7.4 宇宙航行 同步练-2026-2027学年高一下学期物理人教版必修第二册

宇宙航行

一、第一宇宙速度

1．第一宇宙速度

（1）牛顿的设想

如图所示，把物体水平抛出，如果速度______，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为______

（2）第一宇宙速度的推导

物体绕地球的运动可视为______运动，万有引力提供物体运动所需的向心力，所以，可得。

2．一飞船沿近地轨道绕地球做匀速圆周运动，周期为T。已知地球半径为R。则：

（1）地球的第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度的数值分别是多少？

（2）求地球的第一宇宙速度（用已知字母符号表示）；

（3）求距离地球表面高为3R处运行的人造卫星的周期（用已知字母符号表示）。

3．地球的第一宇宙速度是（　　）

A．7.9km/s B．11.2km/s

C．16.7km/s D．18.0km/s

4．我国发射的第一颗人造卫星“东方红1号”仍在轨运行，轨道视为圆轨道，如图所示。该卫星的运行速度（　　）

A．小于7.9km/s 

B．等于11.2km/s 

C．等于16.7km/s 

D．大于16.7km/s

5．某飞船进入离地面343km的圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小（　　）

A．等于 B．介于和之间

C．小于 D．介于和之间

6．如图所示，在地面上发射飞行器时，首先要让飞行器在近地圆轨道I上运行，然后再变轨到Ⅱ或者Ⅲ轨道上。则飞行器在轨道I上的运行速度v应满足（　　）

A． 

B． 

C． 

D．

7．关于地球静止卫星，下列说法正确的是（　　）

A．它可以定点在北京的正上方 B．它的发射速度可以小于

C．它是相对地面静止的卫星 D．它的高度可以任意选择

8．若把地球看作一个巨大的拱形桥，桥的半径就是地球的半径，地球表面上有一辆超级汽车在高速行驶，如图所示。忽略地球自转，则下列说法正确的是（　　）

A．汽车处于超重状态

B．汽车的行驶速度越大，汽车对地球表面的压力越大

C．若汽车的行驶速度达到地球的第一宇宙速度，则汽车对地球表面的压力为0

D．若汽车的行驶速度达到地球的第三宇宙速度，则汽车将绕地球做圆周运动

9．北京时间2025年7月3日17时35分，长征四号丙运载火箭成功发射试验二十八号B星01星（其轨道可视为正圆形轨道），用于空间环境的探测。下列说法正确的是（　　）

A．该卫星的发射速度不小于地球的第一宇宙速度

B．该卫星在预定轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度

C．火箭加速升空的过程中，该卫星处于失重状态

D．该卫星到达预定轨道后所受合力为零

10．2020年4月24日，中国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，图为探测任务的标识。若火星的质量是地球质量的q倍，火星的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的p倍，两星球均视为质量均匀的球体，则火星的半径与地球的半径之比为（　　）

A． B． C． D．

11．2023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． D．

12．海王星的质量是地球的17倍，它的半径是地球的4倍，已知地球的第一宇宙速度大小为7.9km/s，则绕海王星表面做匀速圆周运动的宇宙飞船，其运行速度大小约为（　　）

A．64km/s B．16km/s C．4km/s D．2km/s

13．某中子星的质量大约与太阳的质量相等，为，但是它的半径只有10km。（）

(1)求此中子星表面的自由落体加速度；

(2)求中子星的第一宇宙速度。

 

14．某火星探测器登陆火星后，在火星表面以速度v竖直向上抛出一小球，经时间t落回抛出点，不考虑火星自转和空气阻力，已知火星半径为R，引力常量为G。求：

(1)火星的质量；

(2)若该探测器要再次起飞成为火星的卫星，需要的最小发射速度。

 

 

二、第二、第三宇宙速度

15．第二、第三宇宙速度

（1）牛顿的设想：

如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果抛出速度______，物体就不会落回地面，它将绕地球运动，成为______；

（2）第一宇宙速度的推导

（a）已知地球质量m地和半径R，物体在地面附近绕地球的运动可视为______运动，______提供物体运动所需的向心力，轨道半径r近似认为等于______，由，可得；

（b）已知地面附近的重力加速度g和地球半径R，由______ = 得：v = ；

（c）三个宇宙速度及含义：

	数值	意义
第一宇宙速度	______km/s	物体在______绕地球做匀速圆周运动的速度
第二宇宙速度	______km/s	在地面附近发射飞行器使其克服______引力，永远离开地球的最小地面发射速度
第三宇宙速度	______km/s	在地面附近发射飞行器使其挣脱______引力束缚，飞到太阳系______的______地面发射速度

 

16．地球的第一、第二、第三宇宙速度分别为v1、v2、v3，则关于v1、v2、v3大小关系正确的是（　　）

A． B．

C． D．

17．下列说法正确的是（　　）

A．使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度叫做第二宇宙速度

B．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量G时，应用了微元法