人教版物理必修二第六章第五节宇宙航行同步训练A卷

人教版物理必修二第六章第五节宇宙航行同步训练A卷
姓名:________ 班级:________ 成绩:________
一、选择题（共计15题） (共15题；共30分)
1. （2分）北京时间10月31日17时28分，嫦娥一号卫星成功实施第三次近地点变轨后，顺利进入地月转移轨道，开始飞向月球．在第三次近地点变轨时，它的最高速度可达（）
A . 7.9km/s
B . 10km/s
C . 16.7km/s
D . 3×105km/s
2. （2分）使物体脱离行星的引力束缚，不再绕该行星运行，从行星表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，行星的第二宇宙速度与第一宇宙速度的关系是已知某行星的半径为地球半径的三倍，即，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度的不计其他行星的影响，已知地球的第一宇宙速度为，则该行星的第二宇宙速度为（）
A .
B .
C .
D .
3. （2分） (2020高一下·平桂月考) 关于三个宇宙速度，以下说法错误的是（）
A . 第一宇宙速度是人造地球卫星的最大环绕速度
B . 第一宇宙速度是人造地球卫星的地面最小发射速度
C . 当飞船的地面发射速度等于或大于11.2km/s，它会绕月球运动
D . 当飞船的地面发射速度等于或大于16.7km/s，它会飞到太阳系以外运动
4. （2分） (2020高二下·天津期末) 我国月球探测活动的第一步“绕月”工程和第二步“落月”工程已按
计划在2013年以前顺利完成。

假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0 ，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道I运动，到达轨道的A点。

点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道III绕月球作圆周运动。

下列判断正确的是（）
A . 飞船在轨道I上的运行速率
B . 飞船在A点处点火变轨时，动能增大
C . 飞船沿椭圆轨道从A到B运行的过程中机械能增大
D . 飞船在椭圆轨道上B点的速度大于月球的第一宇宙速度
5. （2分） 2012年6月24日，航天员刘旺手动控制“神舟九号”飞船完成与“天宫一号”的交会对接，形成组合体绕地球做匀速圆周运动，轨道高度为340km.。

测控通信由两颗在地球同步轨道运行的“天链一号”中继卫星、陆基测控站、测量船，以及北京飞控中心完成．根据以上信息和你对航天相关知识的理解，下列描述正确的是（）
A . 组合体匀速圆周运动的周期一定大于地球的自转周期。

B . 组合体匀速圆周运动的线速度一定大于第一宇宙速度。

C . 组合体匀速圆周运动的角速度大于“天链一号”中继卫星的角速度
D . “神舟九号”从低轨道必须减速才能与“天宫一号”的交会对接
6. （2分）(2020·天津模拟) 2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面。

着陆前的部分运动过程简化如下：在距月面15km高处绕月做匀速圆周运动，然后减速下降至距月面100m处悬停，再缓慢降落到月面。

己知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为1.7×103km，由上述条件不能估算出（）
A . 月球质量
B . 月球表面的重力加速度
C . 探测器在15km高处绕月运动的周期
D . 探测器悬停时发动机产生的推力
7. （2分） (2018高一下·黄石期中) 如图为宇宙中一恒星系的示意图，A为该星系的一颗行星，它绕中央恒星O运行轨道近似为圆，天文学家观测得到A行星运动的轨道半径为r，周期为T．长期观测发现，A行星实际运动的轨道与圆轨道总有一些偏离，且周期每隔t时间发生一次最大偏离，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A 行星外侧还存在着一颗未知的行星B（假设其运动轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同），它对A行星的万有引力引起A轨道的偏离，由此可推测未知行星B的运动轨道半径为（）
A .
B .
C .
D .
8. （2分） 2011年中俄曾联合实施探测火星计划，由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器与俄罗斯研制的“福布斯﹣土壤”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星．由于火箭故障未能成功，若发射成功，且已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的．下列关于火星探测器的说法中正确的是（）
A . 发射速度只要大于第一宇宙速度即可
B . 发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C . 发射速度应大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度
D . 火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的
9. （2分）卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为7.9km/s，此速度叫做（）
A . 第一宇宙速度
B . 第二宇宙速度
C . 第三宇宙速度
D . 逃逸速度
10. （2分） (2020高三上·珠海月考) 如图，虚线I、Ⅱ、Ⅲ分别表示地球卫星的三条轨道，其中轨道I为近地环绕圆轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道，轨道Ⅲ为脱离轨道，a、b、c三点分别位于三条轨道上，b点为轨道Ⅱ的远地点，b、c点与地心的距离均为轨道I半径的2倍，则（）
A . 卫星在轨道Ⅱ的运行周期与轨道I的相同
B . 卫星经过a点的速率为经过b点的倍
C . 卫星在a点的加速度大小为在b点的4倍
D . 质量相同的卫星在b点的机械能等于在c点的机械能
11. （2分） (2015高一下·洛阳期中) 如图所示，某人造卫星在完成实验任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示，关于该卫星的运动，下列说法中正确的有（）
A . 在轨道Ⅱ上由A到B，地球对卫星的引力做正功
B . 在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期
C . 在轨道Ⅱ上经过A时的动能大于在轨道Ⅰ上经过A时的动能
D . 在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度
12. （2分） (2018高三上·丰台期末) 2017年9月12日，天舟一号货运飞船顺利完成了与天宫二号空间实验室的自主快速交会对接，在对接前的某段时间内，若天宫二号和天舟一号分别处在不同的圆形轨道上逆时针运行，如图所示，下列说法正确的是（）
A . 天宫二号的运行速率大于天舟一号的运行速率
B . 天宫二号的运行周期大于天舟一号的运行周期
C . 天宫二号的向心加速度大于天舟一号的向心加速度
D . 天舟一号适当减速才可能与天宫二号实线对接
13. （2分）(2019·昆明月考) 如图所示，A、B两颗恒星分别绕他们连线上某一点做匀速圆周运动，我们通常称之为“双星系统”，A的质量为B的2倍，忽略其他星球对二者的引力，下列说法正确的是（）
A . 恒星A的向心加速度是B的一半
B . 恒星A的线速度是B的2倍
C . 恒星A的公转周期是B的一半
D . 恒星A的动能是B的2倍
14. （2分）(2017·平遥模拟) 目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小．若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是（）
A . 卫星的动能逐渐减小
B . 由于地球引力做正功，引力势能一定减小
C . 于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变
D . 卫星克服气体阻力做的功小于动能的增加
15. （2分） (2019高一下·阜阳月考) “三号卫星”的工作轨道为地球同步轨道，离地高度为h，设地球半径为R，则关于地球赤道上静止的物体、地球近地环绕卫星和“三号卫星”的有关物理量下列说法中正确的是（）
A . 赤道上物体与“三号卫星”的线速度之比为
B . 近地卫星与“三号卫星”的角速度之比为
C . 近地卫星与“三号卫星”的周期之比为
D . 赤道上物体与“三号卫星”的向心加速度之比为
二、填空题（共计5题） (共5题；共10分)
16. （2分） (2019高一下·孝感期中) 在电影短片《登陆阿尔法46号星球》中，宇航员尤利·列农找到了木星的阿尔法46号卫星，他驾驶宇宙飞船飞近并进入靠近该卫星表面的圆形轨道绕行数圈后，成功着陆。

飞船上备有以下实验器材：精确秒表一个，已知质量为m的物体一个，弹簧测力计一个。

已知宇航员测得飞船在该卫星表面的圆形轨道上绕行N圈的时间为t，安全着陆后，用弹簧秤测得物体的重力为F。

依据测量数据，可求出该卫星的半径R表达式为________，该卫星质量M表达式为________。

17. （2分）若地球第一宇宙速度近似等于8km/s，某人造地球卫星离地面的高度等于地球半径，则它绕地球运行的速率为________km/s．物体在月球表面上所受重力约为地球表面所受重力的1/6，月球半径约为地球半径的1/4，那么月球的第一宇宙速度为________．
18. （2分）(2020·徐汇模拟) 地球赤道上有一物体随地球的自转，向心加速度为a1 ，近地卫星的向心加速度为a2 ，地球的同步卫星向心加速度为a3 ，设地球表面的重力加速度为g，则a2________a3 ，
a1________g．（选填“大于”、“小于”或“等于”）
19. （2分）地球半径为R ，卫星A、B均环绕地球做匀速圆周运动，其中卫星A以第一宇宙速度环绕地球运动，卫星B的环绕半径为4R ，则卫星A与卫星B的速度大小之比为________；周期之比为________。

20. （2分）两个靠得很近的天体，离其它天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图所示。

已知双星的质量为和，它们之间的距离为，引力常量为G，双星中质量为的天体运行轨道半径 =________,运行的周期
=________。

三、计算题（共计5题） (共5题；共65分)
21. （15分） (2019高一下·北京期中) 2017年4月20日19时41分天舟一号货运飞船在文昌航天发射中心由长征七号遥二运载火箭成功发射升空。

22日12时23分，天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成首次自动交会对接。

中国载人航天工程已经顺利完成“三步走”发展战略的前两步，中国航天空间站预计2022年建成。

建成后的空间站绕地球做匀速圆周运动。

已知地球质量为M，空间站的质量为m0 ，轨道半径为r0 ，引力常量为G，不考虑地球自转的影响。

（1）求空间站线速度v0的大小；
（2）宇航员相对太空舱静止站立，应用物理规律推导说明宇航员对太空舱的压力大小等于零；
（3）规定距地球无穷远处引力势能为零，质量为m的物体与地心距离为r时引力势能为Ep=- 。

由于太空中宇宙尘埃的阻力以及地磁场的电磁阻尼作用，长时间在轨无动力运行的空间站轨道半径慢慢减小到r1（仍可看作匀速圆周运动），为了修正轨道使轨道半径恢复到r0 ，需要短时间开动发动机对空间站做功，求发动机至少做多少功。

22. （10分） (2017高一下·榆社期中) 如图所示，A是地球的同步卫星．另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h．已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心．
（1）求卫星B的运行角速度；
（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多少时间，他们相距最远？
23. （15分） (2020高三上·湖北月考) 宇宙空间有两颗相距较远、中心距离为d的星球A和星球B。

在星球A上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，如图（a）所示，P由静止向下运动，其加速度
a与弹簧的压缩量x间的关系如图（b）中实线所示。

在星球B上用完全相同的弹簧和物体P完成同样的过程，其a-x关系如图（b）中虚线所示。

已知两星球密度相等。

星球A的质量为m0 ，引力常量为G。

假设两星球均为质量均匀分布的球体。

（1）求星球A和星球B的表面重力加速度的比值；
（2）若将星球A看成是以星球B为中心天体的一颗卫星，求星球A的运行周期T1；
（3）若将星球A和星球B看成是远离其他星球的双星模型，这样算得的两星球做匀速圆周运动的周期为T2。

求此情形中的周期T2与上述第(2)问中的周期T1的比值。

24. （10分） (2020高二下·南昌期末) 2019年1月3日，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面，并通过“鹊桥”中继卫星传回了世界上第一张近距离拍摄月球背面的图片。

此次任务实现了人类探测器首次在月球背面软着陆、首次在月球背面通过中继卫星与地球通讯，因而开启了人类探索月球的新篇章，同时也激励着同学去探索月球的奥秘∶
（1）若近似认为月球绕地公转与地球绕日公转的轨道在同一平面内，且均为正圆，又知这两种转动同向，如图所示，月相变化的周期为29.5 天（图示是相继两次满月时，月、地、日相对位置的示意图）。

求：月球绕地球转一周所用的时间T（因月球总是一面朝向地球，故T恰是月球自转周期）。

（提示：可借鉴恒星日、太阳日的解释方法，一年以365天计算）。

（2）探测器在月球背面着陆的难度要比在月球正面着陆大很多，其主要的原因在于：由于月球的遮挡，着陆前探测器将无法和地球之间实现通讯。

2018年5月，我国发射了一颗名为“鹊桥”的中继卫星，在地球和月球背面的探测器之间搭了一个“桥”，从而有效地解决了通讯的问题。

为了实现通讯和节约能量，“鹊桥”的理想位置就是围绕“地月”系统的一个拉格朗日点运动，如图2所示。

所谓“地月”系统的拉格朗日点是指空间中的某个点，在该点放置一个质量很小的天体，该天体仅在地球和月球的万有引力作用下保持与地球和月球的相对位置不变。

设地球质量为M，月球质量为m，地球中心和月球中心间的距离为L，月球绕地心运动，图2中所示的拉格朗日点到月球球心的距离为r。

推导并写出r与M、m和L之间的关系式。

25. （15分）(2019·朝阳模拟) 做功与路径无关的力场叫做势场，在这类场中可以引入“势”和“势能”的概念，场力做功可以量度势能的变化。

例如静电场和引力场。

（1）如图所示，真空中静止点电荷+Q产生的电场中，A、B为同一条电场线上的两点，A、B两点与点电荷+Q 间的距离分别为r1和r2。

取无穷远处的电势为零，则在距离点电荷+Q为r的某点电势（式中k为静电力常量）。

a．现将电荷量为+q的检验电荷放置在A点，求该检验电荷在A点时的电势能EpA；
b．现将电荷量为+q的检验电荷，由A点移至B点，求在此过程中，电场力所做的功W。

（2）质量为M的天体周围存在引力场。

已知该天体的半径为R，引力常量为G。

a．请类比点电荷，取无穷远处的引力势为零，写出在距离该天体中心为r（）处的引力势的表达式；
b．天体表面上的物体摆脱该天体万有引力的束缚，飞向宇宙空间所需的最小速度，称为第二宇宙速度，又叫逃逸速度。

求该天体的第二宇宙速度v。

（3） 2019年4月10日，人类首张黑洞照片面世。

黑洞的质量非常大，半径又非常小，以致于任何物质和辐射进入其中都不能逃逸，甚至光也不能逃逸。

已知黑洞的质量为M0 ，引力常量为G，真空中的光速为c，求黑洞可能的最大半径rm。

参考答案一、选择题（共计15题） (共15题；共30分)
答案：1-1、
考点：
解析：
答案：2-1、
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答案：3-1、
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答案：4-1、考点：
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答案：5-1、考点：
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答案：6-1、考点：
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答案：7-1、考点：
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答案：8-1、考点：
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答案：9-1、考点：
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答案：10-1、
考点：
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答案：11-1、考点：
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答案：12-1、考点：
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答案：13-1、考点：
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答案：14-1、
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答案：15-1、
考点：
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二、填空题（共计5题） (共5题；共10分)答案：16-1、
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答案：17-1、考点：
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答案：18-1、
考点：
解析：
答案：19-1、考点：
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答案：20-1、考点：
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三、计算题（共计5题） (共5题；共65分)
答案：21-1、
答案：21-2、
答案：21-3、
考点：
解析：
答案：22-1、
答案：22-2、考点：
解析：
答案：23-1、
答案：23-2、
答案：23-3、考点：
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答案：24-1、
答案：24-2、考点：
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答案：25-1、答案：25-2、
答案：25-3、考点：
解析：。