江苏省苏州外国语学习 2021-2022 学年度高一物理测试 第七章万有引力与航天 一、单选题（本大题共 12 小题，共 48.0 分） 1. 火星表面特征非常接近地球，适合人类居住．近期，我国宇航员王跃正与俄罗斯 宇航员一起进行“模拟登火星”实验活动．已知火星半径是地球半径的 是地球质量的 1 2 ，质量 1 g ，若王 9 ，自转周期也基本相同．地球表面重力加速度是 跃在地面上能向上跳起的最大高度是 h ，在忽略自转影响的条件下，下述分析 ¿ 不正确的是 ¿ ¿ A. 王跃以相同的初速度在火星上起跳时，可跳的最大高度是 9h 4 4 B. 火星表面的重力加速度是 9 g ❑ C. 火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的 √2 3 倍 2 D. 王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的 9 倍 2. 2018 年 12 月 8 日 2 时 23 分，我国成功发射“嫦娥四号”探测器。 “嫦娥四号”探测器经历绕地飞行、地 ¿ 月转移、近月制动 ¿ 太空刹车 ¿ 、绕月飞行，最终于 2019 年 1 月 3 日 10 时 26 分实现了人类 首次在月球背面软着陆，其运动轨迹示意图如图所示。假设“嫦娥四号”质量保持不 变，其在绕月圆轨道和绕月椭圆轨道上运动时只受到月球的万有引力，则有关“嫦 娥四号”的下列说法中正确的是 () A. 沿轨道Ⅰ绕地运行过程中，在 a 点的速度小于在 b 点的速度 B. 沿轨道Ⅰ绕地运行的机械能与沿轨道Ⅱ绕地运行的机械能相等 C. 近月制动后先沿轨道 ① 绕月运行，经过变轨最后才沿轨道 ③ 运行 D. 沿轨道 ①②③ 绕月运行的周期相同 3. 2018 年 9 月 29 日，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲固体运载火 箭，成功发射微厘空间一号试验卫星。同步卫星的轨道半径比微厘空间一号试验 卫星的轨道半径大，则 () A. 微厘空间一号试验卫星运行速度大于同步卫星的运行速度 B. 微厘空间一号试验卫星的发射速度大于第二宇宙速度 C. 微厘空间一号试验卫星的运行周期大于同步卫星的运行周期 D. 微厘空间一号试验卫星受到的万有引力大于同步卫星受到的万有引力 4. 嫦娥工程划为三期，简称“绕、落、回”三步走，我国发射的“嫦娥三号”卫星是嫦娥 工程第二阶段的登月探测器，经变轨成功落月．若该卫星在某次变轨前，在距月 球表面高度为 h 的轨道上绕月球做匀速圆周运动，其运行的周期为 T . 若以 R 表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响，则 ( ) A. “嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为 2 πR T 3 R+h ¿ ¿ B. 物体在月球表面自由下落的加速度大小为 4 π2 ¿ ¿ C. 在月球上发射月球卫星的最小发射速度为 √ 2 πR ❑ R+ h T R 2 R+h ¿ D. 月球的平均密度为 3 ¿π ¿ ¿ 5. 人造地球卫星的轨道可能是圆，也可能是椭圆。关于在轨正常运行的这些卫星， 说法正确的是 () A. 所有卫星的运行周期都小于 1 天 B. 所有卫星在任何位置的速率都小于 7.9 km/s C. 部分卫星在某些位置的向心加速度大于地球表面的重力加速度 ¿ D. 所有卫星半长轴 ¿ 或轨道半径 ¿ 的三次方与运行周期的二次方的比值是 一个常数 6. 2018 年 11 月 20 日，国内首颗商业低轨卫星“嘉定一号”在酒泉卫星发射 中心成功升空，随后卫星进入预定匀速圆周运动的轨道．它也是中国首个全球低 轨通信卫星星座“翔云”的首发星，开启了中国天基物联探测新时代．下列说法正确 ¿ 的是 ¿ ¿ A. 该卫星的发射速度小于 7.9 km/s B. 据了解该卫星在距离地面约 400 km 的近地轨道运行，则可以估算卫星所受 的万有引力 C. 该卫星在预定轨道上的周期等于同步卫星的周期 D. 该卫星接到地面指令需要变轨至更高轨道，则卫星应向后喷气加速 7. 2019 年 1 月 3 日，我国发射的“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面南 极艾肯特盆地冯 · 卡门预选着陆区。探测器在月球上空高 h 的Ⅰ轨道上做圆 周运动，为了使探测器较安全的落在月球上的 B 点，在轨道 A 点开始减速， 使探测器进入Ⅱ轨道运动。已知月球的半径为 R ，月球表面的重力加速度为 g ，不计月球的自转。下列说法正确的是 ¿¿ ¿ A. 根据以上信息可以求出”嫦娥四号”所受的万有引力 B. 根据以上信息可以求出月球的平均密度 C. “嫦娥四号”在 A 点通过减小牵引力使其减速 D. 由于不知道“嫦娥四号”在轨道Ⅱ的运动速率，无法求出从 A 点运动到 B 点的时间 8. 宇航员在月球上以速率 v 0 竖直上抛一物体，物体上升的最大高度为 h ，已 知月球半径为 R ，自转周期为 T ，引力常量为 G ，则 () 2 A. 月球绕地球运动的向心加速度 a= 4π R 2 T 2 2 v0 R B. 忽略月球自转，月球的质量 M = 2G h √ ❑ C. 月球的第一宇宙速度 v 1=v 0 D. 月球同步卫星的高度 h0= 9. √ 3 R h v 20 R2 T 2 2 8π h 2017 年 4 月 12 日 19 时 04 分，中国“实践十三号”卫星 在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射，它的另外一个名 字是中星十六号，“实践十三号”是我国首颗高通量通信卫星，通信总容 量为 20 Gbps ，通信总容量超过了之前我国研制的所有通信卫星容 量的总和，下列说法正确的是 () A. 发射“实践十三号”卫星的速度必须大于第二宇宙速度 B. 在绕地球做圆周运动的轨道上，卫星周期与卫星质量有关 C. 如图所示，两颗工作卫星均绕地球顺时针做匀速圆周运动，轨道半径为 r ， 某时刻两颗工作卫星分别位于同一轨道上的 A 、 B 两位置，甲向后喷气就 一定能追上卫星乙 D. 卫星甲由 A 位置运动到 B 位置所需的时间为 10. √ πr ❑ r 3R g 2018 年 12 月 27 日我国宣布北斗导航系统开始提供全球服务。 图中卫星是北斗系统的一个中髙轨道卫星，距地面高度为 H 1 ，行驶 在赤道海面上并处于卫星正下方的测量船向卫星发出一列脉冲信号，仪 器显示经过时间 t=0.11 s 收到经卫星处理的信号，不考虑卫星处理信号的时间。 已知地球半径 R=6400 km ，地球同步卫星的轨道高度 H 2=36000 km ，运 −11 2 2 行周期 T =24 h ，引力常量 G=6.67 × 10 N ⋅m / k g ，光在真空中传播 8 的速度 c=3.0 ×10 m/ s ，则下列说法正确的是 () 22 A. 地球的质量约为 6 ×10 kg 4 3 B. 地球的平均密度约为 5.5 ×10 kg /m 7 C. 中高轨道卫星的轨道高度约为 3.3 ×10 m D. 中髙轨道卫星的运行周期约为 9.5 h 11. 2021 年 2 月，“天问一号”探测器成功实施近火制动，进入环火椭圆轨道， 并将于今年 5 月择机实施降轨，软着陆火星表面，开展巡视探测等工作，如图 所示为探测器经过多次变轨后登陆火星轨迹示意图，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨 道Ⅱ为圆。探测器经轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ运动后在 Q 点登陆火星， O 点是轨道 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的切点， O 、 Q 还分别是椭圆轨道 M 的远火星点和近火星 点。关于探测器，下列说法正确的是 () A. 由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在 O 点减速 B. 在轨道Ⅱ的运行周期小于沿轨道Ⅲ的运行周期 C. 在轨道Ⅱ运行的线速度大于火星的第一宇宙速度 D. 在轨道Ⅲ上，探测器运行到 O 点的线速度大于 Q 点的线速度 12. 火星探测器的发射时间要求很苛刻，必须在每次地球和火星相距最近之前几个月 发射。设地球环绕太阳的运动周期为 T ，轨道半径为 r 1 ；火星环绕太阳的 轨道半径为 r 2 ( r 2 >r 1 ) ，火星的半径为 R ，引力常量为 G 。下列说法正确 的是 () 4 π 2 r 32 A. 太阳质量为 GT2 B. 火星的公转周期为 3 r1 2 T r2 () 4 π 2 r 31 C. “天问一号”在火星表面的重力加速度为 R T2 D. 从火星与地球相距最近开始计时到火星与地球第一次相距最远的时间为 3 r 22 T ( 3 3 2 r 22 −r 12 ) 二、实验题（本大题共 2 小题，共 18.0 分） 13. ¿ ¿ 一 ¿ 宇航员在某星球表面以大小为 2.0 m/s 的初速度 水平抛出一物体，并记录下物体的运动轨迹，如图所示， O 点为抛出点。若该星球半径为 4000 km ，万有引力常量 −11 G=6.67 × 10 2 −2 N ·m ·k g ，则该星球表面的重力加速度 为___________ ，该星球的第一宇宙速度为____________。 ¿ ¿ 二 ¿ 一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近行星表面的圆形轨 道绕行数圈后，着陆在该行星上，飞船上备有以下实验器材： A.精确秒表一个 B . 已知质量为 m 的物体一个，弹簧测力计一个 ¿ C.天平一台 ¿ 附砝码 ¿ 已知宇航员在绕行时和着陆后各作了一次测量，依据测量数据，可求出该行星的 ¿ 半径 R 和行星密度 ρ .¿ 已知万有引力常量为 G¿ (1) 两次测量所选用的器材分别为________、_________ ¿¿ 用序号表示 ¿ (2) 两次测量的物理量分别是_______、________ ¿¿ 写出物理量名称和表示 的字母 ¿ (3) 用该数据推出半径 R 、密度 ρ 的表达式： R=¿ ________， ρ=¿ _______ 14. 一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近行星表面的圆形轨道绕行数圈 后，着陆在该行星上，飞船上备有以下实验器材： A.精确秒表一个 B . 已知质量为 m 的物体一个 C.弹簧测力计一个 D . 天平一台 ¿¿ 附砝码 ¿ 已知宇航员在绕行时测量了绕行一圈的周期 T 和着陆后测量了物体重力 F ， 依据测量数据，可求出该行星的半径 R 和行星质量 M ． (1) 绕行时和着陆时都不需要的测量器材为______ ¿¿ 用序号 ABCD 表示 ¿ ． (2) 其中 R=¿ ______ ，质量为 M =¿ _________。 ¿¿ 用序号 ABCD 表示 ¿ F T2 A. 4 π2 m D B ． FT2 4 G π 2m C F T3 4 G π2 m F3 T 4 4 3 16 π m G