（江苏专用版）2023版高考物理总复习第四章第5讲宇宙航行练习（含解析）

〔江苏专用版〕2022版高考物理总复习第四章第5讲宇宙航行练习〔含解析〕PAGEPAGE15第5讲宇宙航行一、单项选择题1.(2022海南单科)土星与太阳的距离是火星与太阳距离的6倍多。由此信息可知()A.土星的质量比火星的小 B.土星运行的速率比火星的小C.土星运行的周期比火星的小 D.土星运行的角速度大小比火星的大答案B行星与太阳的距离跟行星质量无关,A项错;行星的速率v=GMr,即距离越远速率越小,选项B正确;由T=2πr3GM2.我国于2022年9月15日发射了“天宫二号〞空间实验室,之后在10月17日,又发射了“神舟十一号〞飞船与“天宫二号〞对接。假设“天宫二号〞与“神舟十一号〞都围绕地球做匀速圆周运动,为了实现飞船与空间实验室的对接,以下措施可行的是()A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后飞船加速追上空间实验室实现对接B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后空间实验室减速等待飞船实现对接C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速,加速后飞船逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速,减速后飞船逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接答案C为了实现飞船与空间实验室的对接,必须使飞船在较低的轨道上加速做离心运动,上升到空间实验室运动的轨道后逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接,选项C正确。3.(2022苏州调研)“轨道康复者〞是“垃圾〞卫星的救星,被称为“太空110〞,它可在太空中给“垃圾〞卫星补充能源,延长卫星的使用寿命。假设“轨道康复者〞轨道半径为同步卫星轨道半径的15,其运动方向与地球自转方向一致,轨道平面与地球赤道平面重合,以下说法正确的选项是A.“轨道康复者〞的加速度是同步卫星加速度的5倍B.“轨道康复者〞的线速度是同步卫星线速度的5倍C.站在地球赤道上的人观察到“轨道康复者〞向西运动D.“轨道康复者〞可在高轨道上加速,以对接并拯救低轨道上的卫星答案B根据GMmr2=ma,可知“轨道康复者〞的加速度是同步卫星加速度的25倍,A错误;根据GMmr2=mv2r可得v=GMr,故“轨道康复者〞的线速度是同步卫星线速度的5倍,B正确;由于“轨道康复者〞4.(2022运河中学月考)2022年10月16日我国发射的“神舟十一号〞载人飞船,在距地面约393km高度的轨道上与“天宫二号〞空间实验室对接,景海鹏、陈冬在太空驻留33天,于11月18日返回地球。“天宫二号〞在太空飞行周期约为(地球半径R=6400km)()A.33天 B.1天 C.90min D.30min答案C在地球外表,有GMmR2=mg,“天宫二号〞在距地面393km高度的轨道上运行,有GMm(R+5.如下图,A为太阳系中的天王星,它绕太阳O运行可视为做轨道半径为R0、周期为T0的匀速圆周运动。天文学家经长期观测发现,天王星实际运动的轨道与圆轨道总有一些偏离,且每隔t0时间发生一次最大偏离,出现这种现象的原因是天王星外侧还存在着另一颗行星B,假设行星B与A在同一平面内,且与A的绕行方向相同,绕O做匀速圆周运动,它对天王星的万有引力导致了天王星轨道的偏离,由此可推测行星B的运动轨道半径是()A.t0t0-T0R0 B.R0t答案D由轨道每隔t0时间发生一次最大偏离,可知隔t0时间A、B两行星相距最近,即每隔t0时间A行星比B行星多运行一圈,有2πT0t0-2πTBt0=2π,那么TB=t0T0t0-6.(2022清江中学模拟)如图,地球赤道上山丘e、近地卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动,设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3,向心加速度分别为a1、a2、a3,那么()A.v1>v2>v3 B.v1<v3<v2 C.a1>a2>a3 D.a1<a2<a3答案B山丘e与同步通信卫星q转动周期相等,根据v=2πrT,由于山丘e的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故v1<v3;根据卫星的线速度公式v=GMr,由于近地卫星p的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故v3<v2,故v1<v3<v2,故B项正确,A项错误;山丘e与同步通信卫星q转动周期相等,根据a=ω2r=4π2rT2,由于山丘e的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故a1<a3;根据向心加速度公式a=GMr2,由于近地卫星p的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故a7.(2022泰兴中学月考)如下图为两个中子星相互吸引旋转并靠近最终合并成黑洞的过程,科学家预言在此过程中释放引力波。根据牛顿力学,在中子星靠近的过程中()A.中子星间的引力变大 B.中子星的线速度变小C.中子星的角速度变小 D.中子星的加速度变小答案A设两中子星距离为L,由F=Gm1m2L2可知当L减小时引力增大,选项A正确;两中子星绕中心做匀速圆周运动,它们之间的万有引力提供向心力,因此有m1r1ω2=m2r2ω2=Gm1m2L2,r1+r2=L,解得ω=二、多项选择题8.可以发射一颗这样的人造地球卫星,使其圆轨道()A.与地球外表上某一纬线(非赤道)是共面同心圆B.与地球外表上某一经线所决定的圆是共面同心圆C.与地球外表上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地球外表是静止的D.与地球外表上的赤道线是共面同心圆,但卫星相对地球外表是运动的答案CD人造地球卫星运行时,由于地球对卫星的引力提供它做圆周运动的向心力,而这个力的方向必定指向圆心,即指向地心,也就是说人造地球卫星所在轨道圆的圆心一定要和地球的中心重合,不可能是地轴上(除地心外)的某一点,故A项错误;由于地球同时绕着地轴在自转,所以卫星的轨道平面也不可能和经线所决定的平面共面,所以B项错误;相对地球外表静止的卫星就是地球的同步卫星,它必须在赤道平面内,且距地面有确定的高度,这个高度约为三万六千千米,而低于或高于这个轨道的卫星也可以在赤道平面内运动,不过由于它们公转的周期和地球自转周期不同,就会相对于地面运动,C、D项正确。9.(2022江苏单科)“天舟一号〞货运飞船于2022年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空。与“天宫二号〞空间实验室对接前,“天舟一号〞在距地面约380km的圆轨道上飞行,那么其()A.角速度小于地球自转角速度 B.线速度小于第一宇宙速度C.周期小于地球自转周期 D.向心加速度小于地面的重力加速度答案BCD由于地球自转的角速度、周期等物理量与地球同步卫星一致,故“天舟一号〞可与地球同步卫星比拟,由于“天舟一号〞的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,所以,角速度是“天舟一号〞大,周期是同步卫星大,选项A错,C对;第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,故“天舟一号〞的线速度小于第一宇宙速度,B对;对“天舟一号〞有GM地m(R地+h)2=ma向,所以a10.(2022苏锡常镇四市一调)如下图,我国自主研发的北斗卫星导航系统由35颗卫星组成,包括分布于a类型轨道的5颗同步轨道卫星、分布于b类型轨道的3颗倾斜轨道卫星(与同步卫星轨道半径相同,轨道倾角55°)和分布于c类型轨道的27颗中轨道卫星,中轨道卫星运行在3个互成120°的轨道面上做圆周运动,预计2022年全部建成。以下说法正确的选项是()A.a类型轨道上的卫星相对于地面静止且处于平衡状态B.a类型轨道上的卫星运行速率等于b类型卫星的速率C.b类型轨道上的卫星也与地球保持相对静止D.三类卫星相比,c类卫星的向心加速度最大答案BD卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心加速度,不是平衡状态,故A错误;人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,由地球的万有引力提供向心力,那么有GMmr2=mv2r=ma,解得v=GMr,那么11.(2022淮安、宿迁等学业质量检测)2022年4月,我国第一艘货运飞船天舟一号顺利升空,随后与天宫二号交会对接。假设天舟一号从B点发射经过椭圆轨道运动到天宫二号的圆轨道上完成交会,如下图。天宫二号的轨道半径为r,天舟一号沿椭圆轨道运动的周期为T,A、B两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点,地球半径为R,引力常量为G。那么()A.天宫二号的运行速度小于7.9km/sB.天舟一号的发射速度大于11.2km/sC.根据题中信息可以求出地球的质量D.天舟一号在A点的速度大于天宫二号的运行速度答案AC7.9km/s是近地卫星的环绕速度,卫星越高,线速度越小,那么天宫二号的运行速度小于7.9km/s,选项A正确;11.2km/s是第二宇宙速度,是卫星脱离地球引力逃逸到其他星球上去的最小速度,那么天舟一号的发射速度小于11.2km/s,选项B错误;根据开普勒第三定律r3T2=常数,天宫二号的轨道半径r,天舟一号的周期T以及半长轴12(r+R),可求得天宫二号的周期T1,再根据GMmr12.(2022宜兴期初)据报道,一颗来自太阳系外的彗星于2022年10月20日擦火星而过,如下图,设火星绕太阳在圆轨道上运动,运动半径为r,周期为T。该彗星在穿过太阳系时由于受到太阳的引力,轨道发生弯曲,彗星与火星在圆轨道的A点“擦肩而过〞。引力常量为G,那么()A.可计算出太阳的质量B.可计算出彗星经过A点时受到的引力C.可计算出彗星经过A点的速度大小D.可确定彗星在A点的速度大于火星绕太阳的速度答案AD火星绕太阳在圆轨道上运动,根据万有引力提供向心力,列出等式GMmr2=m4π2T2r,可得M=三、非选择题13.(2022盐城中学月考)2022年9月15日“天宫二号〞空间实验室由长征二号FT2火箭发射升空。这意味着,中国成功发射了真正意义上的空间实验室,即实现了载人航天工程“三步走〞战略的第二步。10月19日凌晨神舟十一号载人飞船与“天宫