑的，地球表面的重力加速度為，引力常量為。下列說法正確的是（）A．月球表面的重力加速度約為6gB．登月火箭的發(fā)射速度應(yīng)大于C．飛船從高軌道變軌到低軌道時，機械能增大D．若知道飛船近月環(huán)繞的周期，就可以求出月球的密度7．如圖所示，我國火星探測器“天問一號”在地火轉(zhuǎn)移軌道1上飛行七個月后，進入近火點為400千米、遠火點為5.9萬千米的火星停泊軌道2，進行相關(guān)探測后將進入較低的軌道3開展科學(xué)探測。則探測器（）A．在軌道2上近火點減速可進入軌道3B．在軌道2上的周期比在軌道3上的周期小C．在軌道2上近火點的機械能比遠火點大D．從地球發(fā)射時的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之間8．如圖所示，牛頓在思考萬有引力定律時就曾設(shè)想，把物體從高山上O點以不同的速度v水平拋出，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠。如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星，則下列說法錯誤的是（）A．以v<7.9km/s的速度拋出的物體可能落在A點B．以7.9km/s<v<11.2km/s的速度拋出的物體可能沿C軌道運動，在遠地點的速率必小于7.9km/sC．以7.9km/s<v<11.2km/s的速度拋出的物體可能沿C軌道運動，在遠地點的速率可能超過7.9km/sD．以11.2km/s<v<16.7km/s的速度拋出的物體將脫離地球9．一宇宙飛行器從地面發(fā)射，經(jīng)過轉(zhuǎn)移軌道后，繞太陽系另一行星運行，若再經(jīng)過幾次變軌后，進入如圖所示的橢圓軌道I，然后在軌道上P點變軌進入圓軌道Ⅱ，已知萬有引力常量為G，則（）A．飛行器從地面發(fā)射的速度小于11.2km/sB．飛行器在P點從軌道I進入軌道Ⅱ時速度增加C．若測出飛行器在軌道Ⅱ上運行的周期和速率，可求該行星質(zhì)量D．若測出飛行器在軌道I經(jīng)過P點時的速率和到該行星中心的距離，可求該行星質(zhì)量三、第三宇宙速度10．（多選）我國自主研發(fā)的“天問一號”探測器在經(jīng)過3個月的環(huán)火運行后，2021年5月15日在火星烏托邦平原南部著陸并成功釋放“祝融號”火星車。截至2021年7月17日23時，“祝融號”火星車行駛里程己突破509米，樹立了我國深空探測新的里程碑。已知火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，火星的半徑約為地球半徑的。下列說法正確的是（）A．發(fā)射“天問一號”探測器的速度應(yīng)大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度B．“天問一號”探測器要離開環(huán)繞軌道著陸火星，則控制發(fā)動機應(yīng)點火加速C．著陸過程中“祝融號”火星車一直處于失重狀態(tài)D．“天問一號”探測器環(huán)繞火星運行的最大速度為地球第一宇宙速度的11．2020年7月，我國用長征運載火箭將“天問一號”探測器發(fā)射升空，探測器在星箭分離后，進入地火轉(zhuǎn)移軌道，如圖所示，2021年5月在火星烏托邦平原著陸。則探測器（）A．與火箭分離時的速度大于B．繞火星運行時在探測軌道上的運行周期最小C．繞火星運行時每次經(jīng)過P點時的動能相等D．繞火星運行時在不同軌道上與火星的連線每秒掃過的面積相等12．（多選）日地拉格朗日L2點是1772年數(shù)學(xué)家拉格朗日推導(dǎo)證明出：衛(wèi)星受太陽、地球兩大天體引力作用，能保持相對靜止編號為L2的那個點。拉格朗日L2點隨著地球圍繞太陽的公轉(zhuǎn)而移動，L2與太陽、地球三者在任何時間總在一條直線上。韋伯太空望遠鏡2021年12月25日發(fā)射升空，目前位于“拉格朗日2點”。下面說法正確的是（）A．韋伯太空望遠鏡在地球和太陽引力作用下處于平衡狀態(tài)B．韋伯太空望遠鏡圍繞太陽運動的線速度大于地球圍繞太陽運動的線速度C．韋伯太空望遠鏡向心加速度大于地球圍繞太陽運動的向心加速度D．韋伯太空望遠鏡發(fā)射升空時的發(fā)射速度要大于第三宇宙速度13．2020年7月23日，我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器，在中國文昌航天發(fā)射場，應(yīng)用長征五號運載火箭送入地火轉(zhuǎn)移軌道。為了節(jié)省燃料，我們要等火星與地球距離最近時發(fā)射探測器。已知火星距離地球最近時大約0.55億公里，信號傳輸速度大小為3×108m/s，由于距離遙遠，地球與火星之間的信號傳輸會有長時間的時延?？烧J為地球和火星在同一平面上、沿同一方向繞太陽做勻速圓周運動，火星的公轉(zhuǎn)周期約是地球公轉(zhuǎn)周期的1.9倍，如圖所示。請根據(jù)上述材料，結(jié)合所學(xué)知識，判斷下列說法正確的是（）A．地球的公轉(zhuǎn)線速度小于火星的公轉(zhuǎn)線速度B．當火星離地球最近時，地球上發(fā)出的指令需要約30分鐘到達火星C．在地球上A點發(fā)射探測器，探測器的發(fā)射速度一定要大于16.7km/sD．某時刻火星離地球最近，恰好是一個發(fā)射時機，則下一個發(fā)射時機需要再等約2.1年四、近地、同步衛(wèi)星14．（多選）已知地球半徑為，地球表面的重力加速度為，地球自轉(zhuǎn)周期為，地球同步衛(wèi)星距地面的高度為，則地球同步衛(wèi)星的線速度的大小可以表示為（）A． B．C． D．15．“羲和號”是我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星。如圖所示，該衛(wèi)星圍繞地球的運動視為勻速圓周運動，軌道平面與赤道平面接近垂直。衛(wèi)星每天在相同時刻，沿相同方向經(jīng)過地球表面A點正上方，恰好繞地球運行n圈。已知地球半徑為地軸R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球表面重力加速度為g，則“羲和號”衛(wèi)星軌道距地面高度為（

）A． B．C． D．16．如圖所示，圖中a、b、c分別為中國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”、中國空間站和地球同步衛(wèi)星?！棒撕吞枴边\行于高度為517km的太陽同步軌道，沿極地附近圓形軌道繞地球運行，中國空間站運行于高度約為389km、傾角為41.581°的軌道平面（可近似為圓面），地球同步衛(wèi)星運行于高度大約為36000km的赤道平面．則（）A．a(chǎn)的向心加速度比c的大B．a(chǎn)、b所受到的地球萬有引力大小相等C．三者軌道半徑的三次方與周期的二次方比值都不相等D．a(chǎn)的周期比c的大17．（多選）我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成?？臻g段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星A（GEO）、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星B（IGSO）和中圓地球軌道衛(wèi)星C（MEO）組成，如題圖所示。三類衛(wèi)星都繞地球做勻速圓周運動，其中衛(wèi)星B、C軌道共面，C離地高度為h，地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球半徑為R，軌道半徑rC<rB＝rA，地球表面重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．C的線速度大于A的線速度B．B的角速度大于C的角速度C．B離地高度為－RD．C的周期為18．（多選）如圖所示，衛(wèi)星A是2022年8月20日我國成功發(fā)射的遙感三十五號04組衛(wèi)星，衛(wèi)星B是地球同步衛(wèi)星，若它們均可視為繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星P是地球赤道上還未發(fā)射的衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星A的運行周期可能為48hB．衛(wèi)星B在6h內(nèi)轉(zhuǎn)動的圓心角是45°C．衛(wèi)星A的線速度大于衛(wèi)星B的線速度D．衛(wèi)星B的向心加速度大于衛(wèi)星P隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度19．如圖所示，宇航員在半徑為R，質(zhì)量分布均勻的某星球表面，有一傾角為θ的斜坡。以初速度v0從斜坡頂端A點水平拋出一個小球，測得經(jīng)過時間t，小球落在斜坡上的B點。（1）該星球表面附近的重力加速度g；（2）小球落到斜坡上時的速度大小v；（3）在該星球表面發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，繞該星球表面做勻速圓周運動，求運動周期T。五、雙星問題20．如圖所示，兩顆星組成的雙星，在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的點做周期相同的勻速圓周運動?，F(xiàn)測得兩顆星之間的距離為L，質(zhì)量之比為，下列說法中正確的是（）A．、做圓周運動的線速度之比為 B．、做圓周運動的角速度之比為3：2C．做圓周運動的半徑為L D．做圓周運動的半徑為L21．“雙星系統(tǒng)”由相距較近的星球組成，每個星球的半徑均遠小于兩者之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠離其他天體，它們在彼此的萬有引力作用下，繞某一點O做勻速圓周運動。如圖所示，某一雙星系統(tǒng)中A星球的質(zhì)量為m1，B星球的質(zhì)量為m2，它們球心之間的距離為L，引力常量為G，則下列說法正確的是（）A．B星球的軌道半徑為B．A星球運行的周期為C．A星球和B星球的線速度大小之比為m1:m2D．若在O點放一個質(zhì)點，則它受到兩星球的引力之和一定為零22．在地月系統(tǒng)中，若忽略其他星球的影響，可以將月球和地球看成在引力作用下都繞它們連線上的某點做勻速圓周運動，我們稱為“模型一”，月球運行的周期記為；但在近似處理問題時，常常認為月球是繞地心做圓周運動，我們稱為“模型二”，月球繞地心做圓周運動的的運行周期記為。已知月球和地球的質(zhì)量分別為m和M，則為（

）A． B． C． D．23．（多選）宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)，設(shè)某雙星系統(tǒng)繞其連線上的O點做勻速圓周運動，如圖所示，若AO<OB，則（）A．星球A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量B．星球A的向心力大于B的向心力C．星球A的線速度小于B的線速度D．雙星的總質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動周期越大24．（多選）宇宙中兩顆相距很近的恒星常常組成一個雙星系統(tǒng)，它們以相互間的萬有引力彼此提供向心力，而使它們繞著某一共同的圓心做勻速圓周運動，若已知它們的運轉(zhuǎn)周期為T，這兩恒星到某一共同圓心的距離分別為和。則關(guān)于這兩顆恒星的說法正確的是（）A．這兩顆恒星的質(zhì)量之比等于m1：m2=R1：R2B．這兩顆恒星的質(zhì)量之和為C．其中必有一顆恒星的質(zhì)量為D．這兩顆恒星勻速圓周運動的線速度大小之比為v1：v2=R2：R1六、衛(wèi)星發(fā)射及變軌問題25．如圖所示，為環(huán)繞地球運轉(zhuǎn)的航天器在變軌時，由低軌道升到高軌道時的變軌示意圖。航天器先在圓形軌道1的A點加速后，進入到橢圓軌道2運行，當航天器運行到橢圓軌道2的遠地點B時，再次加速而進入到圓軌道3而完成變軌運動。設(shè)：航天器在圓軌道1勻速運轉(zhuǎn)時的速率為；靠慣性在橢圓軌道2運行時通過A、B兩點時的速率分別為和；在圓軌道3勻速運轉(zhuǎn)時的速率為。那么以下判斷正確的是（）A． B．C． D．26．（多選）我國研制的“嫦娥三號”月球探測器于2013年12月1日發(fā)射成功，并成功在月球表面實現(xiàn)軟著陸．探測器首先被送到距離月球表面高度為H的近月軌道做勻速圓周運動，之后在軌道上的A點實施變軌，使探測器繞月球做橢圓運動，當運動到B點時繼續(xù)變軌，使探測器靠近月球表面，當其距離月球表面附近高度為h（）時開始做自由落體運動，探測器攜帶的傳感器測得自由落體運動時間為t，已知月球半徑為R，萬有引力常量為G。則下列說法正確的是（）A．“嫦娥三號”的發(fā)射速度小于第一宇宙速度B．探測器在近月圓軌道和橢圓軌道上的周期相等C．“嫦娥三號”在A點變軌時，需減速才能從近月圓軌道進入橢圓軌道D．月球的平均密度為27．（多選）2018年4月2日，遨游太空6年多的“天宮一號”在中國航天人的實時監(jiān)測和全程跟蹤下，告別太空后再次進入大氣層，最終落入太平洋?！疤鞂m一號”的“回家之路”可簡化為圖示模型，“天宮一號”在遠地軌道1做圓周運動，近地過程中先經(jīng)過橢圓軌道2，然后在近地圓軌道3運行，最終進入大氣層。軌道1和2相切于P點，軌道2和3相切于Q點。下列說法正確的是（）A．“天宮一號”在P點的速度可能大于在Q點的速度B．“天宮一號”從軌道2變軌到軌道3要減速C．“天宮一號”在軌道1上P點的加速度大于在軌道2上P點的加速度D．“天宮一號”在軌道2上Q點的加速度等于在軌道3上Q點的加速度28．（多選）某衛(wèi)星發(fā)射過程的情景圖如圖所示，軌道1為橢圓，軌道2為圓周，兩軌道相切于P點，Q點在地面附近，地球的半徑為R，衛(wèi)星的質(zhì)量為m，衛(wèi)星經(jīng)過Q點時的線速度大小為，P點到地球表面的距離為2R。已知衛(wèi)星的勢能，其中r為衛(wèi)星到地心的距離，M為地球的質(zhì)量，G為引力常量，則下列說法正確的是（

）A．B．衛(wèi)星在軌道1上運行經(jīng)過P點時的線速度大小C．衛(wèi)星在軌道2上運行的周期為衛(wèi)星在軌道1上運行周期的倍D．衛(wèi)星從軌道1上的P點變軌到軌道2的過程中，發(fā)動機做的功為培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練29．如圖所示，兩顆衛(wèi)星A、B質(zhì)量相等，衛(wèi)星A繞地球運動的軌跡為圓，衛(wèi)星B繞地球運動的軌跡為橢圓，軌跡在同一個平面內(nèi)且相切于P點，則（）A．衛(wèi)星B的周期比A的大B．兩衛(wèi)星在P點的速度大小相等C．衛(wèi)星B在P點的速度小于7.9km/sD．兩衛(wèi)星的機械能相等30．如圖為同一平面內(nèi)繞地球的三個衛(wèi)星軌道示意圖，Ⅰ、Ⅲ為圓軌道，Ⅱ為橢圓軌道，Ⅲ的半徑與Ⅱ的半長軸相等，且Ⅲ與Ⅱ相交于M點，Ⅰ與Ⅱ相切于N點。三顆不同的衛(wèi)星A、B、C正沿軌道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ穩(wěn)定運行，則（）A．A、B經(jīng)過N點時的向心力一定相同 B．A、B的速度可能等大C．A的向心加速度比C小 D．C的公轉(zhuǎn)周期比B大31．2022年12月4日20時09分，神舟十四號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸，三名航天員安全返回。如題圖為質(zhì)量為m的神舟十四號飛船成功對接于空間站畫面，此時飛船與空間站相對靜止，共