7.4 宇宙航行 同步练习 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

7.4宇宙航行同步练习 2025-2026学年高一下学期人教版必修二 一、单选题 1．北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统。现有两颗北斗导航卫星在同一高度、不同轨道平面绕地球做匀速圆周运动，关于这两颗卫星，下列说法正确的是（　　） A．质量一定相同 B．周期一定相同 C．受到地球的万有引力大小一定相同 D．运行速度一定大于第一宇宙速度 2．如图所示，卫星、是分别以第一，第三宇宙速度从地面上发射的两个飞行器，卫星是以大于第一宇宙速度、小于第二宇宙速度的发射速度从地面发射的飞行器。下列说法正确的是（　　） A．飞行器绕地球的环绕速度是卫星绕地球做圆周运动的最小速度 B．飞行器的发射速度是卫星的最小发射速度 C．飞行器可以脱离地球引力的束缚 D．飞行器不可以飞到太阳系外 3．如图所示，人造地球卫星A、B均做匀速圆周运动且轨道半径相等，卫星B为地球静止卫星，下列说法错误的是（　　） A．A、B运动的线速度大小相等 B．B是同步卫星，A不是同步卫星 C．B运动方向与地球自转方向相同 D．A是地球同步卫星，周期为24h 4．如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（　　） A．b卫星转动线速度大于7.9 km/s B．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa＞ab＞ac C．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Ta＝Tc<Tb D．在b、c中，b的线速度大 5．中国北斗导航卫星系统已经开启了全球服务。其中某颗卫星在距离地面高度为h的圆轨道上运行。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则该卫星的运行周期为（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动。在地图上容易测得地球—水星连线与地球—太阳连线夹角α，地球—金星连线与地球—太阳连线夹角β，两角最大值分别为αm、βm，则（　　） A．水星的公转周期比金星的大 B．水星的公转向心加速度比金星的大 C．水星与金星的公转轨道半径之比为 D．水星与金星的公转线速度之比为 7．2025年7月15日，天舟九号货运飞船顺利升空。天舟九号货运飞船与火箭成功分离并进入距离地面高度约为200km的预定轨道Ⅰ，之后，天舟九号货运飞船变轨，与距离地面高度约为400km的轨道Ⅲ上的空间站组合体进行交会对接，示意图如图所示。下列说法正确的是（　　） A．飞船从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ的过程中，机械能增大 B．天舟九号货运飞船发射速度应大于 C．由于高纬度地区重力加速度较小，因此选择的发射场应该尽可能靠近两极 D．天舟九号货运飞船在轨道Ⅰ上的运行速度是空间站在轨道Ⅲ上运行速度的倍 二、多选题 8．如图所示，一个双星系统，A、B绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，忽略其他天体对A、B的影响。A星的轨道半径大于B星的轨道半径，双星的总质量为M，双星间的距离为L，其运动周期为T，则下列说法正确的是（　　） A．A星所受万有引力大小等于B星所受万有引力大小 B．A的线速度大于B的线速度 C．L一定，M越大，T越大 D．M一定，L越大，T越大 9．我国是世界上首个飞往月球背面采集土壤并返回地球的国家，鹊桥卫星是探月活动中的“传话筒”，能够保证探测器和地面指挥系统的实时联系。图中的L点为地—月系统的一个拉格朗日点，在该点的物体能够保持和地球、月球相对位置不变，以和月球相同的角速度绕地球做匀速圆周运动。鹊桥一号围绕L点做圆周运动，同时与月球以相同的周期绕地球做圆周运动。已知地球质量为M，月球质量为m，地球球心与月球球心距离为d，万有引力常量为G，不考虑其它天体对该系统的影响，下列说法正确的是（　　） A．鹊桥一号卫星在地球上发射的速度大于地球的第二宇宙速度 B．鹊桥一号卫星是地球和月球对其引力的合力提供其围绕L点做圆周运动的向心力 C．月球绕地球做匀速圆周运动周期 D．L点距月球球心的距离x满足关系式 10．太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当火星、地球和太阳位于同一直线上，且火星与地球的距离达到最近时，称之为“火星冲日”，对于很多天文爱好者来说，这是观察火星的最佳时期。如图所示，假设地球、火星绕太阳的运动均可看做匀速圆周运动，已知地球公转半径为R，公转周期为T，连续两次出现“火星冲日”现象的时间间隔为t。下列说法正确的是（　　） A． B． C．火星绕日运动的周期为 D．火星绕日运动的半径为 三、填空题 11．我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体，在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，且不考虑地球自转的影响。则地球质量为___________，组合体运动的角速度大小为____________________ 。 12．中国火星探测器“天问一号”成功发射后，沿地火转移轨道飞行七个多月，于2021年2月到达火星附近，要通过制动减速被火星引力俘获，才能进入环绕火星的轨道飞行。已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球半径约为火星半径的2倍，则： （1）火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为______； （2）火星与地球的第一宇宙速度之比为______。 四、解答题 13．宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。如图所示，三颗星位于边长为R的等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设每个星体的质量均为m，万有引力常量为G。 （1）计算该三星系统的运动周期； （2）若实验中观测到该三星系统的运动周期为，且，为了解释与的不同，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质，暗物质参与引力相互作用，是有质量的。我们假定一种简化模型，在以O为球心，以O到三角形顶点长为半径的球体内均匀分布着暗物质，不考虑其它暗物质的影响，试根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度。 14．如图所示，地球的半径为R，地球的自转周期为T1，某卫星的轨道平面与地球赤道共面，绕行方向与地球自转方向相同，轨道半径为2R，运行周期为T2，T2<T1，引力常量为G。 (1)求地球质量为M； (2)某时刻该卫星位于P点，恰好能拍摄到地球赤道上的A、B两点，求该卫星能再次拍摄到B点所经过的最短时间t。 15．设地球质量为M，自转周期为T，万有引力常量为G．将地球视为半径为R、质量分布均匀的球体，不考虑空气的影响．若把一质量为m的物体放在地球表面的不同位置，由于地球自转，它对地面的压力会有所不同． （1）若把物体放在北极的地表，求该物体对地表压力的大小F1； （2）若把物体放在赤道的地表，求该物体对地表压力的大小F2； （3）假设要发射一颗卫星，要求卫星定位于第（2）问所述物体的上方，且与物体间距离始终不变，求出卫星距地面的高度h． 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B D D D B A ABD CD BD 11． 12． 13．（1）；（2） 【详解】（1）三星中的一颗星受到其它两颗星的万有引力的合力为 该星由上述合力提供向心力，则有 解得 （2）根据题意有 令暗物质的质量为M，则有 该暗物质的密度 解得 14．(1) (2) 【详解】（1）根据万有引力提供向心力 解得 （2）相对角速度为，结合运动示意图，有 解得 15．（1） （2）（3） 【详解】(1) 物体放在北极的地表，根据万有引力等于重力可得： 物体相对地心是静止的则有：，因此有： (2)放在赤道表面的物体相对地心做圆周运动，根据牛顿第二定律： 解得： (3)为满足题目要求，该卫星的轨道平面必须在赤道平面内，且做圆周运动的周期等于地球自转周期 以卫星为研究对象，根据牛顿第二定律： 解得卫星距地面的高度为： 学科网（北京）股份有限公司 $