7.4 宇宙航行 自主提升过关练（解析版） 一、选择题 b c d 四颗地球卫星， a 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，向心 1． a、、、 加速度为 a1 运行速度为 v1 c b r ； 处于近地轨道上，运行速度为 ； 是地球同步卫星，离地心距离为 ， v2 ，加速度为 a2 d ； 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，已知地 球的半径为 R ，则有（　　） A． a 的向心加速度等于重力加速度 g v1 r  v B． 2 R a1 R  C． a2 r D． d 的运动周期不可能是 20 小时 2．神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面 343km 的近圆形轨道上成功进行了我 国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气，下面说法正确 的是（　　） A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B．如不加干预，天宫一号的轨道高度将降低 C．如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加 D．航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用 3．2020 年 7 月，我国发射一颗火星探测卫星。假设火星可视为半径为 R 的均匀球体， 探测卫星沿椭圆轨道绕火星运动，如图所示。椭圆轨道的“近火点”P 离火星表面的距离 为 2R，“远火点”Q 离火星表面的距离为 6R。若已知探测卫星在轨道运行的周期为 T， 万有引力常量为 G，则由以上信息可得（　　） 500 2 R 3 A．火星的质量为 GT 2 B．火星的第一宇宙速度为 C．火星的密度为 250 R T 375 GT 2 4 2 R 2 D．火星表面的重力加速度为 T 4．深空探测是指脱离地球引力场，进人太阳系空间和宇宙空间的探测。科学家们将通 过深空探测，在茫茫宇宙中寻找人类和地球起源的真相，在无穷无尽中寻找另一个神 迹存在的可能性，证明人类并不孤独。假设我国发射的“搜神号”深空探测器，探测到一 个新的双星系统，该系统是由两颗质量近似相等的恒星组成的，但观测发现，该双星 系统周期的理论计算值是实际观测周期的 k 倍。在进一步的探测研究后，科学家们在 两颗恒星连线中点发现了一个质量约为每颗恒星质量 106 倍的黑洞，成功解决了理论周 期和实际周期不等的问题。由于黑洞质量远大于恒星质量，可忽略恒星间的作用力。 根据以上信息可知 k 值约为（　　） A．3×103 B．2×103 C．4×10-4 D．5×10-4 5．2021 年 10 月 16 日凌晨，我国神舟十三号载人飞船成功发射，搭载着翟志刚、王亚 平和叶光富 3 名宇航员与天和号空间站顺利对接，从此拉开了长达 6 个月的太空驻留 工作序幕。3 位宇航员随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，王亚平在 A 点测出她对地球的张角为 2 ， OA 与太阳光 平行，下列说法正确的是（　　） A．宇航员每次经历“日全食”过程的时间 t  T0 sin  B．宇航员每天经历“日全食”的次数为 2 R  T  0 GM sin  R GM C．空间站绕地球运动的速率 R sin  D．由于神舟十三号载人飞船与天和号空间站的质量比较大，运动速度快，所以飞船 与空间站的连接处存在着巨大的相互作用力 6．北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，如图所示某时该系统中两颗工作卫星 a、b 均绕地心 O 顺时针做匀速圆周运动.下列说法正确的是（　　） A．卫星 a、b 运行的角速度一定相同 B．卫星 a、b 所受的向心力大小一定相等 C．如果要使卫星 b 追上卫星 a，可以让卫星 a 在原轨道上减速 D．如果要使卫星 b 追上卫星 a，可以让卫星 b 在原轨道上加速 7．2021 年 8 月 24 日 19 时 15 分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丙运载火箭， 成功将融合试验卫星 01/ 02 星送入预定轨道．“融合试验卫星 01/ 02 星”是我国“星网”的 首批试验卫星，这两颗卫星都将工作于距离地面 590km 高度的极地轨道．则这两颗卫 星（　　） A．运行周期一定相同 B．受到地球引力一定相同 C．线速度一定相同 D．有可能与地面保持相对静止 8．在绕地圆轨道上质量为 m 的人造地球卫星，它到地面的距离刚好等于地球半径 R ， 已知地面上的重力加速度为 g ，则（　　） R B．卫星运动的周期为 4π g A．卫星运动的速度为 2gR C．卫星运动的加速度为 g 4 D．卫星的动能为 mRg 2 9．2021 年 10 月 16 日，长征二号 F 火箭将神舟十三号顺利送入太空。假设图示三个轨 道是神舟十三号绕地球飞行的轨道，其中轨道 1、3 均为圆形轨道，且轨道 1 为近地轨 道。轨道 2 为椭圆形轨道，三个轨道在同一平面内，轨道 2 与轨道 1 相切于 A 点，与 轨道 3 相切于 B 点，不计神舟十三号在变轨过程中的质量变化。已知地球表面重力加 速度 g，不考虑自转，地球半径 R，B 到地心距离 r，则下列说法正确的是（　　） A．神舟十三号在圆形轨道 3 的速度为 gr B．神舟十三号在椭圆轨道 A 点的速度为 gR C．神舟十三号在椭圆轨道 B 点的加速度为 g π( D．神舟十三号从椭圆轨道的 A 点运动到 B 点所需的时间为 2 R R ) r 2g 3 10．航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在 A 点短时间开动小型发动机 进行变轨，从圆形轨道 I 进入椭圆轨道 II，B 为轨道 I 上的一点，如图所示。下列说法 中正确的有（　　） A．航天飞机在轨道 II 上经过 A 的速度大于经过 B 的速度 B．航天飞机在轨道 II 上运动的周期大于在轨道 I 上运动的周期 C．航天飞机在轨道 II 上经过 A 的速度小于在轨道 I 上经过 A 的速度 D．航天飞机在轨道 II 上经过 A 的加速度大于在轨道 I 上经过 A 的加速度 11．北京时间 2021 年 10 月 16 日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号运载火箭，顺 利将翟志刚、王亚平、叶光富 3 名航天员送入预定轨道，与天和核心舱和天舟二号、 天舟三号组合体自主快速交会对接。已知核心舱离地面高度约为 400km ，下列说法正 确的是（　　） A．发射运载火箭的速度需超过第二宇宙速度，才能进入预定轨道 B．核心舱在轨道上运行速度大于 7.9km/s C．核心舱在轨道上飞行的周期约为 24h D．对接完成后，舱内航天员处于完全失重状态 12．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆形轨道 1，然后经点火使其沿椭圆 轨道 2 运行，最后再次点火将卫星送入同步轨道 3。轨道 1、2 相切于 Q 点，轨道 2、3 相切于 P 点，则当卫星分别在 1、2、3 轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　 　） A．卫星在轨道 2 上的运行周期大于它在轨道 3 上的周期 B．卫星在轨道 1 上的角速度小于它在轨道 3 上的角速度 C．卫星在圆轨道 1 上经过 Q 点时的速度大于它在轨道 2 上经过 P 点时的速度 D．卫星在椭圆轨道 2 上经过 P 点时的加速度小于它在轨道 3 上经过 P 点时的加速度 13．我国发射的“嫦娥二号”绕月卫星，绕月运行高度为 100 公里，发射的“嫦娥一号”绕 月运行高度为 200 公里，如图所示。“嫦娥二号”卫星与“嫦娥一号”卫星绕月运行相比， 下列判断正确的是（　　） A．周期小，线速度大 B．周期大，加速度小 C．线速度大，加速度小 D．角速度小，线速度大 14．2021 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，该轨道离地面的高度约为 400km。已知同步卫星离 4 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 15．2021 年 10 月 16 日，中国神舟十三号载人飞船成功发射升空，与天和核心舱成功 对接，将中国三名航天员送入“太空家园”。”飞船与核心舱对接过程的示意图如图所示， 天和核心舱处于半径为 r3 的圆轨道 III 上，神舟十三号飞船先被发送至半径为 r1 的圆轨 道 I 上，运行周期为 T1，通过变轨操作后，沿椭圆轨道 II 运动到远地点 B 处与天和核 心舱对接。关于神舟十三号飞船，下列说法正确的是（　　） A．沿轨道 II 从近地点 A 运动到远地点 B 的过程中，速度不断增大 B．沿轨道 I 运行时的机械能等于沿轨道 II 运行时的机械能 C．沿轨道 II 运行的周期为 T1 ( r1  r3 3 ) 2r1 D．沿轨道 I 运动到 A 点时的加速度小于沿轨道 II 运动到 A 点时的加速度 二、解答题 16．“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 H ，飞行周期为 T ，月球的 半径为 R ，引力常量为 G 。求： （1）“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小； （2）月球的质量； （3）若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船，则其绕月运行的线速度应为多大. 17．天问一号火星探测器是由环绕器和着陆器两部分组成。2021 年 5 月 15 着陆器带着 祝融号火星车成功登陆火星，而环绕器仍然留在环火椭圆轨道上，为祝融号火星车提 供与地球的通信中继。环绕器在近火点离火星表面的高度为 为高度 h2 v 。已知火星的第一宇宙速度为 ，半径为 R ，求： （1）环绕器在近火点和远火点的加速度大小之比； （2）环绕器的环绕周期。 h1 ，远火点离火星表面的 参考答案 1．CD 【详解】 A．同步卫星的周期与地球自转周期相同，角速度相同，则知 a 与 c 的角速度相同，根据 a=ω2r 知，c 的向心加速度大于 a 的加速度，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星 的向心加速度小于 b 的向心加速度，而 b 的向心加速度约为 g，故知 a 的向心加速度小于重 力加速度 g，故 A 错误； B．由 GMm mv 2  r2 r 得 v