4.3 飞出地球去基础巩固 2021—2022 学年高中物理沪教版（2019）必 修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．在银河系中，双星的数量非常多冥王星和它的卫星卡戎就是一对双星。所谓双星就是两颗相距较近的 星球，在相互间万有引力的作用下，绕连线上某点做匀速圆周运动。如图所示，两颗质量不等的星球 a、b 构成一个双星系统，它们分别环绕着 O 点做匀速圆周运动。关于 a、b 两颗星球的运动和受力。下列判断 正确的是（　　） A．环绕方向一定相同 B．线速度大小一定相等 C．向心加速度一定相等 D．周期可能不相等 2．中国航天事业迅猛发展，进入世界领先行列。如图所示，若 A、B、C 三颗人造地球卫星在同一平面内， 沿不同的轨道绕地球做匀速圆周运动周期分别为 TA、TB、TC，角速度分别为 A． TA  TB  TC B． TA  TB  TC C．  A  B  C D． A 、 B 、 C ，则（　　） A  B  C 3．“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面 和及时的气象资料．设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍，下列说法中正确的是 A．同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 1 n倍 （ ） B．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的 1 n倍 1 C．同步卫星运行速度是第一宇宙速度 n 倍 1 D．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 n 倍 4．关于地球的同步卫星，下列说法正确的是（　　） A．同步卫星的轨道属于近地轨道 B．所有同步卫星的质量一定相同 C．同步卫星距离地面的高度由质量决定 D．所有同步卫星的轨道高度与卫星质量没有关系，全部相同 5．2021 年 6 月 17 日，神舟十二号载人飞船采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口， 与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱组合体。组合体绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，该轨道 4 离地面的高度约为 400km。已知同步卫星离地面高度为 3.6 �10 km ，下列说法正确的是（　　） A．组合体在轨道上飞行的周期大于 24h B．组合体在轨道上飞行的速度大于第一宇宙速度 C．若已知地球半径 R 和表面重力加速度 g，则可算出组合体的周期 T D．神舟十二号载人飞船从低轨道变轨与天和号核心舱对接时，需要减速 6．相距为 L 的质量不等的两颗星球组成双星系统，做匀速圆周运动的周期为 T ，若要给这个系统发射一颗 人造卫星，卫星质量远远小于星球质量，卫星也绕双星轨道圆心做匀速圆周运动。对于这颗人造卫星，单 纯从牛顿力学的角度分析，下列说法正确的是（　　） A．卫星轨道与双星系统的轨道同平面，轨道半径一定大于 L 2 B．卫星位置一定在两星球连线或连线的延长线上 C．卫星运动周期为 T D．卫星轨道半径越大，线速度越小 7．如图，2020 年 7 月我国的长征五号遥四运载火箭，将火星探测器“天问一号”送入太空，探测器在 A 位置 脱离地球被送入地火转移轨道（即标准霍曼转移轨道），运动半个周期，在 B 位置与火星会合。已知火星 公转周期为 687 个地球日，则下列有关“天问一号”探测器的说法正确的是（　　） A．在地球上发射探测器时的速度必须大于 7.9km/s 并小于 11.2km/s 球时火星位置 B．在地火转移轨道 A 位置时的速度比地球公转速度大 C．在由 A 到 B 的运动过程中，太阳引力做正功 D．探测器到达 B 位置时，地球不可能在 C 位置 8．如图所示，两颗质量相等的卫星 A、B，近地卫星 A 绕地球运动的轨迹为圆，B 绕地球运动的轨迹为椭 圆，轨迹在同一个平面内且相切于 P 点．则 A．卫星 A 的周期比 B 短 B．卫星 A 的机械能比 B 多 C．在 P 点两卫星的速度大小相等 D．在 P 点卫星 A 受到地球的万有引力比 B 大 9．2020 年 3 月 9 日 19 时 55 分，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系列第五十四颗导航卫星-北斗三 号 GEO-2，该卫星是一颗地球同步轨道卫星。关于这颗卫星的判断，下列说法正确的是（　　） A．地球同步轨道卫星的轨道平面可以与赤道平面垂直 B．地球同步轨道卫星的在轨运行速度小于第一宇宙速度 C．地球同步轨道卫星绕地运行时处于平衡状态 D．地球同步轨道卫星绕地运行时所受引力不变 10．中国科学技术大学潘建伟教授领衔的团队实现千公里级的星地双向量子纠缠分发。已知“墨子号”卫星 最后定轨离地面 500km 的圆轨道上，同步卫星距离地面的高度约为 36000km，已知引力常量 G，地球半径 R，地球表面重力加速度 g，地球自转周期 T。下列正确的是（　　） A．“墨子号”卫星的线速度小于地球同步通信卫星的线速度 B．“墨子号”卫星的向心加速度与地面的重力加速度相同 C．由以上数据不能算出地球的质量 D．由以上数据可以算出“墨子号”环绕地球运行的线速度大小 11．2020 年 6 月 23 日上午，我国“北斗三号”全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射，全球组网完美 收官。在“北斗三号”的 30 颗组网卫星中，包含 3 颗地球静止轨道卫星（运行在地球同步轨道），还有 3 颗 倾斜地球同步轨道卫星（其轨道平面与赤道平面有一定的夹角，高度与静止轨道卫星相同），其余 24 颗均 为中轨道卫星，周期约为 12h。关于“北斗三号”组网卫星，下列说法正确的是（　　） A．倾斜同步轨道卫星可能定点在北京上空 B．倾斜同步轨道卫星和静止轨道卫星内的仪器均处于平衡状态 C．中轨道卫星的运行速率小于静止轨道卫星的运行速率 D．倾斜同步轨道卫星的周期大于中轨道卫星的周期 12．2019 年春节电影《流浪地球》热播，观众分析《流浪地球》中的发动机推动地球的原理：行星发动机 通过逐步改变地球绕太阳运行的轨道，达到极限以后通过引力弹弓效应弹出地球，整个流浪时间长达几十 年。具体过程如图所示，轨道 1 为地球公转的近似圆轨道，轨道 2、3 为椭圆轨道，P、Q 为椭圆轨道 3 长 轴的端点。以下说法正确的是（　　） A．地球在 1、2、3 轨道的运行周期分别为 T1、T2、T3，则 T1>T2>T3 B．地球在 1、2、3 轨道运行时经过 P 点的速度分别为 v1、v2、v3，则 v1>v2>v3 C．地球在 3 轨道运行时经过 P、Q 点的速度分别为 vP、vQ，则 vP<vQ D．地球在 1 轨道 P 点加速后进入 2 轨道，在 2 轨道 P 点再加速后进入 3 轨道 13．“嫦娥五号”探测器于 2020 年 12 月 1 日在月球表面成功着陆，着陆前某段时间绕月球飞行可认为做匀速 圆周运动，离月球表面的高度为 h。已知月球的半径为 R，质量为 M，地球表面的重力加速度大小为 g，万 有引力常量为 G，则（　　） A．月球的第一宇宙速度为 gR GM B．月球表面的重力加速度大小为 R GM C．探测器绕月球做圆周运动的速率为 R D．探测器绕月球做圆周运动的周期为 2 ( R  h )3 GM 14．2021 年 5 月 15 日，我国“天问一号”携“祝融号”火星车成功登陆火星。火星周围笼罩着空气层，与地球 空气层相似。若在火星表面附近将一小球由静止释放，由于空气阻力使其加速度 a 随位移 x 变化的关系如 图所示。已知火星的半径为 R、自转周期为 T，引力常量为 G，火星表面重力加速度为 对重力的影响，则下列说法正确的是（　　） A．火星的“第一宇宙速度”大于 B．火星的质量为 a0 R a0 R G C．火星静止轨道卫星的轨道半径为 T a0 R a0 ，忽略火星自转 D．小球下落过程中的最大速度为 a0 x0 15．牛顿在发现万有引力定律的过程中，很重要的一步叫“月地检验”。在月地检验中，牛顿假定使月亮绕 地球转动的力和使苹果落向地面的力是同一种力，也跟太阳与行星的引力一样，满足平方反比关系。在已 知地球表面重力加速度、月球轨道半径约为地球半径的 60 倍左右的情况下，由假设可以推理得出以下哪些 结论（　　） A．月球绕地公转的周期约为地球自转周期的 60 倍 B．月球受到地球的引力约为苹果受到地球引力的 1 3600 C．月球绕地球公转的向心加速度约为地球表面重力加速度的 D．月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的 1 3600 1 3600 二、填空题（共 4 题） 16．两颗人造地球卫星，它们的质量之比为 m1：m2=1：2，它们的轨道半径之比 R1：R2=1：3，那么它们所 受的向心力之比 F1：F2=______；向心加速度之比 a1：a2=______。 17．有一宇宙飞船到了某行星附近（该行星没有自转运动），以速度 v 绕行星表面做匀速圆周运动，测出 运动的周期为 T，已知引力常量为 G，则该行星的半径为_________；该行星的质量为_________；该行星 的平均密度为__________；该行星表面的自由落体加速度为__________． 18．北京时间 2005 年 10 月 12 日 9 时，我国进行了载人航天实验，五天后，搭载着航天员聂海胜、费俊龙 的神舟六号返回舱成功着路！ （1）在飞船的实验室里，仍然能够使用的一起是：_____． A．密度计 B．酒精温度计 C．天平 D．水银气压计 （2）神舟六号飞船返回舱减速降落的过程中，重力势能_____，机械能_____． （3）飞船返回舱距地面约 1m 时，仍有 8m/s 的速度，若以这样的速度着陆，将对返回舱和航天员造成破 坏和伤害，为此，安装在返回舱底部的 4 台反推火箭点火工作，使返回舱速度落地时降到 2m/s，若返回舱 中 3t，则每台火箭的平均推力约为多大_____（取 g=10m/s2）？ （4）设“神舟六号”飞船的飞行过程中绕地球沿圆轨道运行，已知地球半径为 R，地球表面的重力加速度为 g，飞船绕地球运行的周期为 T，求飞船离地面的平均高度 h______． 19．一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料： A．精确秒表一个 C．弹簧测力计一个 B．已知质量为 m 的物体一个 D．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，可求出该行星的行星密度 ρ。（已知万有 引力常量为 G） (1)测量所选用的器材为___________（用序号表示） (2)测量的物理量是___________ （写出物理量名称和表示的字母） (3)用该数据推出密度 ρ 的表