课时测评17 宇宙速度与航天-【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（粤教版）

课时测评17　宇宙速度与航天 (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，每题5分，共60分) 1.关于宇宙速度，下列说法正确的是(　　) A．同步卫星绕地球运行的速度小于第一宇宙速度 B．中国空间站绕地球运行的速度大于第一宇宙速度 C．第二宇宙速度是指飞行器脱离太阳的束缚，飞出太阳系的速度 D．第三宇宙速度是指飞行器脱离地球的束缚，绕太阳运行的速度 答案：A 解析：第一宇宙速度是最小的发射速度、最大的环绕速度，同步卫星和中国空间站绕地球运行的速度均小于第一宇宙速度，A正确，B错误；第二宇宙速度是指脱离地球的束缚，绕太阳运行的速度，C错误；第三宇宙速度是指脱离太阳的束缚，飞出太阳系的速度，D错误。故选A。 2．(多选)(2024·四川绵阳高一期中)如图所示，在地球表面附近的A点发射卫星，当发射速度为v1时，卫星的轨道刚好为近地圆轨道1，当发射速度为v3时卫星恰好脱离地球的引力变为了绕太阳运动的小行星，则以下说法正确的是(　　) A．轨道3对应的发射速度v3为7.9 km/s B．轨道1对应的发射速度v1为7.9 km/s C．轨道2对应的发射速度可能为14.5 km/s D．轨道2对应的发射速度可能为10.8 km/s 答案：BD 解析：当卫星速度达到11.2 km/s，即为第二宇宙速度时，卫星就能脱离地球的束缚，变为绕太阳运动的小行星，则v3等于11.2 km/s，故A错误；第一宇宙速度是人造地球卫星运行的最大环绕速度，也是发射卫星具有的最小发射速度，当发射速度为v1时，卫星的轨道刚好为近地圆轨道1，则v1为7.9 km/s，故B正确；卫星在轨道2上仍然围绕地球运动，没有脱离地球的束缚，所以轨道2对应的发射速度小于11.2 km/s，故C错误，D正确。 3.地球同步卫星位于赤道上方高度约为36 000 km处，因相对地面静止，也称静止轨道卫星。关于某在轨地球同步卫星，下列说法正确的是(　　) A．该卫星的周期比地球自转周期长 B．该卫星可飞越湖南上空 C．该卫星的角速度与地球自转角速度相同 D．该卫星有时可以飞越南极洲 答案：C 解析：由于该卫星相对地面静止，则该卫星的周期等于地球自转周期，该卫星的角速度与地球自转角速度相同，故A错误，C正确；同步卫星只能位于赤道的上空，所以该卫星不可飞越湖南上空和南极洲，故B、D错误。故选C。 4.关于地球的同步卫星，下列说法正确的是(　　) A．同步卫星的轨道和北京所在纬度圈共面 B．所有同步卫星距离地面的高度不一定相同 C．所有同步卫星的质量一定相同 D．同步卫星的轨道必须和地球赤道共面 答案：D 解析：同步卫星所受向心力指向地心，与地球自转同步，其所在轨道与赤道共面，故A错误，D正确；同步卫星距离地面的高度一定相同，但卫星的质量不一定相同，故B、C错误。 5.(2024·佛山市高一联考)如图所示，d为地球的同步卫星轨道，b与d轨道同在赤道平面，则以下说法正确的是(　　) A．若某飞船能在轨道c做匀速圆周运动，不可能仅由万有引力提供向心力 B．轨道b上的卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度大小比同步卫星小 C．轨道b上的卫星绕地球做匀速圆周运动的周期大于24小时 D．若轨道a与d半径相等，则a轨道上的卫星也是同步卫星 答案：A 解析：万有引力指向地心，飞船在轨道c做匀速圆周运动所需要的向心力指向轨道c所在平面的圆心，而向心力是其所受合外力，则根据平行四边形定则可知，该轨道运行的飞船不可能仅由万有引力提供向心力，故A正确；根据万有引力提供向心力，有G＝m，可得v＝ ，轨道b的半径小于同步卫星的轨道半径，因此可知轨道b上的卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度大小比同步卫星大，故B错误；根据万有引力提供向心力，有G＝mR，可得T＝ ，显然，轨道半径越小，周期越小，而轨道b的半径小于同步卫星的轨道半径，且同步卫星的周期与地球自转周期相同，为24 h，因此可知轨道b上的卫星绕地球做匀速圆周运动的周期小于24小时，故C错误；若轨道a与d半径相等，则可知轨道a上运行的卫星的周期也等于地球的自转周期，但轨道a上运行的卫星并不会相对地球静止，只有在地球赤道平面内的卫星才能相对地球静止，才是同步卫星，故D错误。故选A。 6.(多选)(2024·东莞市实验中学高一校考期中)如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星。则下列说法正确的是(　　) A．a、b角速度的大小关系是ωa<ωb B．a、c向心加速度的大小关系是aa<ac C．b、c线速度的大小关系是vb<vc D．a、b周期的大小关系是Ta<Tb 答案：AB 解析：根据万有引力提供向心力，有G＝mω2R＝mR，可得ω＝，T＝ ，根据以上分析可知，轨道半径越大，角速度越小，周期越大，则可得ωb>ωc，Tb<Tc，而地球赤道上的物体与地球同步卫星的角速度及周期均相同，即有ωa＝ωc，Ta＝Tc，可得ωa<ωb，Ta>Tb，故A正确，D错误；根据牛顿第二定律有mω2R＝ma，可得a＝ω2R，而a、c角速度相同，但Ra<Rc，则可知aa<ac，故B正确；根据万有引力提供向心力，有G＝m，可得v＝，可知，轨道半径越大，线速度越小，c的轨道半径大于b的轨道半径，则可得vb>vc，故C错误。故选AB。 7.2023年10月26日19时34分，神舟十六号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎远道而来的神舟十七号航天员乘组入驻“天宫”。随后，两个航天员乘组拍下“全家福”，共同向全国人民报平安。若中国空间站绕地球可视为匀速圆周运动，已知空间站轨道离地面的高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球自转的影响，则下列说法正确的是(　　) A．地球的质量为 B．空间站的运行速度为 C．空间站的运行周期为2π D．航天员能处于漂浮状态是因其受到的合力为零 答案：B 解析：处于地球表面的物体，有＝mg，可得M＝，A错误；设空间站运行速度为v，有＝＝m1(R＋h)，可得v＝，T＝2π，B正确，C错误；航天员能处于漂浮状态是因处于完全失重状态，合力不为零(合力充当向心力)，D错误。故选B。 8.(2024·广州市第二中学高一联考期末)某卫星绕地球做匀速圆周运动，每24小时绕地球运行n圈(n>1)，轨道平面与赤道平面垂直，轨道如图所示。关于该卫星，下列说法正确的是(　　) A．线速度大于第一宇宙速度 B．角速度大于地球同步卫星的角速度 C．向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度 D．发射速度大于第二宇宙速度 答案：B 解析：地球第一宇宙速度等于地球表面轨道卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度，是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，则该卫星的线速度小于第一宇宙速度，故A错误；根据万有引力提供向心力可得＝mr＝mω2r＝ma，可得T＝，ω＝，a＝，由题意可知该卫星的周期小于同步卫星的周期，则该卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，该卫星的角速度大于地球同步卫星的角速度，该卫星的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，故B正确，C错误；该卫星的发射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，故D错误。故选B。 9.(2024·广州市高一统考期中)2023年1月13日，“长征二号”丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，成功将“亚太6E”卫星送入预定轨道。若卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，线速度大小为v，地球的半径为R，则地球的第一宇宙速度为(　　) A．　　 B． C．v　 D．v 答案：C 解析：地球的第一宇宙速度与近地卫星的环绕速度相等，则有G＝m，“亚太6E”卫星在预定轨道有G＝m，联立解得v1＝v 。故选C。 10.神舟十五号航天员乘组出舱活动。若航天员在空间站每天会看到16次日出和日落，已知地球半径为R，引力常量为G，地球表面附近的重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．可估算出空间站离地面的高度 B．空间站与同步卫星的轨道半径之比为1∶16 C．空间站与地心连线和同步卫星与地心连线在相同时间内扫过相同的面积 D．空间站的速度大于第一宇宙速度 答案：A 解析：航天员在空间站每天会看到16次日出和日落，则周期T空＝ h＝5 400 s，根据G＝mr，可得轨道半径r＝－R，故A正确；空间站与同步卫星的轨道半径之比为＝，故B错误；空间站与同步卫星不在同一轨道上，与地心连线在相同时间内扫过的面积不同，故C错误；第一宇宙速度是围绕地球运动的最大速度，空间站的速度小于第一宇宙速度，故D错误。故选A。 11.“天链二号03星”是我国第二代地球同步轨道数据中继卫星，主要用于为飞船等载人航天器、中低轨道资源卫星提供数据中继和测控服务，为航天器发射提供测控支持。“天宫二号”在距地面390 km的轨道上运行，如图为“天链二号03星”与“天宫二号”绕地球运行的轨道示意图。则(　　) A．“天宫二号”的周期大于“天链二号03星”的周期 B．“天链二号03星”能一直位于“天宫二号”的正上方 C．“天链二号03星”的向心加速度比赤道上物体随地球自转的向心加速度大 D．“天宫二号”的加速度小于赤道上物体随地球自转的向心加速度 答案：C 解析：根据牛顿第二定律有G＝mr＝mω2r，解得T＝，ω＝ ，“天宫二号”的轨道半径小于“天链二号03星”的轨道半径，所以 “天链二号03星”的周期大， “天宫二号”的角速度大，所以“天链二号03星”不能一直位于“天宫二号”的正上方，故A、B错误；“天链二号03星”是地球同步卫星，相对地面静止，与赤道上物体具有相同的角速度，又a＝ω2r，由于“天链二号03星”的轨道半径大，所以“天链二号03星”的向心加速度比赤道上物体随地球自转的向心加速度大，故C正确；根据牛顿第二定律有G＝ma，解得a＝，可知，“天宫二号”的向心加速度比“天链二号03星”的向心加速度大，又“天链二号03星”的向心加速度比赤道上物体随地球自转的向心加速度大，因此“天宫二号”的加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度，故D错误。故选C。 12.“悟空”是我国发射的一颗暗物质探测卫星。已知“悟空”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t(t小于其运动周期)，运动的弧长为s，与地球中心连线扫过的角度为β(弧度)，引力常量为G，则下列说法中正确的是(　　) A．“悟空”的线速度为 B．“悟空”的环绕周期为t C．“悟空”的向心加速度为 D．可以算出“悟空”的质量为 答案：C 解析：由 “悟空”经过时间t(t小于其运动周期)，运动的弧长为s，可知线速度为v＝，由与地球中心连线扫过的角度为β(弧度)，可知角速度ω＝，所以向心加速度a＝ωv＝＝，周期为T＝＝t，故A、B错误，C正确；卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有G＝mω2r，又ω＝，s＝rβ，联立解得地球的质量为M＝，不能求出“悟空”的质量，故D错误。故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $