课堂小练(14) 宇宙航行-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理必修 第二册人教版（2019）

课堂小练(十四)　宇宙航行 　 学业水平练 1. 设想从山上水平抛出一块石头,如图所示。由于重力作用,石头会沿着弯曲的路径落到地上,并且石头的抛出速度越大,石头飞行的距离越远。由此推想,当石头抛出的速度足够大时,它将绕地球做圆周运动而不再落向地面,成为人造卫星。则这个足够大的速度是 (　　) A.v=7.9 km/s B.v<7.9 km/s C.v=11.2 km/s D.v>11.2 km/s 解析　要想使物体绕地球运动而成为人造卫星,不再落回地面,则物体的速度必须要达到第一宇宙速度,即v=7.9 km/s, A项正确。 答案　A 2.关于地球的第一宇宙速度,下列说法正确的是 (　　) A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B.它是发射人造地球卫星所需的最大发射速度 C.它是地球同步卫星的运行速度 D.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 解析　设地球质量为M,半径为R,引力常数为G,则有G=m,解得v=,因为半径R是最小的,所以它是人造地球卫星绕地球运行的最大速度,也是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度,A项错误,D项正确;因此时卫星的轨道最低,所以它是发射人造地球卫星所需的最小发射速度,故B项错误;地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s,绕地球一圈约需90分钟时间,而同步卫星的周期是24小时,故它不是同步卫星的运行速度,故C项错误。 答案　D 3.关于地球同步通信卫星,下列说法正确的是 (　　) A.它只能分布在赤道上空一定高度处 B.已知它的质量1.42 t,若将它的质量增为2.84 t,其轨道半径变为原来的2倍 C.它可以绕过北京的正上方,所以我国可以利用它进行电视转播 D.它的运行速度为7.9 km/s 解析　同步卫星是运行在地球同步轨道上的人造卫星,距离地球的高度约为36 000 km,卫星的运行方向与地球自转方向相同,运行轨道为位于地球赤道平面上的圆形轨道,由于北京不在赤道上,所以它不可能绕过北京的正上方,A项正确,C项错误;由G=mr得r=,卫星的质量不影响卫星的轨道半径,B项错误;由G=得v=,卫星的轨道半径大于地球的半径,所以运动的速度小于第一宇宙速度7.9 km/s,D项错误。 答案　A 4.“神舟十三号”飞船历经183天的太空飞行,于2022年4月16日离开空间站顺利返回地面。关于空间站和三名航天员,下列说法正确的是(地球表面重力加速度g=9.8 m/s2)(　　) A.在空间站中航天员所受的重力为零 B.航天员在空间站中“静止”不动时处于平衡状态 C.空间站绕地球运动经远地点时的速度小于7.9 km/s D.空间站绕地球运动经远地点时的加速度大于9.8 m/s2 解析　在空间站中航天员仍受重力的作用,A项错误;航天员在空间站中“静止”是相对空间站来讲,航天员在围绕地球做圆周运动,有向心加速度,所以航天员不是处于平衡状态,B项错误;7.9 km/s是围绕地球做圆周运动的最大速度,当空间站绕地球运动经远地点时,根据G=m得v=,可知远地点所在的圆形轨道速度小于7.9 km/s,而空间站绕地球运动经远地点时在做近心运动,所以空间站绕地球运动经远地点时的速度小于远地点所在的圆形轨道速度,可得空间站绕地球运动经远地点时的速度小于7.9 km/s,故C项正确;在地球表面的重力加速度为9.8 m/s2,根据G==mg,G=ma,得a=,可知空间站绕地球运动经远地点时的加速度小于9.8 m/s2,故D项错误。 答案　C 5.2021年2月10日晚,中国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动,环绕器3 000 N轨控发动机点火工作约15分钟后,探测器顺利进入近火点高度约400千米、周期约10个地球日的椭圆环火轨道。已知引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,火星的质量为6.4×1023 kg,半径为3 395 km,π2取10,地球与火星的最近距离为0.55亿千米。不考虑火星自转,则环火轨道远火点到火星中心的距离约为 (　　) A.1.8×104 km B.1.8×105 km C.9×104 km D.9×105 km 解析　设与探测器绕火星运动周期相同的绕火星做圆周运动的卫星的轨道半径为R,根据万有引力定律有G= m2R,周期约为10个地球日,可得R≈9.3×104 km,等于椭圆轨道的半长轴,则环火轨道远火点到火星中心的距离约为L=2R-R火-h近≈1.8×105 km,A、C、D三项错误,B项正确。 答案　B 6.截至2022年3月24日,我国首次火星探测任务“天问一号”环绕器在轨运行609天,距离地球2.77亿千米,当前运行正常。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