课时测评16 宇宙航行-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评16　宇宙航行 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－11题，每题4分，共44分) 1.关于三个宇宙速度，下列说法正确的是(　　) A.第一宇宙速度大小为7.9 km/h B.绕地球运行的卫星，其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 答案：D 解析：第一宇宙速度大小为7.9 km/s，A错误；根据G＝m，可得v＝ ，绕地球运行的卫星的环绕半径大于地球的半径，则环绕速度必定小于第一宇宙速度，B错误；第二宇宙速度为11.2 km/s，是脱离地球的引力的最小速度，C错误；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，D正确。故选D。 2.水星是太阳系中距离太阳最近的行星，其平均密度与地球的平均密度可视为相同。已知水星半径约为地球半径的，则水星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为(　　) A.64∶9 B.8∶3 C.3∶8 D.9∶64 答案：C 解析：对于绕星球表面运行的卫星，根据万有引力提供向心力有G＝m，解得v＝＝＝，所以水星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比＝＝＝。故选C。 3.下列说法正确的是(　　) A.中国发射的地球静止卫星可以处于南京的正上方 B.地球静止卫星的运行速度大于第一宇宙速度 C.第一宇宙速度是人造地球卫星运行的最大环绕速度，也是发射卫星的最小发射速度 D.随着技术的发展，可以发射一颗运行周期为60 min的人造地球卫星 答案：C 解析：地球静止卫星只能定点在赤道的上空，不可能处于南京的正上方，A错误；第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最大环绕速度，也是发射卫星的最小发射速度，地球静止卫星的运行速度小于第一宇宙速度，B错误，C正确；围绕地球表面以第一宇宙速度运行的卫星具有最小的运行周期，其周期大约为85 min，D错误。故选C。 4.(2025·河南安阳高一下学期期末)我国的“天宫”空间站位于距地面约400 km高的近地轨道，如图甲所示；北斗卫星导航系统，由5颗静止卫星、30颗非静止卫星等组成，如图乙所示。若空间站和北斗系统的卫星的运动均视为匀速圆周运动，则(　　) A.空间站里的航天员受到地球的引力为零 B.空间站运行速度大于7.9 km/s C.静止卫星离地球表面的高度都是一定的 D.静止卫星可以经过我国安阳地区的正上空 答案：C 解析：空间站里的航天员受到地球的引力不等于零，A错误；根据牛顿第二定律得G＝m，解得v＝，离地心的距离r越大，速度越小，空间站运行速度小于7.9 km/s，B错误；根据牛顿第二定律得G＝m(R＋h)，解得h＝－R，静止卫星离地球表面的高度都是一定的，C正确；静止卫星不会经过我国安阳地区的正上空，只能静止在赤道上空，D错误。故选C。 5. (多选)(2025·湖南衡阳高一下学期期末)如图所示，北斗系统主要由离地面高度约为6R(R为地球半径)的地球同步卫星和离地面高度约为3R的中轨道卫星组成，忽略地球自转。下列说法正确的是(　　) A.中轨道卫星与同步卫星的向心加速度大小之比为49∶16 B.中轨道卫星与同步卫星的向心加速度大小之比为4∶1 C.中轨道卫星与同步卫星的线速度大小之比为7∶4 D.中轨道卫星与同步卫星的线速度大小之比为∶2 答案：AD 解析：根据G＝man＝m，解得an＝，v＝，可得＝＝＝，＝＝。故选AD。 6. (2025·江苏苏州高新区一中期中)有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，方向均与地球自转方向一致，各卫星的排列位置如图所示，则(　　) A.卫星a的向心加速度近似等于重力加速度g B.在相同时间内卫星d转过的弧长最长 C.卫星c的线速度一定比卫星d的线速度大 D.卫星d的角速度比卫星c的角速度大 答案：C 解析：卫星a在赤道上，万有引力远大于卫星随地球自转所需向心力，则重力远大于向心力，所以卫星a的向心加速度an远小于重力加速度g，故A错误；c是地球同步卫星，a、c两颗卫星的角速度相等，根据v＝ωr可知，卫星c的线速度比卫星a的线速度大，对于b、c、d三颗卫星，根据G＝m，解得v＝，则卫星的轨道半径越大，线速度越小，所以卫星b的线速度比卫星c的线速度大，卫星c的线速度比卫星d的线速度大，故C正确；四颗卫星中卫星b的速度最大，根据弧长与速度的关系有s＝vt，可知在相同的时间内卫星b转过的弧长最长，故B错误；根据G＝mω2r，解得ω＝，对于b、c、d三颗卫星，卫星的轨道半径越大，角速度越小，所以卫星d的角速度比卫星c的角速度小，故D错误。故选C。 7.已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为v1、向心加速度大小为a1，近地卫星的线速度大小为v2、向心加速度大小为a2，地球同步卫星的线速度大小为v3、向心加速度大小为a3。若近地卫星距地面的高度不计，同步卫星距地面的高度约为地球半径的6倍，则下列结论正确的是(　　) A.＝ B.＝ C.＝ D.＝ 答案：C 解析：地球赤道上的物体与地球同步卫星相对静止，有相同的角速度和周期，即ω1＝ω3，T1＝T3，同步卫星距地心距离约为地球半径的7倍，由an＝ω2r知＝，故C正确，D错误；近地卫星与地球同步卫星都是地球卫星，都绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力，由G＝m得v＝ ，则速度之比v2∶v3＝∶1，故A、B错误。故选C。 8.(2024·杭师大附中高一期中)如图所示是一张人造地球卫星轨道示意图，其中圆轨道a、c、d的圆心均与地心重合，a与赤道平面重合，b与某一纬线圈共面，c与某一经线圈共面。下列说法正确的是(　　) A.a、b、c、d都有可能是卫星的轨道 B.轨道a上卫星的线速度大于7.9 km/s C.轨道c上卫星的运行周期可能与地球自转周期相同 D.仅根据轨道d上卫星的轨道半径、角速度和引力常量，不能求出地球质量 答案：C 解析：卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力，可知地心为卫星的圆轨道圆心，故b不可能是卫星的轨道，A错误；第一宇宙速度7.9 km/s是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，故轨道a上卫星的线速度小于7.9 km/s，B错误；如果轨道c的半径等于地球同步卫星的轨道半径，则轨道c上卫星的运行周期等于地球自转周期，C正确；根据万有引力提供向心力，有G＝mω2r，可得M＝，根据轨道d上卫星的轨道半径、角速度和引力常量，可以求出地球质量，D错误。故选C。 9.(多选)如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕半径相同、质量分别为M和2M的A、B两行星做匀速圆周运动，忽略行星自转的影响，下列说法正确的是(　　) A.甲、乙两颗卫星的线速度大小之比为1∶ B.甲、乙两颗卫星的周期之比为 1∶ C.A、B两颗行星表面的重力加速度之比为1∶2 D.A、B两颗行星的第一宇宙速度之比为1∶ 答案：ACD 解析：由万有引力提供向心力，有G＝m，可得v＝ ，可知甲、乙两颗卫星的线速度大小之比为1∶，故A正确；由万有引力提供向心力，有G＝mr，可得T＝ ，可知甲、乙两颗卫星的周期之比为∶1，故B错误；假设在两行星表面有一质量为m的物体，由万有引力等于重力有mg＝G，可得g＝，可知A、B两颗行星表面的重力加速度之比为1∶2，故C正确；设行星的第一宇宙速度为v1，由G＝m可得v1＝ ，可知A、B两颗行星的第一宇宙速度之比为1∶，故D正确。故选ACD。 10.(多选)(2025·河南百师联盟高一下学期大联考)2024年2月3日7时37分，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将吉利星座02组卫星发射升空，11颗卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。假设其中三颗卫星绕地球做圆周运动，如图所示，a为地球同步卫星，周期为T，b为倾斜轨道卫星，c为极地卫星(绕地球的两极做圆周运动)，已知ra＝rb＞rc，地球表面两极的重力加速度为g，地球半径为R。则下列说法正确的是(　　) A.b卫星距离地球表面的高度为－R B.c卫星的运动周期大于T C.a卫星和c卫星的线速度大小之比为 D.a卫星和c卫星的向心加速度大小之比为 答案：AD 解析：根据开普勒第三定律有＝＝，可得Tb＝T＞Tc，故B错误；根据G＝mg，G＝m(R＋h)，解得b卫星距离地球表面的高度为h＝－R，故A正确；根据万有引力提供向心力有G＝m，可得v＝，a卫星和c卫星的线速度大小之比为＝，故C错误；根据牛顿第二定律有G＝man，可得an＝，a卫星和c卫星的向心加速度大小之比为＝，故D正确。故选AD。 11.(多选)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是(　　) A.地球同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍 B.地球同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 C.地球同步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 D.地球同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的(忽略地球自转的影响) 答案：AB 解析：地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，因此地球同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍，故A正确；由万有引力提供向心力得G＝m，则v＝ ，又r＝nR，第一宇宙速度v1＝ ，所以地球同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 ，故B正确；地球同步卫星与地球赤道上的物体具有相同的角速度，根据v＝ωr知，同步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n倍，故C错误；根据G＝man可得an＝，则地球同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的，故D错误。故选AB。 12.(16分)(2025·陕西渭南高一下学期期末)2024年3月2日，“神舟十七号”航天员乘组圆满完成第二次出舱活动，这是我国航天员首次完成舱外维修任务。已知“神舟十七号”航天员乘组所在的空间站质量为m，轨道半径为r，绕地球运行的周期为T，地球半径为R，引力常量为G。求： (1)空间站运行所需的向心力大小； (2)地球的平均密度； (3)地球第一宇宙速度的大小。 答案：(1)　(2)　(3) 解析：(1)空间站运行所需的向心力大小为F向＝mω2r 又ω＝ 可得F向＝。 (2)空间站绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得G＝mr 解得地球质量为M＝ 又M＝ρ·πR3 解得地球的平均密度为ρ＝。 (3)地球第一宇宙速度等于卫星在地球表面的运行速度，则有G＝m' 解得第一宇宙速度为v＝＝。 学科网（北京）股份有限公司 $