专题7.4 宇宙航行-2022-2023学年高一物理举一反三系列（人教版2019必修第二册）

专题7.4 宇宙航行 【人教版】 【题型1 第一宇宙速度】 【题型2 第二宇宙速度】 【题型3 第三宇宙速度】 【题型4 变轨问题】 【题型5 对比问题】 【题型6 联系实际】 【题型7 图像问题】 【题型8 与能量综合】 【题型1 第一宇宙速度】 【例1】嫦娥五号任务实现了多项重大突破，标志着中国探月工程“绕、落、回”三步走规划完美收官。若探测器携带了一个在地球上振动周期为T0的单摆，并在月球上测得单摆的周期为T，已知地球的半径为R0，月球的半径为R，忽略地球、月球的自转，则地球第一宇宙速度v0与月球第一宇宙速度v之比为(　 ) A. B. C. D. 【变式1-1】2021年5月15日“天问一号”成功着陆于火星。“天问一号”在着陆之前需要绕火星运行一段时间，再择机降落在火星表面。已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的，下列说法中正确的是(　 ) A．火星与地球的第一宇宙速度之比为4∶3 B．火星与地球的第一宇宙速度之比为2∶3 C．火星上的重力加速度与地球上的重力加速度之比为4∶9 D．以相同轨道半径绕火星的卫星与绕地球的卫星运行速度之比为1∶9 【变式1-2】我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”第49颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。该卫星(　 ) A．运动速度大于第一宇宙速度 B．运动速度小于第一宇宙速度 C．轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星 D．轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星 【变式1-3】(多选)如图所示，卫星a没有发射，停放在地球的赤道上随地球自转；卫星b发射成功，在地球赤道上空贴着地表做匀速圆周运动；两卫星的质量相等．认为重力近似等于万有引力．下列说法正确的是(　　) A．a、b做匀速圆周运动所需的向心力大小相等 B．b做匀速圆周运动的向心加速度等于重力加速度g C．a、b做匀速圆周运动的线速度大小相等，都等于第一宇宙速度 D．a做匀速圆周运动的周期等于地球同步卫星的周期 【题型2 第二宇宙速度】 【例2】使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度v1，而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度v2，v2与v1的关系是v2＝v1，已知某星球半径是地球半径R的，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的，地球的平均密度为ρ，不计其他星球的影响，则(　 ) A．该星球的平均密度为 B．该星球的质量为 C．该星球上的第二宇宙速度为 D．该星球的自转周期是地球的 【变式2-1】使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2＝ v1。已知某星球的半径为地球半径R的4倍，质量为地球质量M的2倍，地球表面重力加速度为g。不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为(　 ) A. B. C. D. 【变式2-2】某电影虚构了一个天体，其属于半人马阿尔法星系，即半人马阿尔法星系B-4号行星，大小与地球相差无几(半径与地球半径近似相等)，若把电影中的虚构视为真实的，地球人登上该星球后发现自己在该星球上所受重力只有在地球上所受重力的(n＞1)，由此可以判断(　 ) A．该星球上的重力加速度是地球表面重力加速度的n倍 B．该星球的质量是地球质量的n倍 C．若在该星球上发射卫星，最小发射速度是地球第一宇宙速度的n倍 D．若在该星球上发射卫星，“第二宇宙速度”是11.2 km/s 【变式2-3】2021年5月15日，中国火星探测工程执行探测任务的飞船“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。若飞船“天问一号”从地球上发射到与火星会合，运动轨迹如图中虚线椭圆所示，飞向火星过程中，太阳对飞船“天问一号”的引力远大于地球和火星对它的吸引力，认为地球和火星绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是(　 ) A．飞船“天问一号”椭圆运动的周期小于地球公转的周期 B．在与火星会合前，飞船“天问一号”的加速度小于火星公转的向心加速度 C．飞船“天问一号”在无动力飞行飞向火星过程中，引力势能增大，动能减少，机械能守恒 D．飞船“天问一号”在地球上的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 【题型3 第三宇宙速度】 【例3】我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”．已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是(　　) A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度