4.3 课时 人类对太空的不懈探索 课时同步训练 一、单选题 1．（2022 届河北省张家口市高三（下）第一次模拟考试物理试题）2021 年 4 月 29 日在海南文昌用长征 五号 B 遥二运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道，中国空间站在轨组装建造全面展开，中国 空间站以天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三舱为基本构型。已知天和核心舱绕地球做匀速圆周运 动，轨道高度约为 400km，设地球是一个半径约为 6400km、质量均匀分布的球体，地球表面的重力加速 度 g=9.8m/s2，则天和核心舱绕地球做匀速圆周运动的周期约为（　　） A．0.5h B．1.5h C．4.5h D．13.5h 2．（湖北省重点高中智学联盟 2021-2022 学年高一（下）3 月联考物理试题）太阳系第 2752 号小行星被 命名为吴健雄星，其半径为 16km。若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球 相同。已知地球半径 R=6400km，地球的第一宇宙速度大小为 v1，这个小行星第一宇宙速度大小为 v2，则 v1∶v2 为（　　） A．20 B．40 C．400 D．1600 3．（2022·海南·嘉积中学高一阶段练习）如图所示，a、b、c 是在地球大气层外圆形轨道上运行的 3 颗人 造卫星，下列说法正确的是（　　） A．b、c 的线速度大小相等，且大于 a 的线速度 B．b、c 的向心加速度相等，且大于 a 的向心加速度 C．b、c 的向心力大小相等，且大于 a 的向心力 D．b、c 卫星的周期大小相等，且大于 a 的周期 4．（2022·全国·模拟预测）2021 年 11 月 5 日，我国用长征六号运载火箭，成功将广目地球科学发射升空。 卫星顺利进入预定轨道 I，假设其轨道是圆形，并且介于地球同步轨道Ⅱ和地球之间，如图所示，下列说 法正确的是（　　） A．卫星在轨道 I 上运动的速度大于第一宇宙速度 B．卫星在轨道 I 上运动的速度大于在轨道Ⅱ上运动的速度 C．卫星在轨道 I 和轨道Ⅱ上运行的角速度相等 D．卫星在轨道 I 上运行的周期大于 24 小时 5．（2022·山东济宁·一模）一宇航员到达半径为 R、密度均匀的某星球表面，做了如下实验：用不可伸长 的轻绳拴一质量为 m 的小球，上端固定于 O 点，如图甲所示。在最低点给小球一初速度，使其绕 O 点在 竖直面内做圆周运动，测得轻绳拉力 F 的大小随时间 t 的变化规律如图乙所示， 常量 G 和 F2 均为已知量，忽略各种阻力。下列说法正确的是（　　） F2 A．该星球表面的重力加速度为 7 m B．该星球的密度为 3F2 28 GRm C．该星球的第一宇宙速度为 F2 R 7m D．卫星绕该星球运行的最小周期为 2 Rm F2 F1  7 F2 ，设 R、m、引力 6．（2022·湖北省云梦县第一中学高一阶段练习）2020 年 7 月 31 日，北斗三号全球卫星导航系统正式开 通。北斗三号全球卫星导航系统中有 24 颗中圆地球轨道卫星、3 颗地球静止轨道卫星（同步卫星）、3 颗 倾斜地球同步轨道卫星，共 30 颗卫星组成。关于地球静止轨道卫星（同步卫星），下列说法不正确的是 （　　） A．它的周期与地球自转周期相同 B．它的周期、高度、速度大小都是一定的 C．我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空 D．我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空 7．（2022·四川·成都七中高三阶段练习）太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。 当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已 知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，天文单位用符号 AU 表示。则（　　） 行星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道半径 r/AU 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 A．木星相邻两次冲日的时间间隔约为 1.1 年 B．木星的环绕周期约为 25 年 C．天王星的环绕速度约为土星的两倍 D．地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最长 8．（2022·云南·昆明一中模拟预测）随着“嫦娥奔月”梦想的实现，我国不断刷新深空探测的“中国高度”。 嫦娥卫星整个飞行过程可分为三个轨道段:绕地飞行调相轨道段、地月转移轨道段、绕月飞行轨道段。可 用如图所示的模型来简化描绘嫦娥卫星飞行过程，假设调相轨道和绕月轨道的半长轴分别为 a、b,公转周 期分别为 T1、T2。 关于嫦娥卫星飞行过程，下列说法正确的是（　　） a3 b3  A．嫦娥卫星绕行时满足 T12 T23 B．嫦娥卫星在地月转移轨道上运行的速度可能大于 11.2 km/s C．从调相轨道切人到地月转移轨道时，卫星在 P 点必须减速 D．从地月转移轨道切人到绕月轨道时，卫星在 Q 点必须减速 二、多选题 9．（2022·天津河东·高三期末）2021 年 6 月 17 日 18 时 48 分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入 天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。已知天和空间站离地面高度约为 400km，同步卫星 距地面高度约为 36000km，下列关于天和空间站的说法正确的是（　　） A．线速度大于 7.9km/s B．角速度小于同步卫星的角速度 C．周期小于同步卫星的周期 D．加速度小于地球表面的重力加速度 10．（2022·黑龙江·哈尔滨三中高三阶段练习）2021 年 2 月 10 日，“天问一号”探测器成功被火星捕获，成 为我国第一颗人造火星卫星。“天问一号”探测器在接近火星表面的轨道上飞行，其运动可视为匀速圆周运 动。已知探测器运行周期为 T，火星的半径为 R，引力常量为 G，不考虑火星自转的影响，则根据以上数 据可计算出（　　） 4R3 2 A．“天问一号”探测器的质量为 GT 2 C．火星的第一宇宙速度为 2 R T 4R 2 B．火星表面的重力加速度为 T 2 D．火星的密度为 3 GT 2 11．（2022·山东淄博·一模）2021 年 10 月 16 日，我国神舟十三号载人飞船成功发射，搭载着王亚平等 3 名航天员与天宫号空间站顺利对接。3 位航天员进入空间站绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会 经历“日全食”过程。已知地球半径为 R，地球质量为 M，引力常量为 G，地球自转周期为 T0，太阳光可看 做平行光。如图所示，王亚平在 A 点测出她对地球的张角为 2θ，OA 与太阳光平行，下列说法正确的是（ ） R A．空间站距地面的高度为 sin   R B．空间站的运行周期为 2 R R GM sin  2 R C．航天员每次经历“日全食”过程的时间为 sin  R GM sin  T0 sin  D．航天员每天经历“日全食”的次数为  R GM sin  R 三、填空题 12．（2021·福建福州·高三期中）如图是一次卫星发射过程，先将卫星发射进入绕地球的较低圆形轨道Ⅰ， 然后在 a 点使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ，再在椭圆轨道的远地点 b 使卫星进入同步轨道Ⅲ，已知 Oa 距离为 r、Ob 距离为 2r，则卫星在轨道Ⅰ的速率_______卫星在轨道Ⅲ的速率（填“大于”、“等于”或“小 于”），卫星在轨道Ⅰ的周期与卫星在轨道Ⅲ的周期之比为_________。 13．（2021·全国·高一课前预习）人造地球卫星 （1）______年 10 月 4 日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功.______年 4 月 24 日，我国第一颗人造地 球卫星“东方红 1 号”发射成功．为我国航天事业作出特殊贡献的科学家______被誉为“中国航天之父”； （2）地球同步卫星的特点 地球同步卫星位于______上方高度约______处，因______，也称静止卫星．地球同步卫星与地球以_____ _的角速度转动，周期与地球自转周期______。 14．（2022·上海·模拟预测）2021 年 10 月，神舟十三号载人飞船成功发射，若点火不久，火箭竖直发射 升空的某一瞬间，仪器显示宇航员对座舱的压力等于他体重的 3 倍，则此时飞船的加速度大小为_______ ____；飞船经多次变轨后与空间站组合体完成交会对接，共同沿圆形轨道环绕地球运行，已知运行周期 为 T，地球半径为 R，则空间站离地面的高度为___________（地球表面的重力加速度为 g）。 四、解答题 15．（2022·湖北省云梦县第一中学高一阶段练习）若已知火星半径为 R，2021 年 2 月，我国发射的火星 探测器“天问一号”在距火星表面高为 R 的圆轨道上飞行，周期为 T，引力常量为 G，不考虑火星的自转， 求： （1）火星表面的重力加速度 （2）火星的密度 （3）火星表面的环绕速度 16．（2022·新疆乌鲁木齐·一模）如图所示，我国北斗导航系统中，卫星 A 与卫星 B 在同一轨道平面内均 绕地心 O 做逆时针方向的匀速圆周运动。若卫星 A 的运动周期为 T，卫星 B 的轨道半径为卫星 A 轨道半 径的 2 倍。从某次卫星 A、B 距离最近时开始计时，求 O、A、B 三者间第一次和第二次构成直角三角形 分别经历的时间。 17．（2021·江苏盐城·高一阶段练习）“嫦娥一号”的成功发射，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了 重要的一步。已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为 2R ，飞行 n 圈耗时 T ，月球 的半径为 R ，引力常量为 G 。求： （1）月球表面的重力加速度 g月 ； （2）月球的第一宇宙速度 v月 。参考答案： 1．B 2．C 3．D 4．B 5．D 6．C 7．A 8．D 9．CD 10．BCD 11．AC 12． 大于 13． 1957 14． 2g 15．（1） 16． t1  g 2 :4 1970 3 钱学森 赤道 36000km 相对地面静止 gR 2T 2 R 4 2 32 2 R 24 4 2 R  v 2 2 T GT ；（3） T ；（2） 4 2 4 2 T T t2  ； 14 21 相同 相同 17．（1） g月  108 2 n 2 R 6 3 nR v月  T2 T ；（2）