7.4 宇宙航行专题复习 2021—2022 学年高中物理人教版（2019）必修 第二册 一、选择题（共 15 题） 1．已知地球半径和平均密度分别为 R 和 ρ，地球表面附近的重力加速度为 g0，某天体半径为 R′，平均密度 为 ρ′，在该天体表面附近的重力加速度 g′为(　　) R� g0 A． R R��  g0 C． R  � g0 B．  2．下列各种现象中，出现超重超种现象的是 ( R g0  D． R�� ) A．汽车过凸桥 B．小孩荡秋千经过最低点 C．平抛运动 D．绕地球飞行的卫星 3．人造地球卫星在运行中，由于受到稀薄大气的阻力作用，其运动轨道半径会逐渐减小，在此进程中， 以下说法中正确的是（　　） A．卫星的速率将减小 B．卫星的周期将增大 C．卫星的向心加速度将增大 D．卫星的向心力将减小 4．大约 4 亿年前，地球一年有 400 天，地球自转周期只有不到 22 小时，月球和太阳对地球引力作用产生 的潮汐，就像是一个小小的“刹车片“，使地球自转缓慢变慢，还导致月球以每年 4 厘米的速度远离地球， 若不考虑其它因素，则若干年后与现在相比较 ( 　　 ) A．地球同步卫星的线速度变小 B．地球近地卫星的周期变大 C．地球赤道处的重力加速度不变 D．月球绕地球做圆周运动的角速度变大 5．天和号核心舱在轨运行可近似为圆周运动，将地球看作半径为 R 的均匀球体，核心舱距离地面的高度 为 H。忽略地球自转，地面处的重力加速度大小为 g，则可以求出（　　） A．核心舱内的重力加速度大小 R g RH B．核心舱的运行速度为 g  R  H  2 C．核心舱的运行周期为 R  RH 3 g D．地球的密度为 3g 4 R 6．“嫦娥一号”成功发射后，探月成为同学们的热门话题．一位同学为了测算卫星在月球表面附近做匀速圆 周运动的环绕速度，提出了如下实验方案：在月球表面以初速度 v0 竖直上抛一个物体，测出物体上升的最 大高度 h，已知月球的半径为 R，便可测算出绕月卫星的环绕速度．按这位同学的方案，绕月卫星的环绕 速度为（ ） A． v0 R 2h B． v0 h 2R C． v0 2R h D． v0 2h R 7．我国未来将在月球地面上建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站。如图所示，关闭发动机的航天 飞机 A 在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近，并将在椭圆轨道的近月点 B 处与空间站 C 对接。已知空 间站绕月圆轨道的半径为 r，周期为 T，万有引力常量为 G，月球的半径为 R，下列说法错误的是（　　） A．要使对接成功，飞机在接近 B 点时必须减速 B．航天飞机在图示位置正在加速向 B 运动 C．月球的质量为 M 4 2 r 3 GT 2 2 r D．月球的第一宇宙速度为  T 8．在星球 P 和星球 Q 的表面，以相同的初速度 vn 竖直上抛一小球，小球在空中运动时的速度—时间图像 分别如图所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体，星球 P 的半径是星球 Q 半径的 3 倍，下列说法正确 的是（　　） A．星球 P 和星球 Q 的质量之比为 3：1 B．星球 P 和星球 Q 的密度之比为 1：1 C．星球 P 和星球 Q 的第一宇宙速度之比为 D．星球 P 和星球 Q 的近地卫星周期之比为 3 :1 1: 3 9．深空探测器“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行的过程中，发现甲、乙两颗均匀球形天体，两天体各有 一颗靠近其表面飞行的卫星，测得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是： A．天体甲、乙的质量一定不相等 B．两颗卫星的线速度一定相等 C．天体甲、乙的密度一定相等 D．天体甲、乙表面的重力加速度之比等于它们半径的反比 10．“慧眼”卫星于 2017 年 6 月 15 日在酒泉卫星发射中心成功发射．已知“慧眼”卫星绕地球做匀速圆周运动， 其轨道半径为 r，运动周期为 T，地球半径为 R，引力常量为 G，地球表面处的重力加速度为 g，则下列说 法正确的是 A．地球的平均密度大小为 3 GT 2 gr 2 B．地球的质量大小为 G 4 2 R 2 C．地球表面的重力加速度大小 T 4 2 r 2 D．“慧眼”卫星的向心加速度大小为 T 11．如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星自身的半径是火星的 n 倍，质量为火星的 k 倍， 不考虑行星自转的影响，则 A．金星表面的重力加速度是火星的 k n k B．金星的第一宇宙速度是火星的 n C．金星绕太阳运动的加速度比火星小 D．金星绕太阳运动的周期比火星大 12．中国首次火星探测任务“天问一号”已于 2021 年 2 月 10 日成功环绕火星，已知地球的质量约为火星质量 的 10 倍，半径约为火星半径的 2 倍，下列说法正确的是（　　） A．“天问一号”探测器的发射速度一定大于 7.9km/s，小于 11.2km/s B．若在火星上发射一颗绕火星表面运行的卫星，其速度至少需要 7.9 km/s C．绕火星表面运行卫星的周期大于地球近地卫星的周期 D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 13．经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”．“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星 的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体， 如图所示，两颗星球组成的双星， 在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的 O 点做周期相同的匀速圆周运 动．现测得两颗星之间的距离 为 L，质量之比为 m1:m2=3:2，下列说法中正确的是： A．m1、m2 做圆周运动的线速度之比为 3:2 B．m1、m2 做圆周运动的角速度之比为 3:2 C．m1 做圆周运动的半径为 2 L 5 D．m2 做圆周运动的半径为 2 L 5 14．随着“神舟十号”与“天宫一号”成功牵手，我国将于 2020 年前发射月球登陆器．月球登陆器返回地球时， 先由月球表面发射后绕月球在近月圆轨道上飞行，经轨道调整后与在较高圆轨道上运行的轨道舱对接，对 接完成后再经加速脱离月球飞回地球．下列说法中正确的是（ ） A．登陆器从月球表面发射到近月圆轨道时的发射速度等于 7.9km/s B．登陆器在近月圆轨道上运行的速度必须大于月球第一宇宙速度 C．登陆器在近月圆轨道上飞行的加速度小于轨道舱的飞行的加速度 D．登陆器与轨道舱对接后，若加速到等于或大于月球第二宇宙速度就可以返回地球 15．火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目．假设火星探 测器在火星表面附近圆轨道运行的周期为 T1 ，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运行周期为 q p 量与地球质量之比为 ，火星半径与地球半径之比为 ，则 A． pq 3 B． 1 pq3 p C． q 3 T1 与 T2 T2 ，火星质 之比为 q3 D． p 二、填空题（共 4 题） 16．宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体，是一切空间和时间的总合。近数世纪以来，科学 家根据现代物理学和天文学，建立了关于宇宙的现代科学理论，称为物理宇宙学。以被我们观测到的时空 部分称为“可观测宇宙”、“可见宇宙”或“我们的宇宙"。宇宙大约是由 4%的普通物质（包括我们人类和地 球），23%的暗物质和 73%的暗能量构成。 2011 年萨尔，波尔马特、布莱恩，施密特以及亚当。里斯共同获得诺贝尔物理学奖。三人获奖的原因是他 们“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”。如图所示为宇宙加速膨胀的模型，其中引力使宇宙收缩， 暗能量（相当于排斥力）使宇宙膨胀。 根据你学过的知识回答下面的问题： （1）萨尔，波尔马特、布莱恩，施密特以及亚当，里斯在观测遥远超新星时，使用的长度单位是：_____ ___ （2）关于宇宙加速膨胀的模型，下列观点中正确的是( A．引力作用效果强 ) B．暗能量作用效果强 C．引力和暗能量作用效果相同 D．不能确定 17．第一宇宙速度的数值为_____________ km/s，是发射人造地球卫星的最________（填“大”或“小”）速度。 18．有三个物体 A、、 B C ，物体 A 在赤道上随地球一起自转，物体 B A 的向心力加速度为 大气层外贴着地球表面飞（轨道半径近似等于地球半径），物体 的加速度为 N 倍的地球半径的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动，且物体 的加速度为 a3 ，则： a1：： a2 a3 C a2 ；物体 a1 C B ，物体 在地球 在离地心距离为 的公转周期与地球的自转周期相同，物体 C =_____。 19．宇航员在某星球表面以大小为 2.0m/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 4000km，万有引力常量 G＝6.67×10－11 N·m2·kg－2，则该星球表面的重力加 速度为___________ ，该星球的第一宇宙速度为____________。 三、综合题（共 4 题） 20．2010 年 10 月 1 日，我国成功发射了“嫦娥二号”探月卫星。“嫦娥二号”在距月球表面 100 km 高度的轨道 上做圆周运动，这比“嫦娥一号”距月球表面 200 km 的圆形轨道更有利于对月球表面做出精细测绘。已知月 球的质量约为地球质量的 1 1 ，月球的半径约为地球半径的 ，地球半径为 6400km，地球表面附近的重力 81 4 加速度为 9.8m/s2。求： （1）月球表面附近的重力加速度； （2）“嫦娥一号”与“嫦娥二号”在各自圆轨道上运行速度的大小之比。 4 �105 m 的圆轨道上运行了 47 小时．求在这段时间内它绕 21．无人飞船“神州二号”曾在离地高度为 H  3． 37 �106 m ，重力加速度 g＝9．8m/s2） 行地球多少圈？（地球半径 R  6． 22．我国发射了绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。该卫星在月面着陆前的轨道近似圆形，且贴近月球表面 运行。已知月球质量约为地球质量的 1 1 ，月球半径约为地球半径的 ，地球的第一宇宙速度约为 4 81 7.9km/s，该探月卫星绕月运行的速率约为多少? 23．“神舟”七号飞船的成功发射为我国在 2010 年实现探月计划——“嫦娥工程”获得了宝贵的经验，假设月 球半径为 R，月球表面的重力加速度为 g0 ，飞船在距月球表面高度为 3R 的圆形轨道Ⅰ运行，到达轨道的 A 点时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绕月球做圆周运动，万