人教版（2019）高中物理必修二同步练习：7.4 宇宙航行 一、选择题 1. 质量不同的人造卫星在同一轨道绕地球做匀速圆周运动，则它们具有不同的（ A．周期 B．速度 A． 的轨道上做匀速圆周运动的宇宙飞船的运行速度为（ ❑ 2 √ 2 km/ s 4. 下列说法正确的是（ ） 4 √ 2 km/s C． 4 km/s 8 km/s ，某行星的质量是地球的 该行星上的第一宇宙速度约为（ 16 km/s R ，则在距离该星球表面高度为 ❑ B． 3. 地球的第一宇宙速度约为 A． D．向心力 8 km/s ，该星球半径为 2. 已知某天体的第一宇宙速度为 3R C．加速度 B． ） D． 6 8 km /s 倍，半径是地球的 1.5 倍。 ） 32 km/s C． 46 km/ s D． 2 km /s ） A．地球同步卫星的质量一定是相同的 B．在轨运行的同步卫星中的物体，处于完全失重状态，所受重力为零 C．地球的第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度 D．地球的第一宇宙速度是在地面上发射人造地球卫星的最大发射速度 5. 我国航空航天技术已居于世界前列。如图所示，飞行器 对飞行器的张角为 P 绕某星球做匀速圆周运动，星球相 θ 。已知万有引力常量 G ，下列说法正确的是（ ） A．轨道半径越大，周期越小 B．若测得周期和张角，可得到星球的平均密度 C．若测得周期和张角，可得到星球的质量 D．若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度 6. 如图所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。其中有静止轨道同步卫 星和中地球轨道卫星。已知中地球轨道卫星的轨道高度为 的是（ 5000∼ 15000 km ，则下列说法正确 ） A．中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度 7.9 km/s C．中地球轨道卫星绕地球一圈的时间小于 24 小时 B．上述两种卫星的运行速度可能大于 D．静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空 7. 2019 1 月 年 3 日 10 时 26 分，“嫦娥四号”探测器成功在月球背面着陆，标志 着我国探月航天工程达到了一个新高度，图示为“嫦娥四号”到达月球背面的巡视器。已知地球和月 球的半径之比约为 4 :1 法中最接近实际的是（ , 其表面重力加速度之比约为 6 :1 。则地球和月球相比较，下列说 ） 3 :2 B．地球的质量与月球的质量比为 64 : 1 A．地球的密度与月球的密度比为 C．地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度比为 8 :1 D．苹果在地球表面受到的引力与它在月球表面受到的引力比为 8. 2016 年 8 月 60 :1 16 日凌晨，被命名为“墨子号”的中国首颗量子科学实验卫星开启星际之 旅，这是我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与 500 km ，在轨道上绕地球做匀速圆周 小于其运动周期），运动的弧长为 s ，与地球中心连线扫过的角 科学实验体系。如图所示，“墨子号”卫星的工作高度约为 运动，经过时间 度为 θ t （ t 弧度，引力常量为 G ，则下列关于“墨子号”的说法正确的是（ ） A．线速度大于第一宇宙速度 s3 G t2θ 2 πt C．环绕周期为 θ B．质量为 D．向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度 9. 如图建筑是厄瓜多尔境内的“赤道纪念碑”。设某人造地球卫星在赤道上空飞行，卫星的轨道平面与 r ，飞行方向与地球的自转 R ，地球表面重力加速度为 g ，某 地球赤道重合，飞行高度低于地球同步卫星。已知卫星轨道半径为 方向相同，设地球的自转角速度为 ω 0 ，地球半径为 时刻卫星通过这一赤道纪念碑的正上方，该卫星过多长时间再次经过这个位置？（ ） 2π A． √ ❑ gR r3 2π 2 √ gR ω0 + r3 B． 2π 2 ❑ C． √ gR ω0− r3 ❑ 2π 2 D． √ ❑ g R2 r3 −ω0 10. “嫦娥三号”探测器由“长征三号乙”运载火箭从西昌卫星发射中心发射，首次实现月球软着陆和月面 巡视勘察。假设“嫦娥三号”先后分别在如图所示的环月圆轨道和椭圆轨道上运行，则（ ） A．若已知“嫦娥三号”环月圆轨道的半径、运行周期和引力常量，则可以算出月球的密度 P 点发动机点火使其减速 C．“嫦娥三号”在环月椭圆轨道上运行时 P 点的速度大于 Q 点的速度 D．“嫦娥三号”进入环月椭圆轨道后关闭发动机，探测器从 Q 点运行到 P 点过程中机 B．“嫦娥三号”由环月圆轨道变轨为椭圆轨道时，应在 械能增加 11. 北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，如图所示，北斗卫星导航系统中的两颗 2 均绕地心做顺时针方向的匀速圆周运动，轨道半径为 r ，某时刻两颗 工作卫星分别位于同一圆轨道上的 A 、 B 两位置。已知地球表面附近的重力加速度为 工作卫星 1 、 g ，地球半径为 R ，不计卫星间的相互作用力，则以下判断中正确的是（ A．卫星 1 向后喷气就一定能追上卫星 2 B．卫星 1 由位置 A 运动到位置 B 所需的时间为 √ πr ❑ r 3R g ） 1 、 2 绕地球做匀速圆周运动的向心力大小一定相等 D．若卫星 1 由圆轨道上的位置 A 变轨能进入椭圆轨道，则卫星 1 在圆轨道上经 过位置 A 的加速度小于在椭圆轨道上经过位置 A 的加速度 12. 我国首颗量子科学实验卫星于 2016 年 8 月 16 日 1 点 40 分成功发射。量子 C．卫星 卫星成功运行后，我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子 保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径 m 是地球半径的 倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的 上一点，由此可知（ P 点的速率之比为 C．量子卫星与同步卫星的速率之比为 D．量子卫星与 13. 2016 P 点的速率之比为 11 月 年 P 点是地球赤道 n3 m3 24 √ 1 n √ n3 m ❑ n m ❑ 日，我国成功发射了天链一号 04 星。天链一号 04 星是我 02 星、 03 星实现组网运行，为我国神 舟飞船、空间实验室天宫二号提供数据中继与测控服务。如图， 1 是天宫二号绕地球稳定运行 国发射的第 的轨道， 2 4 倍，图中 ） A．同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 B．同步卫星与 n 颗地球同步卫星，它与天链一号 是天链一号绕地球稳定运行的轨道。下列说法正确的是（ 04 B．天链一号 04 A．天链一号 星的最小发射速度是 ） 11.2 km/ s 星的运行速度小于天宫二号的运行速度 04 星相对于地面静止于北京飞控中心的正上方 D．由于技术进步，天链一号 04 星的运行速度可能大于天链一号 02 星的运行速度 C．为了便于测控，天链一号 14. 如果把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，从水星与金星在一条直线上开始计时，如图 所示。若天文学家测得在相同时间内水星转过的角度为 θ2 均为锐角），则由此条件不可求得（ θ1 ，金星转过的角度为 θ2 （ θ1 、 ） A．水星和金星绕太阳运动的周期之比 B．水星和金星的密度之比 C．水星和金星到太阳的距离之比 D．水星和金星绕太阳运动的向心加速度大小之比 2018 15. 年 12 月 8 日 2 时 23 分，嫦娥四号探测器搭乘长征三号乙运载火箭， 开始了奔月之旅，首次实现人类探测器月球背面软着陆。 12 16 时 45 分， 号探测器成功实施近月制动，顺利完成“太空刹车”，被月球捕获，进入了近月点约 100 km 的 环月轨道，如图所示，则下列说法正确的是（ 月 12 日 ） A．嫦娥四号的发射速度大于第二宇宙速度 B．嫦娥四号在 过 100 km 环月轨道运行通过 P 点时的加速度和在椭圆环月轨道运行通 P 点时加速度相同 100 km 环月轨道运动的周期等于在椭圆环月轨道运动周期 D．嫦娥四号在地月转移轨道经过 P 点时和在 100 km 环月轨道经过 P 点时的速 C．嫦娥四号在 度相同 16. 假 设 发 射 两 颗 探 月 卫 星 200 km 和 A 和 B ，如图所示，其环月飞行距月球表面的高度分别为 100 km 。若环月运行均可视为匀速圆周运动，则（ ） B 环月运行时向心加速度比 A 小 B． B 环月运行的速度比 A 小 C． B 环月运行的周期比 A 小 D． B 环月运行的角速度比 A 小 A． 17. 如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知 周运动， a 是地球同步卫星，则（ ） a 、 b 、 c 三颗卫星均做圆 a B．卫星 a C．卫星 a D．卫星 b A．卫星 b 的加速度 的角速度小于 c 的角速度 的加速度大于 的运行速度大于第一宇宙速度 的周期大于 24 h 二、填空题 18. 判断下列说法的正误。 在地面附近发射火星探测器的速度应为 11.2 km/ s <v <16.7 km/ s 。 19. 低轨道的卫星加速后，运动到距离地面更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，则该卫星的速率 加速度 。（选填“增大”、“不变”和“减小”） ， 20. 某行星绕太阳运动可近似看作匀速圆周运动，已知行星运动的轨道半径为 万有引力恒量为 G ，则该行星的线速度 v 大小为 ；太阳的质量 R ，周期为 M 可表示为 T ， 。 v 。假设宇航员在该行星表面上用 弹簧测力计测量一质量为 m 的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为 F 。则该行星 21. 卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为 表面的重力加速度为 ，行星的半径约为 。 22. 己知地球表面重力加速度大约是月球表面重力加速度的 4 6 倍，地球半径大约是月球半径的 倍，不考虑地球、月球自转的影响，则地球质量与月球质量之比约为 轨逆运行的航天器与靠近月球表面沿圆轨道行的航天器的线速度之比约为 ，靠近地球表面沿圆 。 三、解答题 23. 新冠疫情给全世界带来了灾难，我国的抗疫取得了显著成效，已经基本复工复产。特别是航天事 业进展稳步。根据新闻报道：我国将在 火星探测任务。如果火星的质量为 2020 年 M ，半径是 7 、 8