课时冲关26 人造卫星 宇宙速度-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮课时作业

高考总复习物理 课时冲关26人造 [基础落实练] 1.“天宫课堂”中，航天员演示了 关于陀螺的实验.对于在空间 站中处于“静止”状态的陀螺， 下列说法正确的是() A.陀螺相对于地球表面静止 B.陀螺所受合外力不为零 C.陀螺受到万有引力和向心力的作用 D.陀螺处于失重状态，不受重力 2.2025年4月24日，神舟二十号 载人飞船成功发射并与中国空 间站成功对接.已知地球质量 6.0×1024kg,地球半径6.4× 103km,万有引力常量6.67× 1011N·m/kg2.若空间站在轨做匀速圆 周运动，下列说法正确的是 () A.空间站运行的周期约1.5h B.空间站在轨运行速度大于7.9km/s C.鱼在水中摆尾游动时不受水的作用力 D.根据以上数据可求出空间站的引力 大小 3.我国计划在2030年前实现载人登月.已知 地球与月球的密度之比为5：3，近地卫星 的环绕周期为T,月球的半径为R,则月球 的第一宇宙速度为 ) A厚 T B9,2 T c品 T D品·$ 4.(多选)如图所示，a为地 球赤道上随地球自转的 物体，b、c均为人造卫 星，其中c为地球静止轨 道同步卫星.已知地球 半径为R,卫星b、c的轨道半径分别为r1、 r2,则 A.a、c的向心加速度的大小之比为r:R B.a、c的向心加速度的大小之比为R:r2 C.a、b的周期之比为√R：√ D.a、b的周期之比为√F:√丽 ·370 卫星宇宙速度 5.6月2日，嫦娥六号成功着陆月背南极一 艾特肯盆地，它通过早先发射的“鹊桥二 号”中继卫星与地球实现信号传输及控制， 完成了月球背面采样任务.在地月连线上 存在一点“拉格朗日L,”,“鹊桥二号”在随 月球绕地球同步公转的同时，沿“Halo轨 道”（与地月连线垂直）绕L2转动，如图所 示.下列有关说法正确的是 () 鹊桥二号 监测站 嫦娥六号 地 月球 Halo轨道 A.“鹊桥二号”的发射速度大于11.2km/s B.“鹊桥二号”的向心力由月球引力提供 C.“鹊桥二号”绕地球运动的周期约等于 月球绕地球运动的周期 D.“鹊桥二号”若刚好位于L2点，能够更 好地为嫦娥六号探测器提供通信支持 6.如图所示，A是地球赤道 上方的一颗地球同步卫 星，B是一颗地球遥感卫 地球 星，它们都绕着地球做匀 B 速圆周运动，下列说法正 确的是 ( ) A.A卫星与地球球心的连线在8小时内 转过的圆心角为胥 B.在相同时间内，A卫星转过的弧长比B 卫星转过的弧长短 C.B卫星的运行周期一定大于24小时 D.B卫星的运行速度大于第一宇宙速度 7.2025年4月，我国已成功构建国际首个基 于DRO(远距离逆行轨道)的地月空间三 星星座.若卫星甲从DRO变轨进入环月 椭圆轨道，该轨道的近月点和远月点距月 球表面的高度分别为a和b,卫星的运行 周期为T;卫星乙从DRO变轨进入半径为 r的环月圆形轨道，周期也为T.月球的质 量为M,半径为R,引力常量为G.假设只 考虑月球对甲、乙的引力，则 () A.r=a十b+R B.r=atb C.M=4πr3 GT2 D.M=4π2R3 GT2 [能力综合练] 8.(多选)“天问一号”是执行中国首次火星探 测任务的探测器于2021年5月15日在火 星表面成功着陆.“天问二号”于2025年5 月29日成功发射.已知火星质量约为地球 质量的品火星半径约为地球半径的7假 设探测器着陆前绕火星运行的轨道为圆轨 道，半径近似为火星半径.关于探测器的运 动，下列说法正确的是 () A.其相对于火星的速度小于地球第一宇 宙速度 B.其相对于火星的速度大于地球第一宇 宙速度 C.其绕火星飞行的周期约为地球上近地 圆轨道卫星周期的 稀 D.其绕火星飞行的周期约为地球上近地 圆轨道卫星周期的，停倍 9.(多选)2025年12月9日18时45分，“神 舟二十一号”乘组航天员张陆、武飞、张洪 章紧密协同，在空间站机械臂和地面科研 人员配合下，完成了8个多小时的出舱活 动，圆满完成了第一次出舱任务.以下说法 中正确的是 A.航天员出舱时，可以不系安全绳 B.航天员不受重力，处于漂浮状态 C.航天员的速度和向心加速度都比地球 同步卫星大 D.研究机械臂具体操作时，不可以把机械 臂看成质点 10.2025年9月9日，我国以一箭11星方 式，成功将吉利星座05组卫星送入预定 轨道，发射任务取得圆满成功.已知该组 卫星绕地球做圆周运动的轨道半径小于 地球同步卫星的轨道半径，下列说法正确 的是 () A.该组卫星的发射速度可能大于第二宇 宙速度 B.该组卫星绕地球运行的线速度可能大 于第一宇宙速度 ·377 第五章万有引力与宇宙航行 C.该组卫星发射升空的过程中受到地球[答题栏] 的万有引力不变 1 D.该组卫星的运行周期小于地球自转 周期 11.（多选)宇航员在离地球表面高h处由静3 止释放一小球，经时间1小球落到地面：4 若他在某星球表面同样高处由静止释放 一小球，需经时间4t小球落到星球表面 5」 (星球和地球上的空气阻力均不计).已知6 该星球的半径与地球的半径之比为 星=7 地 子，则星球与地球的 8.- 9 A.第一宇宙速度之比为星=1 10 0地4 B.第一宇宙速度之比为星= 11-- V地 8 12.-- C.密度之比为里=1 P地 16 D.密度之比为P星=1 P地4 [素养培优练] 12.（多选)2025年4月24日，神舟二十号载 人飞船进入预定轨道，将按照预定程序与 空间站组合体进行自主快速对接，并与神 舟十九号航天员乘组进行在轨轮换.对接 前，空间站、神舟二十号均绕地球沿顺时 针方向转动，图乙中A为空间站的在轨 位置.已知引力常量为G,则下列说法正 确的是 ) 空间站 A.对接前，神舟二十号飞船可能先在B 位置所在轨道绕行，再加速变轨与空 间站对接 B.对接前，神舟二十号飞船的环绕速度 小于空间站的环绕速度 C.对接的瞬间，神舟二十号飞船的加速 度与空间站的加速度大小相等 D.对接后，由于组合体质量变大，则与地 球间万有引力变大，故运行的角速度 增大高考总复习 物理 据开普勒第三定律 T T 解得昔星的周期为T√（尽）T=177年，这颗昔 星绕太阳公转时，从选日点到近日点的最短时间1=受I =号V年，故选B] 8.B根据G=mg,M=p·青R,可得p一 4 R 3g0 音形地球中月装的害度之地为会是·餐-6X 是故选B] 9,C[该星球“两极”处G8”=mg·该星球表面“赤道”处 GMn=4 R mR十mmR,设孩星球窑度为P,则p= 解得需截速C] R 10.B[设卫星P绕地球运动的半径为r,地球半径为R, 根据万有引力提供向心力G=m禁，根搭几何关 r2 系有R=rsin吕，地球的体积为V=号R,地球的蜜 度为=兰联立解得=票成遂] 11,C[根据万有引力提供向心力有G=m r GM 得U气r 故轨道半径越大，线速度越小，因“03星”的线速度小于 “04星”的线速度，故roa>r4, 由图可知，03十ro1=10r,r3一ro1=6r, 解得ro3=8r,ro1=2r, 故“03星”、“04星”的轨道半径之比为4：1，故D错误； 保摄并香格系三定方斧一亮】 特号=8 由题图可知，“03星”与“04星”相邻两次距离最远的时 同时是为工则有子子 联立解得T=7T,工=，故A,B错误 4是的线连度大小为2警2-罕故 7T 8 C正确.] 12.ACD[对于A.探测器在地球表面附近做匀速圆周运 动的周期为T。,地球半径为R。,万有引力提供向心力 有G=m Ro 元R。,得 M=4πR GT,故A正确； 4元R GM Gp 对于B,行星的第一宇宙速度√R 3 R 匹GR,由于小行星半径与地球半径不相等，且地球 3 的第一宇宙速度为U= 2R,故B错误： To 对于C,由于该小行星绕太阳运行的轨道半长轴大于地 球公转轨道半径，根据开普勒第三定律可知，小行星绕 太阳运行周期大于地球公转周期，故C正确； ·5 4πR 对于D,中心天体的密度为p= M GT 4 3πR 祭由于 小行星密度与地球密度相同，所以探测器在二者表面 运行的周期相等，均为T。,故D正确.] 13.解析：(1)根据万有引力提供向心力有G Mm (R+h)=m 祭(R+ 所以M=4π(R+h) GT 2R+h1 2 (2)根据开普勒第三定律可得 (R+h) T? 飞船从近地点P到远地点Q的时间为1=) T 所以t= /(2R十h) 2W8(R+h) 答案：(1)4π(R+h) /2R+h) GT (2)2W8(R+ 课时冲关26人造卫星宇宙速度 1.B2.A3.A4.BD 5.C[“鹊桥二号”依然绕地球运动，其发射速度应大于 7.9km/s,小于11.2km/s.故A错误；“鹊桥二号”的向 心力由月球引力和地球引力共同提供.故B错误；依题 意，“鹊桥二号”随月球绕地球同步公转，可知绕地球运 动的周期约等于月球绕地球运动的周期.故C正确；“鹊 桥二号”若刚好位于L,点，由几何关系可知，通讯范围 较小，不能够更好地为嫦娥六号探测器提供通信支持 故D错误. 6.B[A是同步卫星，周期为24h,与地球球心的连线在8 小时内特注的国心角为9会×2：=号故A错误：振 据=m，解得0√ GM ,可知A卫星的线速度小 于B卫星的线速度，由s=t,可知在相同时间内，A卫星 转过的孤长比B卫星转过的孤长短.故B正确；同理，由 GMm =m 4πr nr,解得T=,可知B卫星的运行周 期一定小于A卫星的周期，即小于24小时.故C错误； 第一宇宙速度是卫星的最大环绕速度，所以B卫星的运 行速度小于第一宇宙速度.故D错误.] 7.C[对于环月椭圆轨道和环月圆轨道，根据开普勒第三 a十b+2R1 2 定律有」 T 7, 可得r=a+62迟，故A,B错误； 2 对于环月圆轨道，根据万有引力提供向心力可得GMm 2 u(r 回得M二故C正确，D错误了 8.AC[设星球质量为M,半径为R,第一宇宙速度为v, 根据=m员： R GM 解得UR GM GM 可得u%R卷，w√R大√行√R 即探测器相对于火星的速度小于地球第一宇宙速度，故 A正确；B错误； 同理，可得=m其R R 4 /4πR 解得T√GM' 4πR克 4πRx_ 5 /4πR 可得T地GM ,TxGMx N4NGM地 即探测器绕火星飞行的周期约为地球上近地圆轨道卫 星周期的√气倍，故C正确D错误.] 9.CD[航天员处于完全失重状态，以某一速度出舱时一 定要系安全绳，否则回不来，航天员仍受重力，这时万有 引力和重力相等，提供航天员圆周运动的向心力，故A、 B错误；根据万有引力提供向心力GMm=ma=m女 解得a=64√座 弧，因为“神舟二十一号”运行的轨 道半径小于地球同步卫星运行的轨道半径，则有航天员 的速度和向心加速度都比地球同步卫星大，故C正确： 研究机械臂具体操作时，机械臂的大小和形状不能忽 略，所以不可以把机械臂看成质点，故D正确.门 10.D[第二宇宙速度(11.2km/s)是脱离地球引力的最 小速度，若发射速度超过第二宇宙速度，卫星将脱离地 球引力束缚，无法绕地球运行，该组卫星仍绕地球运 动，说明发射速度介于第一宇宙速度(7.9km/s)和第 二宇宙速度之间，但不可能超过第二宇宙速度，故A 错误； 第一宇宙速度是近地轨道的最大环绕速度，该组卫星 绕地球运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故B 错误； 由万有引力公式F=GMm知 1-1 卫星发射升空时，轨道半径”逐渐增大，引力逐渐减小， 故C错误； 4π2 根据万有引力提供向心力可得G四=m产 /4π2r3 解得TGM' 由于该组卫星绕地球做圆周运动的轨道半径小于地球 同步卫星的轨道半径，则周期小于地球同步卫星的周 期，即该组卫星的运行周期小于地球自转周期，故D 正确.」 11.BD[小球做自由落体运动，则h=2gt,可得g=子， 2h 可得星球与地球的表面附近的重力加速度之比为里= g地 t D二6：根据万有引力提供向心力G肥三mR》 R 根据万有引力与重力的关系G0=mg,可得0= √gR,星球与地球的第一宇宙速度之比为里= 地 gR里_1X11 √gR√6X4=8,故A错误，B正确；根据万有 引力与重力的关系G=mg,球体体积为V=号R, R2 3g 密度为。，联立可得PC领：密度之比为日 P地 成C饰民D 12.AC「神舟二十号欲与天和空间站实现对接，神舟二十 号应由低轨道点火加速，做离心运动与空间站对接，因 此对接前神舟二十号可能先在B位置所在轨道绕行， 故A正确；对接前神舟二十号应在低轨道上环绕地球 GM,即对 做匀速圆周运动，则由Mm=m,得u√ 接前神舟二十号飞船的环绕速度大于空间站的环绕速 度，故B错误；对接的瞬间，神舟二十号飞船、空间站到 地心的距离相等，则由二ma,得a二，对接瞬 -2 ·54: 参考答案 间，二者的加速度大小相等，故C正确；由GMm 2 mrw,可知m约去，故组合体质量变大，不影响角速度， 故D错误.] 课时冲关27素养培优8天体运动 中常考的四种题型 1.B[由轨道I进入轨道Ⅱ，需在P处向前喷气制动减 速，故A错误；不考虑月球的自转，在月球表面的物体受 的重力等于万有引力，则m3G,培獭六号 轨道Ⅳ上绕月运行时，由万有引力提供向心力，可得 Mm G(R干=mR十万，联立可得，嫦城六号在轨道N上绕 gR 月运行的速度大小为√干，故B正确：根据开普勒 第三定律气=长可知，在轨道N上绕月运行的周期小于 在轨道Ⅲ上绕月运行的周期，故C错误：根据牛顿第二 定律，有GMm=ma,可知其他条件不变的情况下，距离 月球越远，加速度越小，所以在轨道Ⅱ上稳定运行时经 过P点的加速度小于经过Q点的加速度，故D错误.门 2.C「双星系统在相等时间内转过的角度相等，即P、Q 恒星的运动周期一定相等，故C正确：P恒星对Q恒星 的引力与Q恒星对P恒星的引力是一对相互作用力，根 据牛顿第三定律可知，P恒星对Q恒星的引力大小等于 Q恒星对P恒星的引力，故D错误；结合上述可知，双星 系统的角速度相等，根据G"mm=m10,G"m L? m2wr2,则有1n=m2r2,可知，恒星质量越大，其圆周 运动的轨道半径越小，圆心位置不一定在连线中心，与 质量大小有关，故A错误；根据线速度与角速度关系有 =wr1,=r2,结合上述可知，恒星质量越大，轨道半 径越小，线速度越小，即线速度大小与恒星质量有关，线 速度大小不一定相等，故B错误. BC[由第一宇宙速度意义可知G解得第一 R 字宿连度为气√受又M=pN=:音R,由随忘可 知U2=√2，且对于黑洞有2=c,联立可得该黑洞半径 最小为R8G3X10m,故选C 4B根据万有引力提供向心力G0=m尺，可得天体 2GM=c,质 的第-宇宙速度三，根据题意可知R 量为M的黑洞，最大半径R=2G,黑洞自转不瓦解，需 进。cMm=mR）,解得Tm=y应，故 c 选B.」 5.B[在椭圆轨道近月点变轨成为圆轨道，要实现变轨应 给飞行器点火减速，减小所需的向心力，所以点火后动 能减小，故A错误；设飞行器在近月轨道Ⅲ绕月球运行 上周所需的时间为T,则m。=mR,解得工，与 ，根揭几何关系可知，轨道Ⅱ的半长轴a=2.5R, 2入g0 根搭开普粉第三定律号=为以及飞行器在轨道Ⅲ上的 运行周期，可求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期，故B 正确，D错误；只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道 Ⅱ上通过B,点的加速度与在轨道Ⅲ上通过B,点的加速 度相等，故C错误.]