高中4 宇宙航行優(yōu)秀隨堂練習(xí)題

這是一份高中4 宇宙航行優(yōu)秀隨堂練習(xí)題，共7頁。試卷主要包含了選擇題，非選擇題等內(nèi)容，歡迎下載使用。
宇宙航行基礎(chǔ)訓(xùn)練一、選擇題(單選題)1．2013年6月20日上午10時，我國首次太空授課在神舟十號飛船中由女航天員王亞平執(zhí)教，在太空中王亞平演示了一些奇特的物理現(xiàn)象，授課內(nèi)容主要是使青少年了解微重力環(huán)境下物體運動的特點。如圖所示是王亞平在太空艙中演示的懸浮的水滴。關(guān)于懸浮的水滴，下列說法正確的是(　D　)A．環(huán)繞地球運行時的線速度一定大于7.9 km/sB．水滴處于平衡狀態(tài)C．水滴處于超重狀態(tài)D．水滴處于失重狀態(tài)解析：7.9 km/s是衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運動的最大速度，所以神舟十號飛船的線速度要小于7.9km/s，故A錯誤；水滴隨飛船繞地球做勻速圓周運動，水滴的萬有引力完全用來提供向心加速度，所以水滴與飛船一起處于完全的失重狀態(tài)，故B、C錯誤，D正確。2．國務(wù)院批復(fù)，自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”。1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號，目前仍然在橢圓軌道上運行，其軌道近地點高度約為440 km，遠地點高度約為2 060 km；1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星運行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號在遠地點的加速度為a1，東方紅二號的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3，則a1、a2、a3的大小關(guān)系為(　D　)A．a2＞a1＞a3 B．a3＞a2＞a1C．a3＞a1＞a2 D．a1＞a2＞a3解析：地球赤道上的物體和東方紅二號同步衛(wèi)星做圓周運動的周期相同，兩者的角速度相同，即ω3＝ω2，由a＝ω2R得半徑大的向心加速度大，即得a3＜a2；東方紅二號和東方紅一號的遠地點相比，由＝ma得a＝，即離地面越近，加速度越大，即a2＜a1，選項D正確。3．中國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，是繼美國GPS(全球定位系統(tǒng))和俄羅斯GLONASS(全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，其中空間端包括5顆地球同步衛(wèi)星和30顆非地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是(　B　)A．這5顆地球同步衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度B．這5顆地球同步衛(wèi)星的運行周期都與地球自轉(zhuǎn)周期相等C．這5顆地球同步衛(wèi)星運行的加速度大小不一定相等D．為避免相撞，不同國家發(fā)射的地球同步衛(wèi)星必須運行在不同的軌道上解析：根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式＝m，解得v＝，可知這5顆地球同步衛(wèi)星的運行速度小于第一宇宙速度，選項A錯誤；由于這5顆衛(wèi)星是地球的同步衛(wèi)星，則其運行周期都與地球自轉(zhuǎn)周期相等，選項B正確；地球同步衛(wèi)星，與赤道平面重合，離地面的高度相同，在相同的軌道上，故D錯誤；同步衛(wèi)星的加速度a＝，所以這5顆地球同步衛(wèi)星的加速度大小一定相等，故C錯誤。4．2017年4月22日，我國的“天舟一號”飛船與“天宮二號”成功對接。假設(shè)“天舟一號”與“天宮二號”都圍繞地球做勻速圓周運動，為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接，下列措施可行的是(　C　)A．使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后飛船加速追上空間實驗室實現(xiàn)對接B．使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后空間實驗室減速等待飛船實現(xiàn)對接C．飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接D．飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接解析：為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接，必須使飛船在較低的軌道上加速做離心運動，上升到空間實驗室運動的軌道后逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接，選項C正確。5．不可回收的航天器在使用后，將成為太空垃圾。如圖所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意圖，對此有如下說法，正確的是(　B　)A．離地越低的太空垃圾運行周期越大B．離地越高的太空垃圾運行角速度越小C．由公式v＝得，離地越高的太空垃圾運行速率越大D．太空垃圾一定能跟同一軌道上同向飛行的航天器相撞解析：由＝＝mω2R＝m＝ma可知，繞地球運行的衛(wèi)星或者太空垃圾隨著離地面的高度的增大，它們的線速度、角速度、向心加速度均變小，而周期變大，故B正確，A、C錯誤；在同一軌道的太空垃圾和航天器運行速度相等，又因為它們同向飛行，故不會相撞，D錯誤。二、非選擇題6．某火星探測器登陸火星后，在火星表面h高處靜止釋放一鋼球，經(jīng)時間t落地，已知火星半徑為R，引力常量為G。求：(1)火星的質(zhì)量；(2)若該探測器要再次起飛成為火星的衛(wèi)星，需要的最小發(fā)射速度大小。答案：(1)　(2)解析：(1)設(shè)火星表面的重力加速度為g，h＝gt2火星質(zhì)量為M，＝mg解得：M＝(2)最小發(fā)射速度為v，mg＝m解得：v＝能力提升一、選擇題(1～2題為單選題，3～5題為多選題)1．如圖，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動，下列說法正確的是(　A　)A．甲的向心加速度比乙的小 B．甲的運行周期比乙的小C．甲的角速度比乙的大 D．甲的線速度比乙的大解析：由G＝ma，得衛(wèi)星的向心加速度與行星的質(zhì)量成正比，即甲的向心加速度比乙的小，選項A正確；由G＝mr，得甲的運行周期比乙的大，選項B錯誤；由G＝mrω2，得甲的角速度比乙的小，選項C錯誤；由G＝m，得甲的線速度比乙的小，選項D錯誤。2．如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圓形軌道上運動的三顆衛(wèi)星，且b和c在同一個軌道上，則下列說法正確的是(　A　)A．b、c的周期相同，且大于a的周期B．b、c的線速度大小相等，且大于a的線速度C．b加速后可以實現(xiàn)與c對接D．a的線速度一定大于第一宇宙速度解析：衛(wèi)星繞地球做圓周運動，萬有引力提供向心力；由牛頓第二定律得：＝m()2r，解得：T＝，由于ra<rb＝rc，則：Ta<Tb＝Tc，故A正確；由牛頓第二定律得：＝m，解得：v＝，由于ra<rb＝rc，則：va>vb，故B錯誤；b加速后做圓周運動需要的向心力變大，所需向心力大于在該軌道上受到的萬有引力，b做離心運動，軌道半徑變大，不可能與c對接，故C錯誤；根據(jù)v＝，由于a的軌道半徑大于地球半徑，則a的線速度小于第一宇宙速度，故D錯誤。3．我國首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”已于酒泉成功發(fā)射，將在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信。“墨子”由火箭發(fā)射至高度為500千米的預(yù)定圓形軌道。此前6月在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了第二十三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星G7。G7屬地球靜止軌道衛(wèi)星(高度約為36 000千米)，它將使北斗系統(tǒng)的可靠性進一步提高。關(guān)于衛(wèi)星以下說法中正確的是(　BD　)A．這兩顆衛(wèi)星的運行速度可能大于7.9 km/sB．量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的周期比北斗G7小C．通過地面控制可以將北斗G7定點于西昌正上方D．量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的向心加速度比北斗G7大解析：7.9 km/s是繞地球表面運動的速度，是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，則這兩顆衛(wèi)星的速度都小于7.9 km/s，故A錯誤；根據(jù)＝mr知半徑越大，周期越大，則半徑小的“墨子號”的周期比北斗G7小，故B正確；同步衛(wèi)星的軌道只能在赤道的上方，故C錯誤；由＝ma，可得a＝，則軌道半徑小的加速度大，故D正確。4．2018年2月2日，我國成功將電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“張衡一號”發(fā)射升空，標(biāo)志我國成為世界上少數(shù)擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之一。通過觀測可以得到衛(wèi)星繞地球運動的周期，并已知地球的半徑和地球表面處的重力加速度。若將衛(wèi)星繞地球的運動看作是勻速圓周運動，且不考慮自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計算出衛(wèi)星的(　CD　)A．密度 B．向心力的大小C．離地高度 D．線速度的大小解析：設(shè)衛(wèi)星離地面的高度為h，則有G＝m()2(R＋h)，結(jié)合m0g＝，得h＝－R＝－R，又v＝(R＋h)，可見C、D項均正確；因為衛(wèi)星的質(zhì)量未知，故無法算出衛(wèi)星向心力的大小和衛(wèi)星的密度，故A、B錯誤。5．為紀念伽利略將望遠鏡用于天文觀測400周年，2009年被定為以“探索我的宇宙”為主題的國際天文年。我國發(fā)射的“嫦娥”一號衛(wèi)星繞月球經(jīng)過一年多的運行，完成了既定任務(wù)，于2009年3月1日16時13分成功撞月。如圖為“嫦娥”一號衛(wèi)星撞月的模擬圖，衛(wèi)星在控制點1開始進入撞月軌道。假設(shè)衛(wèi)星繞月球做圓周運動的軌道半徑為R，周期為T，引力常量為G。根據(jù)題中信息，以下說法正確的是(　AC　)A．可以求出月球的質(zhì)量B．可以求出月球?qū)?/span>“嫦娥”一號衛(wèi)星的引力C．“嫦娥”一號衛(wèi)星在控制點1處應(yīng)減速D．“嫦娥”一號在地面的發(fā)射速度大于11.2 km/s解析：由G＝mR可得M＝，選項A正確；月球?qū)?/span>“嫦娥”一號衛(wèi)星的引力F＝G，因不知道衛(wèi)星的質(zhì)量，故月球?qū)πl(wèi)星的引力不能求得，選項B錯誤；衛(wèi)星在控制點1減速時，萬有引力大于向心力，衛(wèi)星做向心運動，半徑減小，進入撞月軌道，選項C正確；若發(fā)射速度大于11.2 km/s，會脫離地球的束縛，不可能繞月球轉(zhuǎn)動，選項D錯誤。二、非選擇題6．如圖所示，A是地球同步衛(wèi)星，另一個衛(wèi)星B的圓軌道位于赤道平面內(nèi)，距離地面高度為h。已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。(1)衛(wèi)星B的運行周期是多少？(2)如果衛(wèi)星B的繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時刻A、B兩衛(wèi)星相距最近(O、B、A在同一直線上)，求至少再經(jīng)過多長時間，它們再一次相距最近？答案：(1)2π　(2)解析：(1)由萬有引力定律和向心力公式得G＝m(R＋h)①G＝mg②聯(lián)立①②解得TB＝2π③(2)由題意得(ωB－ω0)t＝2π④由③得　ωB＝⑤代入④得t＝