7.4 宇宙航行 同步练习-2024-2025学年高一下学期物理人教版必修第二册

7.4　宇宙航行 基础过关练 考点一　宇宙速度 1.关于地球的三个宇宙速度,下列说法正确的是 (　　) A.第一宇宙速度大小为7.9 km/h,是发射卫星所需的最小速度 B.绕地球运行的同步卫星的环绕速度必定大于第一宇宙速度 C.第二宇宙速度为11.2 km/s,是绕地飞行器最大的环绕速度 D.在地面附近发射的飞行器速度等于或大于第三宇宙速度时,飞行器就能逃出太阳系了 2.已知某行星的质量为地球的8倍,半径为地球的2倍。若地球的第一宇宙速度为v0,则该行星的第一宇宙速度为 (　　) A.v0　　　　B.2v0　　　　C.2v0　　　　D.4v0 3.月球是人类开展地外空间探索的理想基地。某航天员在月球表面将一物体从距水平月面高度为h处以大小为v0的速度水平抛出,物体在水平月面上的落点到抛出点的水平距离为x。若月球的半径为R,不计月球的自转,则月球的第一宇宙速度为 (　　) A.　　　　　　　　B. C.　　　　　　　　D. 4.中国空间站绕地球运行的方向如图所示,由于地球遮挡阳光,空间站内的航天员在一天内会观察到多次日落日出。太阳光看作平行光,空间站经历一次日落到日出转过的圆心角为2θ,则空间站线速度大小与第一宇宙速度大小之比为 (　　) A.　　　　B.　　　　C.　　　　D. sin θ 5.理论分析表明,第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍。某球状天体的半径为地球半径的一半,其表面的重力加速度大小为地球表面重力加速度的。地球的第一宇宙速度为7.9 km/s,则该天体的第二宇宙速度约为 (　　) A.2.8 km/s　　　　　　　　B.4.0 km/s C.5.6 km/s　　　　　　　　D.15.8 km/s 考点二　人造地球卫星(行星的卫星) 6.(多选题)图中描绘的四种虚线轨迹,可能是人造地球卫星轨道的是 (　　) 　　　 7.一颗在低圆轨道上运行的地球卫星,轨道平面与赤道平面的夹角为30°,卫星运行到某一位置时恰好能观测到南极点或北极点,已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,则该卫星运行的周期为 (　　) A.4π　B.4π　C.4π　D.4π 8.在科幻电影《流浪地球》中,流浪了2 500年的地球终于围绕质量约为太阳质量的比邻星做匀速圆周运动,进入了“新太阳时代”。若“新太阳时代”地球公转周期与现在绕太阳的公转周期相同,将“新太阳时代”的地球与现在相比较,则 (　　) A.公转半径之比为2∶1 B.所受引力之比为1∶8 C.公转速率之比为1∶4 D.公转加速度之比为1∶2 9.2025年4月19日6时51分,我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭,成功将试验二十七号卫星01星-06星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。已知试验二十七号卫星01星(以下简称卫星)绕地球做匀速圆周运动,其轨道离地球表面的高度为h,飞行n圈所用时间为t,卫星的总质量为m,地球半径为R,引力常量为G,则 (　　) A.地球的质量为M= B.地球表面的重力加速度g=(R+h)3 C.卫星的向心加速度大小为a= D.卫星的线速度大小为v= 考点三　地球同步卫星 10.某星球的半径为R,质量为M,若该星球使用四颗静止轨道卫星(同步卫星)恰好能实现该星球的赤道上任意两点的通信。已知引力常量为G,则该星球的自转周期为 (　　) A.2πR　　　　　　　　B.πR C.πR　　　　　　　　D.4πR 11.(多选题)我国发射了世界上第一颗在同步轨道上运行的合成孔径雷达(SAR)卫星,该卫星可用于监测城市建设、交通运输、海洋环境等人工活动。地球同步卫星包含静止轨道卫星和倾斜轨道同步卫星。关于地球同步卫星,下列说法正确的是　 (　　) A.静止轨道卫星可能在北京正上方 B.同步卫星环绕地球运动的速度可能大于7.9 km/s C.任何一颗静止轨道卫星和倾斜轨道同步卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等 D.倾斜轨道同步卫星一天2次经过赤道同一位置的正上方 12.利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信。已知地球同步卫星的线速度大小为v,地球自转的周期为T,地球的半径为R,引力常量为G,下列说法正确的是 (　　) A.三颗同步卫星受到地球的万有引力大小一定相等 B.任意两颗同步卫星的间距为 C.地球的质量为 D.同步卫星的向心加速度与地球表面的重力加速度大小之比为 能力提升练 考点一　卫星的运动参量分析 1.“七星连珠”是一种罕见的天文现象,指太阳系中距太阳由近到远的七颗行星(水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星)在天空中几乎排列成一条直线。假设某次“七星连珠”发生时,七颗行星按照距离太阳由近到远的顺序在太阳同一侧排列成一条直线,运动均看作匀速圆周运动,且仅受太阳引力作用。则下列说法中正确的是 (　　) A.水星距离太阳最近,受到太阳引力最大 B.水星距离太阳最近,线速度最小 C.水星距离太阳最近,周期最大 D.水星距离太阳最近,加速度最大 2.如图所示,a为固定在赤道上跟随地球自转的物体,b、c、d是三颗在地球赤道上空做匀速圆周运动的卫星,已知b卫星轨道半径约为地球半径,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,且各卫星排列位置如图所示,则下列说法正确的是 (　　) A.物体a的线速度大于卫星c的线速度 B.卫星d的周期一定小于地球的自转周期 C.物体a与卫星b的向心加速度大小相等 D.a、b、c、d中,在相同时间内转过的弧长最长的是卫星b 3.(多选题)图1是北京卫星测控中心对某卫星的监控画面,图中左侧数值表示纬度,下方数值表示经度,曲线是运行过程中卫星和地心的连线与地球表面的交点(即星下点)的轨迹展开图。该卫星运行的轨道可视为圆轨道,高度低于地球同步卫星轨道,绕行方向如图2所示。已知地球半径为R,地球同步卫星轨道半径约为6.6R。关于该卫星,下列说法正确的是 (　　) A.轨道平面与赤道平面夹角为60° B.连续两次到达同一经度均要运动1.5圈 C.运行速度小于地球同步卫星的运行速度 D.轨道半径约为3.2R 考点二　天体运动中的追及、共线问题 4.如图所示,A、B两颗卫星在同一平面内沿顺时针方向绕地球做匀速圆周运动,图示时刻A、B连线与A的轨道相切,B与地心的连线与AB夹角为30°,A做圆周运动的周期为T,则从图示时刻至A、B间的距离最小所用的最短时间为 (　　) A.T　B.T　C.T　D.T 5.“四星一线”是指太阳、地球、月球和火星依次排成一条直线。当天,先出现“火星冲日”(太阳、地球和火星三者依次且几乎排成一条直线)的天文现象,随后月球也出现在同一条直线上,上演了罕见的“四星一线”天文现象。已知火星绕太阳运动的轨道半径约为地球的1.5倍,则 (　　) A.1年后将再次出现“四星一线”的天文现象 B.1.5年后将再次出现“火星冲日”的天文现象 C.地球绕太阳运动的向心加速度约为火星的2.25倍 D.地球和火星分别与太阳的连线在相同的时间内扫过的面积相等 6.如图所示,当木星在绕日公转过程中运行到日、地连线延长线上时,会形成“木星冲日”现象。已知地球质量为M,半径为R,公转半径为r,公转周期为1年;木星质量是地球质量的300倍,半径是地球半径的10倍,公转半径是地球公转半径的5倍。不考虑木星和地球的自转,不计木星和地球间的引力,≈2.24,求: (1)木星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比; (2)“木星冲日”平均多少年出现一次(计算结果保留2位有效数字)。 考点三　天体运动的综合问题 7.两颗行星S和T的卫星绕各自行星做匀速圆周运动。如图所示为卫星的角速度ω与轨道半径r的关系,图中两直线的纵轴截距的差值b-a=lg 3,已知行星S的半径是T的3倍,忽略行星自转和其他星球的影响,结合图中的数据,下列说法正确的是 (　　) A.行星S与T的质量之比为3∶1 B.行星S与T表面的重力加速度之比为1∶3 C.行星S与T的平均密度之比为1∶1 D.行星S的第一宇宙速度是T的倍 8.(多选题)水利一号遥感卫星于2024年12月17日在太原卫星发射中心成功发射,该卫星为极地卫星,入轨后绕地球做匀速圆周运动,该卫星的飞行轨道在地球表面的投影如图所示,图中标明了该卫星从北向南飞临赤道上空所对应的地面的经度,则 (　　) A.该卫星的环绕速度大于7.9 km/s B.该卫星运行1圈中2次经过赤道上空 C.该卫星与地球同步卫星的周期之比为1∶8 D.该卫星与地球同步卫星的轨道半径之比为1∶4 9.已知质量分布均匀的空心球壳对内部任意位置的物体引力为0。P、Q两个星球的质量分布均匀且自转角速度相同,它们的重力加速度大小g随物体到星球中心的距离r变化的图像如图所示。关于P、Q星球,下列说法正确的是 (　　) A.质量相同 B.密度不相同 C.P、Q的第一宇宙速度大小之比为1∶2 D.同步卫星距星球表面的高度之比为1∶3 答案 基础过关练 1.D　2.B　3.D　4.B　5.A　6.ABC　7.D　8.D　9.B　10.A　11.CD　12.D　 能力提升练 1.D　2.D　3.ABD　4.A　5.C　 6.答案　(1)　(2)1.1年 解：　(1)行星对其表面物体的万有引力等于物体在表面时受到的重力,有 G=mg 解得g= 则=·=×= (2)根据开普勒第三定律有 = 可得T木=5T地≈11.2年 设相邻两次木星冲日的时间间隔为t,则有t=2π 解得t=≈1.1年 7.D　8.BC　9.C　 7 $