专题8 宇宙速度与航天（5大考点）（安徽专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高一物理下学期期中真题分类汇编

专题8 宇宙速度与航天 第一宇宙速度 一、单选题 1．(23-24高一下·安徽马鞍山第二中学·期中)A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离△r随时间变化的关系如图所示。已知地球的半径为0.8r，万有引力常量为G，卫星A的线速度大于卫星B的线速度，不考虑A、B之间的万有引力，则下列说法正确的是（     ） A．卫星A的加速度小于卫星B的加速度 B．地球的质量为 C．卫星A的周期为7T D．地球的第一宇宙速度为 【答案】B 【来源】安徽省马鞍山市第二中学2023-2024学年高一下学期期中素质测试物理试题 【详解】A．卫星A的线速度大于卫星B的线速度，可知Ａ的轨道半径小于Ｂ的轨道半径，由题意可知 可得 rB=4r rA=r 根据 可知卫星A的加速度大于卫星B的加速度，选项A错误； C．根据开普勒第三定律 可得 根据 选项C错误； B．根据 可得地球的质量 选项B正确； D．根据 可得地球的第一宇宙速度为 选项D错误。 故选B。 2．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)2024年2月23日，“长征5号”遥七运载火箭搭载通信技术试验卫星十一号发射成功，该卫星围绕地球做匀速圆周运动周期为一昼夜，被誉为龙年首发。该通信技术试验卫星进入地球同步轨道，主要用于开展多频段、高速率卫星通信技术验证。设该地球静止卫星的轨道半径是地球半径的倍，下列说法中正确的是（　　） A．地球静止卫星可以静止在合肥上空 B．地球静止卫星在轨运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间 C．地球静止卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的倍 D．地球静止卫星的向心加速度与静止在赤道上的物体的向心加速度大小相同 【答案】C 【来源】安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高一下学期期中检测物理试卷（A卷） 【详解】A．地球静止卫星只能相对静止于赤道的正上方，所以地球静止卫星可以不静止在合肥上空，故A错误； B．地球第一宇宙速度的卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，地球静止卫星在轨运行速度小于第一宇宙速度，故B错误； CD．地球静止卫星的角速度等于地球自转角速度，根据 ， 由于地球静止卫星的轨道半径是地球半径的倍，则地球静止卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的倍，地球静止卫星的向心加速度大小是静止在赤道上的物体的向心加速度大小的倍，故C正确，D错误。 故选C。 3．(23-24高一下·安徽淮南第二中学·期中)2019年1月3日，“嫦娥四号”成为了全人类第一个在月球背面成功实施软着陆的探测器。为了减小凹凸不平的月面可能造成的不利影响，“嫦娥四号”采取了近乎垂直的着陆方式。测得“嫦娥四号”近月环绕周期为T，月球半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A．月球表面的重力加速度 B．月球的密度为 C．“嫦娥四号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的速度为 D．“嫦娥四号”着陆前的时间内处于失重状态 【答案】B 【来源】安徽省淮南第二中学2023-2024学年高一下学期期中测试物理试题 【详解】A．“嫦娥四号”着陆前近月环绕月球做圆周运动时，由万有引力提供向心力得 得 故A错误； B．“嫦娥四号”近月环绕月球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得 可得月球质量为 又 可得月球的密度为 故B正确； C．“嫦娥四号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的速度不等于地球的第一宇宙速度7.9 km/s，故C错误； D．在“嫦娥四号”着陆前的时间内“嫦娥四号”需要做减速运动，处于超重状态，故D错误。 故选B。 二、多选题 4．(23-24高一下·物理-安徽师大附中·期中)电影《流浪地球2》中的“太空电梯”引起热议。其原理如图所示，通过缆绳将位于地球同步轨道的空间站一边连接在地面的基座上，另一边连接配重厢，整个“太空电梯”和地面保持相对静止。关于“太空电梯”，下列说法正确的是（　　） A．地面基座可以在芜湖修建 B．配重厢的线速度大于空间站的线速度 C．缆绳对配重厢的作用力指向地心 D．空间站的线速度大于第一宇宙速度 【答案】BC 【来源】物理-安徽师大附中2023-2024学年高一下学期4月期中 【详解】A．整个“太空电梯”和地面保持相对静止，则整个同步轨道一定在赤道的正上方，所以地面基座不可以在芜湖修建，故A错误； B．根据“太空电梯”的结构可知，配重厢和同步空间站的角速度一样，根据 由于空间站的环绕半径小于配重的环绕半径，由此可知配重厢的线速度大于空间站的线速度，故B正确； C．若无拉力作用，则由牛顿第二定律 得 可知轨道越高，运行速度越慢，但是配重厢的线速度大于空间站的线速度，由此可知缆绳对配重厢的作用力要指向地心，由万有引力和指向地心的拉力的合力提供配重厢做圆周运动的向心力，才能与地面保持相对静止，故C正确； D．第一宇宙速度是最大的运行速度，同步轨道的空间站的线速度小于第一宇宙速度，故D错误。 故选BC。 卫星的各个物理量的计算 一、单选题 1．(23-24高一下·安徽合肥六校联盟·期中)2024年1月，天舟七号货运飞船成功与空间站天和核心舱对接，据悉天舟七号在返回地面过程中释放一颗小卫星。已知小卫星和空间站环绕地球的运动均可看作匀速圆周运动，且小卫星的轨道半径小于空间站的轨道半径，空间站环绕地球运动时距离地球表面的高度为h，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，忽略地球自转。下列说法正确的是（　　） A．空间站的角速度为 B．空间站的环绕速度大于第一宇宙速度 C．空间站的环绕周期小于小卫星的环绕周期 D．空间站的环绕加速度大于小卫星的环绕加速度 【答案】A 【来源】安徽省合肥市六校联盟2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题 【详解】A．对空间站，由万有引力提供向心力，则有 在地球表面，万有引力近似等于重力，则有 解得 故A正确； B．第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，根据 解得 空间站的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，则空间站的环绕速度小于第一宇宙速度，故B错误； C．根据 解得 小卫星的轨道半径小于空间站的轨道半径，则空间站的环绕周期大于小卫星的环绕周期，故C错误； D．根据牛顿第二定律有 解得 小卫星的轨道半径小于空间站的轨道半径，则空间站的环绕加速度小于小卫星的环绕加速度，故D错误。 故选A。 二、解答题 2．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)为顺利完成月球背面的“嫦娥六号”探测器与地球间的通信，我国新研制的“鹊桥二号”中继通信卫星计划2024年上半年发射，并定位在地月拉格朗日点，位于拉格朗日点上的卫星可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球以相同角速度绕地球做匀速圆周运动（即地球、月球、点始终三点共线），如图所示，地、月中心间的距离约为点与月球中心距离的6倍。已知地球半径为且地球表面的重力加速度为，位于点卫星的质量为，地月之间的距离大约是地球半径的60倍，不考虑地球自转。试解答下列问题：（注意：计算结果一定要用题中给出的物理量字母表示。） （1）若已知引力常量为，试估算出地球的质量； （2）试估算出月球绕地球公转的向心加速度大小（不考虑卫星对月球运动的影响）； （3）试求出该卫星做圆周运动所受到的向心力大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【来源】安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高一下学期期中检测物理试卷（A卷） 【详解】（1）在地面表面处，有 解得地球的质量为 （2）月球绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得 又 联立解得月球绕地球公转的向心加速度大小为 （3）设月球绕地球公转的角速度为，根据 可得 由题意可知卫星做圆周运动的角速度等于月球绕地球公转的角速度，且卫星做圆周运动的轨道半径为 则该卫星做圆周运动所受到的向心力大小为 3．(23-24高一下·安徽池州贵池区·期中)为了解决了月球背面的通信问题，2024年3月20日鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空，3月25日成功近月制动后，顺利进入环月轨道飞行，后续通过调整环月轨道高度和倾角，进入24小时周期的环月固定轨道。某同学想了解鹊桥二号的环月轨道半径，查询未果。但了解到了其它相关数据：数据资料一：地球的质量约为月球的81倍；数据资料二：地球静止卫星周期也是24小时，轨道半径约42000km。请利用所学知识帮助该同学估算鹊桥二号环月轨道半径（将环月轨道按圆轨道处理，，结果保留两位有效数字） 【答案】 【来源】安徽省池州市贵池区2023-2024学年度高一下学期期中教学质量检测 【详解】根据题意，由万有引力提供向心力有 解得 由于鹊桥二号的环月周期与地球静止卫星环地球周期相等，地球的质量约为月球的81倍，地球静止卫星的轨道半径约42000km，则有 卫星变轨 一、单选题 1．(23-24高一下·安徽蚌埠第二中学·期中)2023年10月26日11时14分，神舟十七号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功。飞船入轨后，于当天下午18：00成功对接于空间站天和核心舱径向端口。飞船和空间站的变轨对接可简化为如图所示的过程，其中轨道1和轨道3为圆轨道，半径分别为，和，飞船变轨前稳定运行在轨道1，空间站运行在轨道3，椭圆轨道2为飞船的转移轨道。轨道1和2、2和3分别相切于P、Q两点。关于变轨过程，下列说法正确的是（　　） A．飞船在轨道1上经过P点的速度等于在轨道2上经过P点的速度 B．飞船在轨道2上经过P点的加速度大于在轨道1上经过P点的加速度 C．飞船在轨道3上经过Q点的加速度小于在轨道2上经过Q点的加速度 D．飞船在椭圆轨道上经过P、Q两点的速率之比为 【答案】D 【来源】安徽省蚌埠第二中学2023-2024学年高一下学期5月期中物理试题 【详解】A．船在轨道1变轨到在轨道2，需要在P点点火加速，则飞船在轨道1上经过P点的速度小于在轨道2上经过P点的速度，故A错误； BC．根据牛顿第二定律可得 可得 可知飞船在轨道2上经过P点的加速度等于在轨道1上经过P点的加速度；飞船在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上经过Q点的加速度，故BC错误； D．根据开普勒第二定律可得 可得船在椭圆轨道上经过P、Q两点的速率之比为 故D正确。 故选D。 二、多选题 2．(23-24高一下·安徽安庆桐城·期中)2024年5月8日，嫦娥六号探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行，将择机落入月球背面。右图为此落月过程的简化示意图。探测器先进入大椭圆轨道3，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道1做匀速圆周运动。轨道2与轨道1、轨道3相切于近月点点，点为轨道2的远月点。下列说法正确的是（　　） A．探测器在轨道3的点需要点火加速才能进入轨道2 B．探测器在轨道2上从点运动到点过程中，速度越来越大 C．探测器在轨道1上经过点的加速度等于其在轨道2上经过点的加速度 D．探测器在轨道2上经过点时的速率大于它在轨道1上经过点时的速率 【答案】CD 【来源】安徽省安庆市桐城市2023-2024学年高一下学期5月期中联考物理试题（A） 【详解】A．探测器在轨道3的点需要减速才能进入在轨道2，故A错误； B．根据开普勒第二定律可知探测器在轨道2上从点运动到点过程中，速度越来越小，故B错误； C．根据可知探测器在轨道1上经过点的加速度等于其在轨道3上经过点的加速度，故C正确； D．探测器从轨道2变至轨道1需要在点减速，所以探测器在轨道2上经过点时的速率大于它在轨道1上经过点时的速率，故D正确。 故选CD。 3．(23-24高一下·安徽示范高中培优联盟·)2023年10月26日，中国载人航天再创历史，神舟十七号与神舟十六号成功“会师”。假如神舟十七号发射的过程可简化为如图所示的过程，先将其发射至近地圆轨道，再通过转移轨道进入运行圆轨道。下列说法正确的是（　　） A．神舟十七号在转移轨道上从A点到B点的过程中需要不断喷气减速 B．神舟十七号在转移轨道上经过B点的速度大于在近地轨道上的运行速度 C．神舟十七号在运行轨道上运动的周期大于在转移轨道上运动的周期 D．神舟十七号在转移轨道上经过B点时加速度与在运行轨道上经过B点的加速度相同 【答案】CD 【来源】安徽省示范高中培优联盟2023-2024学年高一下学期5月联赛物理试卷 【详解】A.从A点到B点减速是因为万有引力作用，而不是因为喷气减速，故A错误： B.卫星在转移轨道上B点速度小于运行轨道速度，而运行轨道速度又小于近地轨道速度， 故B错误。 C.由于运行轨道的半径大于转移轨道半长轴，根据开普勒第三定律可知，卫星在运行轨道上运动时的周期大于转移轨道上运行的周期，故C正确： D.根据牛顿第二定律可得 求得 由于都相同，可知卫星B点时加速度与轨迹无关，故D正确。 故选CD。 4．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)如图为某人造卫星向高轨道变轨过程示意图。卫星绕地球在椭圆形转移轨道Ⅰ上飞行，在A点变轨至轨道Ⅱ做周期为的圆周运动。已知地球半径为，质量为，卫星在近地点B距地面高度为，在远地点A距地面高度为，引力常量为。下列说法正确的是（　　） A．卫星从轨道Ⅰ轨到轨道Ⅱ需要在A处减速 B．卫星在轨道Ⅰ运行和轨道Ⅱ运行经过A点时加速度相等 C．卫星在轨道Ⅱ上运行速率 D．工星在轨道Ⅰ上运行周期 【答案】BC 【来源】安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高一下学期期中检测物理试卷（A卷） 【详解】A．卫星从低轨道变轨到高轨道，需要在变轨处点火加速，所以卫星从轨道Ⅰ轨到轨道Ⅱ需要在A处加速，故A错误； B．根据牛顿第二定律可得 可得 可知卫星在轨道Ⅰ运行和轨道Ⅱ运行经过A点时加速度相等，故B正确； C．根据万有引力提供向心力可得 可得卫星在轨道Ⅱ上运行速率为 故C正确； D．根据开普勒第三定律可得 解得卫星在轨道I上运行周期为 故D错误。 故选BC。 5．(23-24高一下·安徽宿州、示范高中·期中)如图所示，载人飞船先后在圆形轨道I、椭圆轨道II和圆形轨道III上运行，与天和核心舱刚好B点成功对接。已知轨道I、III的半径分别为r1、r2，轨道I和II、II和III分别相切于A、B两点。关于载人飞船，下列说法正确的（　　） A．在轨道II上运行的周期小于在轨道I上运行的周期 B．在轨道II上A点的加速度大小大于B点的加速度大小 C．先到III轨道，然后再加速，才能与天和核心舱完成对接 D．在轨道II上的A点和B点的速度的大小之比为r2∶r1 【答案】BD 【来源】安徽省宿州市省、市示范高中2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试题 【详解】A．根据开普勒第三定律可知 因为轨道II的半长轴大于轨道I的半径，因而在轨道II上运行的周期大于在轨道I上运行的周期。故A错误； B．根据 解得轨道上的加速度 轨道II上A点比B点距离地球近，因而加速度更大，故B正确； C．飞船在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道时，才能与天和核心舱完成对接，若在Ⅲ轨道加速，则飞船将做离心运动离开Ⅲ轨道，不能与天和核心舱完成对接，故C错误； D．根据开普勒第二定律，有 即 故D正确。 故选BD。 双星问题 一、单选题 1．(23-24高一下·安徽阜阳第三中学·期中)宇宙中大多数恒星系都是双星系统，如图所示，两颗远离其他星系的恒星A和B在相互之间的引力作用下绕O点做匀速圆周运动，且A星距离O点更近。轨道平面上的观测点P相对O点静止，观察发现每隔T时间，两颗恒星与O、P共线，已知引力常量为G，其中一颗恒星的质量为m，另一颗恒星的质量为3m，恒星的半径都远小于它们之间的距离。则以下说法正确的是（　　） A．A的质量为m B．该双星系统的运动周期为T C．A、B相距的距离为 D．在相同时间里，A、B两颗恒星与O点连线扫过的面积之比为 【答案】C 【来源】安徽省阜阳市第三中学2023-2024学年高一下学期6月期中物理试题 【详解】B．观察发现每隔T时间，两颗恒星与O、P共线，该双星系统的运动周期为2T，故B错误； AC．根据万有引力提供向心力有 解得 ， 因此质量大的恒星半径较小，可知，A的质量为3m，又有 解得 故A错误，C正确； D．单位时间内恒星与O点连线扫过的面积 则相等时间内，A、B两颗恒星与O点连线扫过的面积之比为 故D错误。 故选C。 二、多选题 2．(23-24高一下·安徽马鞍山中加双语学校·期中)科学家通过天文望远镜在一个河外星系中发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图所示，这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞。这对验证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义。若图中双黑洞的质量分别为和，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。根据所学知识，下列判断正确的是（　　） A．双黑洞的角速度之比 B．双黑洞的轨道半径之比 C．双黑洞的向心加速度之比 D．双黑洞的线速度之比 【答案】BC 【来源】安徽省马鞍山中加双语学校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷 【详解】A．双黑洞绕连线上的某点做匀速圆周运动的周期相等，角速度也相等，故A错误； B．双黑洞做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供，向心力大小相等，设双黑洞间的距离为，由 解得双黑洞的轨道半径之比 故B正确； C．由公式可知，双黑洞的向心加速度之比 故C正确； D．由公式可知，双黑洞的线速度之比 故D错误。 故选BC。 三、解答题 3．(23-24高一下·安徽卓越县中联盟皖豫名校联盟·期中)宇宙空间有质量相差不大又相距不远的两颗星球，在万有引力的作用下，围绕它们连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，这种系统称为双星系统。科学研究发现：地球和月球实际上也是一个双星伴绕的天体系统，如图所示，虚线分别为地球和月球球心的运动轨迹，它们绕着连线上的一个共同的圆心O，保持距离不变做匀速圆周运动。 （1）已知地球的质量为，月球质量为，地月距离L，引力常量为G，求它们的运动周期是多少（用题中字母表示）； （2）现实中，我们总认为月球围绕地球运行，其实是因为地球和月球共同的圆心O在地球内部，根据以下数据证明地月双星共同圆心O到地心的距离与地球半径之比小于1（已知地球质量为月球质量的81倍，地月球心间距约为地球半径的60倍）。 【答案】（1）；（2）见解析 【来源】安徽卓越县中联盟 皖豫名校联盟2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题 【详解】（1）由于双星系统两者周期相同，设周期为T，由题意可知 根据万有引力定律得 可得 联立解得 （2）由（1）可知 联立并代入已知条件可得 4．(23-24高一下·安徽淮南第二中学·期中)人类对未知事物的好奇和科学家们的不懈努力，使人类对宇宙的认识越来越丰富。 （1）开普勒认为：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。行星轨道半长轴的三次方与其公转周期的二次方的比值是一个常量。实际上行星的轨道与圆十分接近，请你以地球绕太阳公转为例，根据万有引力定律和牛顿运动定律推导出此常量的表达式。 （2）已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动，周期为T，两颗恒星之间的距离为d，引力常量为G。求此双星系统的总质量。 【答案】（1）见解析；（2） 【来源】安徽省淮南第二中学2023-2024学年高一下学期期中测试物理试题 【详解】（1）设太阳质量为，地球质量为，地球绕太阳公转的半径为r，太阳对地球的引力提供地球做匀速圆周运动的向心力，根据万有引力定律和牛顿运动定律有    解得 太阳质量和万有引力常量是一个定值，行星轨道半长轴的三次方与其公转周期的二次方的比值是一个常量。 （2）设双星的质量分别为、，轨道半径分别为、，根据万有引力定律及牛顿运动定律有 且有 联立解得双星总质量为 相对论与牛顿力学的局限性 一、单选题 1．(23-24高一下·安徽六安第二中学河西校区·期中)下列说法不符合物理学史的是（    ） A．开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的 B．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值 C．牛顿对引力常量G进行准确测定，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中 D．20世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动 【答案】C 【来源】安徽省六安市第二中学河西校区2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】A．开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的，符合物理学史，选项A不符合题意； B．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值，符合物理学史，选项B不符合题意； C．牛顿发现了万有引力定律，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中，但牛顿没有测出引力常量，不符合物理学史，故选项C符合题意； D．20世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动，符合物理学史，选项D不符合题意。 故选C。 2．(23-24高一下·安徽宿州、示范高中·期中)在物理学发展历史中，许多物理学家做出了卓越贡献。关于物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的是（　　） A．牛顿建立了相对论 B．开普勒提出了“日心说” C．卡文迪什首次比较精确地测出引力常量 D．伽利略发现了行星运动三定律 【答案】C 【来源】安徽省宿州市省、市示范高中2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试题 【详解】A．爱因斯坦建立了相对论，故A错误； B．伽利略提出日心说，故B错误； C．卡文迪什首次通过实验比较精确地测出引力常量，故C正确； D．开普勒发现了行星运动三定律，故D错误。 故选C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题8 宇宙速度与航天 第一宇宙速度 一、单选题 1．(23-24高一下·安徽马鞍山第二中学·期中)A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离△r随时间变化的关系如图所示。已知地球的半径为0.8r，万有引力常量为G，卫星A的线速度大于卫星B的线速度，不考虑A、B之间的万有引力，则下列说法正确的是（     ） A．卫星A的加速度小于卫星B的加速度 B．地球的质量为 C．卫星A的周期为7T D．地球的第一宇宙速度为 2．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)2024年2月23日，“长征5号”遥七运载火箭搭载通信技术试验卫星十一号发射成功，该卫星围绕地球做匀速圆周运动周期为一昼夜，被誉为龙年首发。该通信技术试验卫星进入地球同步轨道，主要用于开展多频段、高速率卫星通信技术验证。设该地球静止卫星的轨道半径是地球半径的倍，下列说法中正确的是（　　） A．地球静止卫星可以静止在合肥上空 B．地球静止卫星在轨运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间 C．地球静止卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的倍 D．地球静止卫星的向心加速度与静止在赤道上的物体的向心加速度大小相同 3．(23-24高一下·安徽淮南第二中学·期中)2019年1月3日，“嫦娥四号”成为了全人类第一个在月球背面成功实施软着陆的探测器。为了减小凹凸不平的月面可能造成的不利影响，“嫦娥四号”采取了近乎垂直的着陆方式。测得“嫦娥四号”近月环绕周期为T，月球半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A．月球表面的重力加速度 B．月球的密度为 C．“嫦娥四号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的速度为 D．“嫦娥四号”着陆前的时间内处于失重状态 二、多选题 4．(23-24高一下·物理-安徽师大附中·期中)电影《流浪地球2》中的“太空电梯”引起热议。其原理如图所示，通过缆绳将位于地球同步轨道的空间站一边连接在地面的基座上，另一边连接配重厢，整个“太空电梯”和地面保持相对静止。关于“太空电梯”，下列说法正确的是（　　） A．地面基座可以在芜湖修建 B．配重厢的线速度大于空间站的线速度 C．缆绳对配重厢的作用力指向地心 D．空间站的线速度大于第一宇宙速度 卫星的各个物理量的计算 一、单选题 1．(23-24高一下·安徽合肥六校联盟·期中)2024年1月，天舟七号货运飞船成功与空间站天和核心舱对接，据悉天舟七号在返回地面过程中释放一颗小卫星。已知小卫星和空间站环绕地球的运动均可看作匀速圆周运动，且小卫星的轨道半径小于空间站的轨道半径，空间站环绕地球运动时距离地球表面的高度为h，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，忽略地球自转。下列说法正确的是（　　） A．空间站的角速度为 B．空间站的环绕速度大于第一宇宙速度 C．空间站的环绕周期小于小卫星的环绕周期 D．空间站的环绕加速度大于小卫星的环绕加速度 二、解答题 2．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)为顺利完成月球背面的“嫦娥六号”探测器与地球间的通信，我国新研制的“鹊桥二号”中继通信卫星计划2024年上半年发射，并定位在地月拉格朗日点，位于拉格朗日点上的卫星可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球以相同角速度绕地球做匀速圆周运动（即地球、月球、点始终三点共线），如图所示，地、月中心间的距离约为点与月球中心距离的6倍。已知地球半径为且地球表面的重力加速度为，位于点卫星的质量为，地月之间的距离大约是地球半径的60倍，不考虑地球自转。试解答下列问题：（注意：计算结果一定要用题中给出的物理量字母表示。） （1）若已知引力常量为，试估算出地球的质量； （2）试估算出月球绕地球公转的向心加速度大小（不考虑卫星对月球运动的影响）； （3）试求出该卫星做圆周运动所受到的向心力大小。 3．(23-24高一下·安徽池州贵池区·期中)为了解决了月球背面的通信问题，2024年3月20日鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空，3月25日成功近月制动后，顺利进入环月轨道飞行，后续通过调整环月轨道高度和倾角，进入24小时周期的环月固定轨道。某同学想了解鹊桥二号的环月轨道半径，查询未果。但了解到了其它相关数据：数据资料一：地球的质量约为月球的81倍；数据资料二：地球静止卫星周期也是24小时，轨道半径约42000km。请利用所学知识帮助该同学估算鹊桥二号环月轨道半径（将环月轨道按圆轨道处理，，结果保留两位有效数字） 卫星变轨 一、单选题 1．(23-24高一下·安徽蚌埠第二中学·期中)2023年10月26日11时14分，神舟十七号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功。飞船入轨后，于当天下午18：00成功对接于空间站天和核心舱径向端口。飞船和空间站的变轨对接可简化为如图所示的过程，其中轨道1和轨道3为圆轨道，半径分别为，和，飞船变轨前稳定运行在轨道1，空间站运行在轨道3，椭圆轨道2为飞船的转移轨道。轨道1和2、2和3分别相切于P、Q两点。关于变轨过程，下列说法正确的是（　　） A．飞船在轨道1上经过P点的速度等于在轨道2上经过P点的速度 B．飞船在轨道2上经过P点的加速度大于在轨道1上经过P点的加速度 C．飞船在轨道3上经过Q点的加速度小于在轨道2上经过Q点的加速度 D．飞船在椭圆轨道上经过P、Q两点的速率之比为 二、多选题 2．(23-24高一下·安徽安庆桐城·期中)2024年5月8日，嫦娥六号探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行，将择机落入月球背面。右图为此落月过程的简化示意图。探测器先进入大椭圆轨道3，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道1做匀速圆周运动。轨道2与轨道1、轨道3相切于近月点点，点为轨道2的远月点。下列说法正确的是（　　） A．探测器在轨道3的点需要点火加速才能进入轨道2 B．探测器在轨道2上从点运动到点过程中，速度越来越大 C．探测器在轨道1上经过点的加速度等于其在轨道2上经过点的加速度 D．探测器在轨道2上经过点时的速率大于它在轨道1上经过点时的速率 3．(23-24高一下·安徽示范高中培优联盟·)2023年10月26日，中国载人航天再创历史，神舟十七号与神舟十六号成功“会师”。假如神舟十七号发射的过程可简化为如图所示的过程，先将其发射至近地圆轨道，再通过转移轨道进入运行圆轨道。下列说法正确的是（　　） A．神舟十七号在转移轨道上从A点到B点的过程中需要不断喷气减速 B．神舟十七号在转移轨道上经过B点的速度大于在近地轨道上的运行速度 C．神舟十七号在运行轨道上运动的周期大于在转移轨道上运动的周期 D．神舟十七号在转移轨道上经过B点时加速度与在运行轨道上经过B点的加速度相同 4．(23-24高一下·安徽合肥第八中学·期中)如图为某人造卫星向高轨道变轨过程示意图。卫星绕地球在椭圆形转移轨道Ⅰ上飞行，在A点变轨至轨道Ⅱ做周期为的圆周运动。已知地球半径为，质量为，卫星在近地点B距地面高度为，在远地点A距地面高度为，引力常量为。下列说法正确的是（　　） A．卫星从轨道Ⅰ轨到轨道Ⅱ需要在A处减速 B．卫星在轨道Ⅰ运行和轨道Ⅱ运行经过A点时加速度相等 C．卫星在轨道Ⅱ上运行速率 D．工星在轨道Ⅰ上运行周期 5．(23-24高一下·安徽宿州、示范高中·期中)如图所示，载人飞船先后在圆形轨道I、椭圆轨道II和圆形轨道III上运行，与天和核心舱刚好B点成功对接。已知轨道I、III的半径分别为r1、r2，轨道I和II、II和III分别相切于A、B两点。关于载人飞船，下列说法正确的（　　） A．在轨道II上运行的周期小于在轨道I上运行的周期 B．在轨道II上A点的加速度大小大于B点的加速度大小 C．先到III轨道，然后再加速，才能与天和核心舱完成对接 D．在轨道II上的A点和B点的速度的大小之比为r2∶r1 双星问题 一、单选题 1．(23-24高一下·安徽阜阳第三中学·期中)宇宙中大多数恒星系都是双星系统，如图所示，两颗远离其他星系的恒星A和B在相互之间的引力作用下绕O点做匀速圆周运动，且A星距离O点更近。轨道平面上的观测点P相对O点静止，观察发现每隔T时间，两颗恒星与O、P共线，已知引力常量为G，其中一颗恒星的质量为m，另一颗恒星的质量为3m，恒星的半径都远小于它们之间的距离。则以下说法正确的是（　　） A．A的质量为m B．该双星系统的运动周期为T C．A、B相距的距离为 D．在相同时间里，A、B两颗恒星与O点连线扫过的面积之比为 二、多选题 2．(23-24高一下·安徽马鞍山中加双语学校·期中)科学家通过天文望远镜在一个河外星系中发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图所示，这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞。这对验证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义。若图中双黑洞的质量分别为和，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。根据所学知识，下列判断正确的是（　　） A．双黑洞的角速度之比 B．双黑洞的轨道半径之比 C．双黑洞的向心加速度之比 D．双黑洞的线速度之比 三、解答题 3．(23-24高一下·安徽卓越县中联盟皖豫名校联盟·期中)宇宙空间有质量相差不大又相距不远的两颗星球，在万有引力的作用下，围绕它们连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，这种系统称为双星系统。科学研究发现：地球和月球实际上也是一个双星伴绕的天体系统，如图所示，虚线分别为地球和月球球心的运动轨迹，它们绕着连线上的一个共同的圆心O，保持距离不变做匀速圆周运动。 （1）已知地球的质量为，月球质量为，地月距离L，引力常量为G，求它们的运动周期是多少（用题中字母表示）； （2）现实中，我们总认为月球围绕地球运行，其实是因为地球和月球共同的圆心O在地球内部，根据以下数据证明地月双星共同圆心O到地心的距离与地球半径之比小于1（已知地球质量为月球质量的81倍，地月球心间距约为地球半径的60倍）。 4．(23-24高一下·安徽淮南第二中学·期中)人类对未知事物的好奇和科学家们的不懈努力，使人类对宇宙的认识越来越丰富。 （1）开普勒认为：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。行星轨道半长轴的三次方与其公转周期的二次方的比值是一个常量。实际上行星的轨道与圆十分接近，请你以地球绕太阳公转为例，根据万有引力定律和牛顿运动定律推导出此常量的表达式。 （2）已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动，周期为T，两颗恒星之间的距离为d，引力常量为G。求此双星系统的总质量。 相对论与牛顿力学的局限性 一、单选题 1．(23-24高一下·安徽六安第二中学河西校区·期中)下列说法不符合物理学史的是（    ） A．开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的 B．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值 C．牛顿对引力常量G进行准确测定，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中 D．20世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动 2．(23-24高一下·安徽宿州、示范高中·期中)在物理学发展历史中，许多物理学家做出了卓越贡献。关于物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的是（　　） A．牛顿建立了相对论 B．开普勒提出了“日心说” C．卡文迪什首次比较精确地测出引力常量 D．伽利略发现了行星运动三定律 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$