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 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为51900km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9900km，周期约为24h。则鹊桥二号在捕获轨道运行时（    ） A．周期约为144h B．近月点的速度大于远月点的速度 C．近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度 D．近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度 2．2025年5月我国成功发射通信技术试验卫星十九号，若该系列试验卫星中A、B两颗卫星均可视为绕地球做匀速圆周运动，轨道半径，则卫星A比B（　　） A．线速度小、角速度小 B．线速度小、运行周期小 C．加速度大、角速度大 D．加速度大、运行周期大 3．2024年6月2日，“嫦娥六号”探测器成功着陆在月球背面南极—艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务。“嫦娥六号”以逆行方式进入月球轨道，被月球捕获后的部分过程如图所示：探测器在“12h大椭圆轨道1”运行经过P点时变轨进入“4h椭圆停泊轨道2”，在轨道2上经过P时再变轨进入“200km圆轨道3”，三个轨道相切于P点，Q点是轨道2上离月球最远的点。下列说法正确的是（　　） A．探测器从轨道1进入轨道2的过程中，需点火加速 B．探测器分别沿着轨道2和轨道3运行时，经过P点的加速度相等 C．探测器沿着轨道2经过Q的速度大于沿着轨道3经过P的速度 D．探测器在轨道3上运行的周期比在轨道1上运行的周期大 4．如图（a）所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图（b）所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为，引力常量为G。关于P的公转，下列说法正确的是（    ）    A．周期为 B．半径为 C．角速度的大小为 D．加速度的大小为 5．如图所示，质量相等、周期均为T的两颗人造地球卫星，1轨卫星道为圆、2轨道为椭圆。A、B两点是椭圆长轴两端，A距离地心为r。C为椭圆短轴端点且是两轨道的交点，到地心距离为2r，卫星1的速率为v，下列说法正确的是（　　） A．C点到椭圆中心的距离为r B．卫星2在C点的速率等于v C．卫星2在C点的向心加速度等于 D．卫星2由A到C的时间等于 二、多选题 6．如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是（　　） A．火星的公转周期大约是地球的倍 B．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行 C．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为逆行 D．在冲日处，火星相对于地球的速度最小 7．卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，地球半径为R。卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，轨道半径为r。则卫星未发射时和在轨道上运行时（　　） A．角速度之比为 B．线速度之比为 C．向心加速度之比为 D．受到地球的万有引力之比为 8．如图，P、Q、S三颗星体分别位于等边三角形的三个顶点上，在相互之间的万有引力作用下，绕圆心在三角形所在的平面内做匀速圆周运动，忽略其他星体对它们的作用。则下列说法正确的是（　　） A．P、Q、S三颗星体的运动线速度大小相等 B．P、Q、S三颗星体中S星的质量最小 C．P、Q、S三颗星体中S星的加速度最小 D．P、Q、S三颗星体中S星所受的合力最小 三、解答题 9．东风-5C打击面覆盖全球，最高速度可达几十马赫，接近甚至超过第一宇宙速度。已知地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。求： (1)地球第一宇宙速度v； (2)卫星在距离地面高度为h的圆轨道上运行角速度。 10．如图所示，A是地球的静止卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h，已知地球半径为R，地球自转角速度为，地球两极处的重力加速度为g，引力常量为G，O为地球中心。 (1)求地球的质量M； (2)求卫星A的运行周期T； (3)若卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则经过多长时间t，它们相距最远。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B A B B B CD AC BD 1．B 【详解】A．冻结轨道和捕获轨道的中心天体是月球，根据开普勒第三定律得 整理得 A错误； B．根据开普勒第二定律得，近月点的速度大于远月点的速度，B正确； C．近月点从捕获轨道到冻结轨道鹊桥二号进行近月制动，捕获轨道近月点的速度大于在冻结轨道运行时近月点的速度，C错误； D．两轨道的近月点所受的万有引力相同，根据牛顿第二定律可知，近月点的加速度等于在冻结轨道运行时近月点的加速度，D错误。 故选B。 2．A 【详解】根据题意，由万有引力提供向心力有 解得，，， 由于轨道半径 可得，，， 故选A。 3．B 【详解】A．探测器从轨道1进入轨道2的过程中，即从高轨道到低轨道，需要在P点减速，故A错误； B．根据牛顿第二定律 可得，探测器在轨道上运行时的加速度为 在探测器变轨的过程中，受力不变，所以经过同一点的加速度相等，故B正确； C．假设探测器在一个经过Q点的圆轨道上运行，根据牛顿第二定律 可得，探测器的运行速度为 则此时经过Q点的速度小于沿着轨道3经过P点的速度。若在Q点由圆轨道变到轨道2，要在Q点减速。所以探测器沿着轨道2经过Q的速度小于沿着轨道3经过P的速度，故C错误； D．根据开普勒第三定律 当中心天体相同时，式中k为一个定量。由题意可知 所以 故D错误。 故选B。 4．B 【详解】A．由图（b）可知探测器探测到Q的亮度随时间变化的周期为 则P的公转周期为，故A错误； B．P绕恒星Q做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得 解得半径为 故B正确； C．P的角速度为 故C错误； D．P的加速度大小为 故D错误。 故选B。 5．B 【详解】A．因为两卫星的周期均为T，根据开普勒第三定律，椭圆半长轴为 焦距 2c=2r C点在椭圆的短轴上，即C点到椭圆轨道中心的距离 故A错误； B．两卫星质量相等，半径与半长轴相等，所以机械能相等，在C点的引力势能也相等，所以在C点的速率相等，故B正确； C．卫星2在C点加速度与1相等，其向心加速度 故C错误，； D．卫星2由A到C的时间小于，故D错误。 故选B。 6．CD 【详解】A．由题意根据开普勒第三定律可知 火星轨道半径大约是地球轨道半径的1.5倍，则可得 故A错误； BC．根据 可得 由于火星轨道半径大于地球轨道半径，故火星运行线速度小于地球运行线速度，所以在冲日处火星相对于地球由东向西运动，为逆行，故B错误，C正确； D．由于火星和地球运动的线速度大小不变，在冲日处火星和地球速度方向相同，故相对速度最小，故D正确。 故选CD。 7．AC 【详解】A．卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，角速度与地球自转角速度相等，卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，角速度与地球自转角速度相等，则卫星未发射时和在轨道上运行时角速度之比为，故A正确； B．根据题意，由公式可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则线速度之比为轨道半径之比，故B错误； C．根据题意，由公式可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则向心加速度之比为轨道半径之比，故C正确； D．根据题意，由公式可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，受到地球的万有引力之比与轨道半径的平方成反比，即，故D错误。 故选AC。 8．BD 【详解】A．三星系统是三颗星都绕同一圆心做匀速圆周运动，由此它们转动的角速度相同，由线速度与角速度的关系公式 可知星体的线速度 故错误； C．根据 可知P、Q、S三颗星体中S星的加速度最大。故错误； BD． 三颗星体都绕同一圆心O做匀速圆周运动，每个星体受到另外两个星体的万有引力的合力需指向O点，因此可得星体S、P受力如图所示， 可知S、P间的万有引力大小等于S、Q间的万有引力大小，S、P间的万有引力大小小于Q、P间的万有引力大小，两图中的两分力的夹角相等，因此 根据 可知 故BD正确。 故选BD。 9．(1) (2) 【详解】（1）不考虑地球自转的影响，在地面附近，引力等于重力      卫星绕地球做圆周运动，轨道半径为R，引力等于向心力 由以上二式可得 （2）卫星在距离地面高度为h的圆轨道上运行角速度为ω 引力等于向心力 又   可得 10．(1) (2) (3)（，，） 【详解】（1）地球两极处的物体所受重力等于万有引力，即 解得 （2）A是地球的静止卫星，其周期等于地球自转周期，即 （3）对于卫星B有 又 联立得 根据题意可知，卫星A、B相距第一次最远时，卫星B正好比卫星A多转半圈，两卫星相距最远需要的时间为，则有（，，） 解得（，，） 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $