《第3节 人类对太空的不懈追求》（同步训练）高中物理必修2-鲁科版-2024-2025学年

《第3节人类对太空的不懈追求》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、人类首次成功登上月球是哪一年？A、1961年B、1969年C、1971年D、1979年2、下列哪一项不是国际空间站的优势？A、进行长时期太空实验B、提供太空旅游服务C、促进国际合作与交流D、作为太空中的科学和技术研究平台3、题干：以下关于人类探索太空的历史事件中，哪一个不属于早期太空探索的成功案例？A、1957年苏联发射第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”B、1961年苏联宇航员尤里·加加林成为第一个进入太空的人C、1969年美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗登上月球D、1998年美国发射火星探测飞船“奥德赛号”4、题干：以下关于太空探索技术的说法，错误的是：A、载人航天需要强大的推进系统以保证飞船能够在太空环境中正常飞行B、空间站的建设需要精密的对接机构技术来确保不同飞船和航天员的安全对接C、太空望远镜利用反射望远镜的优点，不受大气湍流影响，观测效果更加清晰D、液氢液氧是常用的太空推进剂，适用于各种类型的太空任务5、关于人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时的速度，下列说法正确的是：A.卫星离地面越高，速度越大B.卫星离地面越高，速度越小C.卫星速度与高度无关D.所有卫星的速度相同6、当火箭发射升空时，以下哪项描述是正确的？A.火箭喷射出的气体产生向后的力，使火箭向前加速B.火箭在真空中无法获得推力C.火箭的推进力主要来自于空气的反作用力D.火箭的加速度与喷气速度成正比，与火箭质量成反比7、以下哪个选项描述了人类探测太空的主要动力来源？A.地球重力B.太阳能C.核能D.潮汐能二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于人类对太空的探索，以下哪些说法是正确的？A、人类首次实现载人航天飞行是在20世纪中叶B、苏联宇航员加加林是世界上第一个进入太空的人C、阿波罗11号成功登月发生在1969年D、国际空间站是由多个国家共同建设的E、人类已经在土星上建立了永久性的居住地2、太空探索对人类社会有哪些积极影响？A、促进了航天技术的发展B、提高了全球的环境意识和保护能力C、增强了国际友好的氛围D、推动了新材料、新能源的发展E、彻底解决了地球上各种资源短缺问题3、关于航天技术的发展，以下哪些说法是正确的？A、航天技术的发展离不开固体燃料火箭的发明B、人造卫星的成功发射标志着载人航天时代的到来C、宇宙飞船可以长时间在太空执行任务D、太空探索为科学家们提供了大量的实验和研究机会三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目描述：自古以来，人类就梦想着探索宇宙的奥秘。从最早的天文观测到现代的航天技术，人类在探索太空的道路上从未停止过脚步。请根据所学知识回答下列问题：1.描述地球引力对火箭发射的影响，并解释为什么大多数火箭发射场都位于赤道附近。2.说明人造卫星保持轨道运行的基本原理。3.讨论载人航天任务面临的主要挑战及其解决方案。4.探讨深空探测的意义以及我国在该领域的成就。第二题题目：阅读以下关于太空探索的描述，然后回答问题。描述：随着科技的进步，人类对太空的探索从未停止。从1957年苏联发射第一颗人造地球卫星“斯普特尼克”开始，到1969年美国宇航员阿姆斯特朗踏上月球，再到近年来我国成功发射的天宫空间站，太空探索已经取得了举世瞩目的成就。以下是我国在太空探索方面的一些重要事件：（1）1970年，我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”；（2）2003年，我国首位宇航员杨利伟乘坐神舟五号飞船成功进入太空；（3）2013年，我国发射天宫一号空间实验室；（4）2016年，我国发射天宫二号空间实验室；（5）2021年，我国成功发射天问一号火星探测器。问题：1.简述我国在太空探索方面取得的四项重要成就。2.结合所学物理知识，分析我国在太空探索中所使用的几种关键技术。第三题题目假设你需要设计一个航天器，目的是从地球发射后，围绕其他行星进行观测。你需要考虑的主要因素包括发射速度、轨道选择、燃料消耗等。轨道可以是椭圆或圆形，任务要求航天器在每个目标行星的表面做短暂停留，采集数据后继续前往下一个目标行星。如果现有的技术条件下，你只能选择一个行星作为下一个飞行目标，假设其他飞行目标行星之间的距离为已知，你会选择哪个行星，说明你的理由。第四题某探测器绕火星做椭圆轨道运动，最近距离火星表面高度为h，最远距离火星表面高度为H。火星半径为R。（1）求探测器在近日点的线速度v1和远日点的线速度v2；（2）若探测器在近日点的动能Ek1不变，求其在远日点的势能Ep2。第五题题目：阅读以下材料，回答问题。材料一：20世纪40年代，随着火箭技术的发展，人类开始探索太空。1957年，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”，标志着人类太空时代的到来。材料二：我国自1970年成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”以来，先后发射了“嫦娥一号”、“嫦娥二号”、“嫦娥三号”等月球探测卫星，并成功实现了载人航天和深空探测。问题：结合所学知识，分析人类对太空不懈追求的原因。《第3节人类对太空的不懈追求》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、人类首次成功登上月球是哪一年？A、1961年B、1969年C、1971年D、1979年答案：B、1969年解析：1969年7月20日，美国“阿波罗11号”飞船成功登月，宇航员尼尔·阿姆斯特朗成为了人类第一个登上月球的人。2、下列哪一项不是国际空间站的优势？A、进行长时期太空实验B、提供太空旅游服务C、促进国际合作与交流D、作为太空中的科学和技术研究平台答案：B、提供太空旅游服务解析：虽然一些企业如维珍银河等正在进行太空旅游的尝试，但国际空间站本身主要是用于科学研究和国际合作，正式的太空旅游服务并非是其主要功能。3、题干：以下关于人类探索太空的历史事件中，哪一个不属于早期太空探索的成功案例？A、1957年苏联发射第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”B、1961年苏联宇航员尤里·加加林成为第一个进入太空的人C、1969年美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗登上月球D、1998年美国发射火星探测飞船“奥德赛号”答案：D解析：选项A、B和C都属于人类早期太空探索的成功案例。而选项D中的“奥德赛号”火星探测飞船是1998年发射的，虽然它也是一项重要的太空探测任务，但不属于早期太空探索的成功案例。早期太空探索通常指的是20世纪50年代和60年代的成就。因此，正确答案是D。4、题干：以下关于太空探索技术的说法，错误的是：A、载人航天需要强大的推进系统以保证飞船能够在太空环境中正常飞行B、空间站的建设需要精密的对接机构技术来确保不同飞船和航天员的安全对接C、太空望远镜利用反射望远镜的优点，不受大气湍流影响，观测效果更加清晰D、液氢液氧是常用的太空推进剂，适用于各种类型的太空任务答案：D解析：液氢液氧确实是常用的太空推进剂，但由于液氢的沸点非常低（约-253°C），需要在极低温的条件下储存，这对技术水平提出了很高的要求。此外，液氢液氧作为推进剂，虽然具有较高的比冲，但并不适用于所有类型的太空任务，例如固体燃料火箭因为存储和管理的复杂性通常用于近地轨道的发射。因此，说液氢液氧适用于各种类型的太空任务是错误的。正确答案是D。5、关于人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时的速度，下列说法正确的是：A.卫星离地面越高，速度越大B.卫星离地面越高，速度越小C.卫星速度与高度无关D.所有卫星的速度相同答案：B解析：根据开普勒第三定律和牛顿引力定律可以推导出，人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时的速度v与其轨道半径r成反比，即v=GMr，其中6、当火箭发射升空时，以下哪项描述是正确的？A.火箭喷射出的气体产生向后的力，使火箭向前加速B.火箭在真空中无法获得推力C.火箭的推进力主要来自于空气的反作用力D.火箭的加速度与喷气速度成正比，与火箭质量成反比答案：D解析：火箭的工作原理基于牛顿第三定律——作用与反作用定律。火箭通过向后高速喷射燃料产生的气体来获得向前的推力。即使在没有空气的真空中，火箭也能通过这种方式获得推力。火箭的加速度a可以用公式F=ma表示，其中F是推力，m是火箭的质量。推力F还可以表示为F=m7、以下哪个选项描述了人类探测太空的主要动力来源？A.地球重力B.太阳能C.核能D.潮汐能答案：C解析：人类探测太空的主要动力来源是核能。核能通过核反应产生的巨大能量可以推动航天器进入太空，实现太空探测任务。地球重力和潮汐能主要用于地球上的能源利用，而太阳能虽然广泛用于航天器的能源供应，但不是探测太空的主要动力来源。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于人类对太空的探索，以下哪些说法是正确的？A、人类首次实现载人航天飞行是在20世纪中叶B、苏联宇航员加加林是世界上第一个进入太空的人C、阿波罗11号成功登月发生在1969年D、国际空间站是由多个国家共同建设的E、人类已经在土星上建立了永久性的居住地答案：A、B、C、D解析：A选项正确，载人航天飞行开始于20世纪50年代末。B选项正确，1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林成为第一个访问太空的人。C选项正确，阿波罗11号任务于1969年7月20日实现了人类第一次登月。D选项正确，国际空间站是多个国家合作的项目，始建于1998年。E选项不正确，人类尚未在土星上建立永久性居住地，这只是未来的规划目标之一。2、太空探索对人类社会有哪些积极影响？A、促进了航天技术的发展B、提高了全球的环境意识和保护能力C、增强了国际友好的氛围D、推动了新材料、新能源的发展E、彻底解决了地球上各种资源短缺问题答案：A、B、C、D解析：A选项正确，太空探索促进了卫星技术、火箭技术等航天技术的发展。B选项正确，通过太空探索，人们可以更好地了解地球的环境状况，提高环境意识和保护能力。C选项正确，太空探索活动常常需要国际合作，促进了不同国家和地区的交流与协作。D选项正确，为了应对太空任务中的各种需求，科学家和工程师研发了许多新材料和新能源，如高密度材料、太阳能电池等。E选项不正确，虽然太空探索涉及资源开发，但它并不能解决地球上的所有资源短缺问题，这需要综合采取多种措施。3、关于航天技术的发展，以下哪些说法是正确的？A、航天技术的发展离不开固体燃料火箭的发明B、人造卫星的成功发射标志着载人航天时代的到来C、宇宙飞船可以长时间在太空执行任务D、太空探索为科学家们提供了大量的实验和研究机会答案：C、D解析：A选项固体燃料火箭的发明虽然是航天技术发展的一个重要里程碑，但并非唯一必要条件，故A选项不正确。B选项虽然人造卫星的成功发射确实标志着载人航天时代的到来，但该选项没有完整地涵盖航天技术发展的全部内容，因此B选项不正确。C选项宇宙飞船可以长时间在太空执行任务，是正确的，因为自从1969年美国阿波罗11号宇宙飞船首次实现月球着陆以来，宇宙飞船能够在太空中长时间运行。D选项太空探索为科学家们提供了大量的实验和研究机会，也是正确的，因为太空环境提供了地球上无法获得的特殊条件，有利于进行各种科学实验。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目描述：自古以来，人类就梦想着探索宇宙的奥秘。从最早的天文观测到现代的航天技术，人类在探索太空的道路上从未停止过脚步。请根据所学知识回答下列问题：1.描述地球引力对火箭发射的影响，并解释为什么大多数火箭发射场都位于赤道附近。2.说明人造卫星保持轨道运行的基本原理。3.讨论载人航天任务面临的主要挑战及其解决方案。4.探讨深空探测的意义以及我国在该领域的成就。答案与解析：1.地球引力对火箭发射的影响及发射场选址原因地球的引力是火箭发射时必须克服的一个重要因素。为了进入预定轨道，火箭必须达到足够的速度（即逃逸速度）来对抗地球的引力。地球的引力随着距离地心的距离增加而减小，因此火箭发射时需要消耗大量的燃料来抵抗这一引力。此外，地球自转产生的离心力可以为向东发射的火箭提供额外的速度增益。因此，大多数火箭发射场都尽可能靠近赤道设置，以便利用地球自转提供的这一优势，减少所需的燃料量，提高发射效率。2.人造卫星保持轨道运行的基本原理人造卫星能够维持其轨道运行主要依赖于牛顿的第一运动定律和万有引力定律。当卫星绕地球运行时，地球对其施加的引力提供向心力，使卫星沿着一个封闭的轨迹（通常是椭圆形或圆形）运动。只要卫星的速度和轨道高度适当，它就能在不受其他外力干扰的情况下持续沿轨道运行。如果卫星的速度过快或过慢，或者轨道高度不当，则可能脱离原有轨道，导致坠落或远离地球。3.载人航天任务面临的主要挑战及其解决方案载人航天任务面临着多重挑战，包括但不限于生命支持系统的可靠性、长期太空旅行对人体健康的影响、空间辐射防护、精确的轨道控制以及安全返回地球等问题。为了解决这些问题，科学家们设计了高效的生命保障系统，能够循环利用水和氧气；研究了宇航员在太空中长时间停留的生理变化，并采取措施减轻负面影响；开发了特殊的材料和技术来屏蔽宇宙射线；同时，还不断优化飞行器的设计，确保宇航员的安全。4.深空探测的意义以及我国在该领域的成就深空探测对于拓展人类对宇宙的认知边界、推动科学技术进步、激发青少年科学兴趣等方面具有重要意义。通过深空探测，我们不仅能更深入地了解太阳系乃至整个宇宙的历史和现状，还能促进新材料、新能源等高技术领域的发展。中国在深空探测方面取得了显著成就，例如成功实施嫦娥工程实现了月球软着陆与巡视探测，天问一号火星探测器成功着陆火星并开展科学探测工作，这些成就标志着中国在深空探测领域已跻身世界前列。第二题题目：阅读以下关于太空探索的描述，然后回答问题。描述：随着科技的进步，人类对太空的探索从未停止。从1957年苏联发射第一颗人造地球卫星“斯普特尼克”开始，到1969年美国宇航员阿姆斯特朗踏上月球，再到近年来我国成功发射的天宫空间站，太空探索已经取得了举世瞩目的成就。以下是我国在太空探索方面的一些重要事件：（1）1970年，我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”；（2）2003年，我国首位宇航员杨利伟乘坐神舟五号飞船成功进入太空；（3）2013年，我国发射天宫一号空间实验室；（4）2016年，我国发射天宫二号空间实验室；（5）2021年，我国成功发射天问一号火星探测器。问题：1.简述我国在太空探索方面取得的四项重要成就。2.结合所学物理知识，分析我国在太空探索中所使用的几种关键技术。答案：1.我国在太空探索方面取得的四项重要成就是：（1）成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”；（2）首位宇航员杨利伟乘坐神舟五号飞船成功进入太空；（3）发射天宫一号空间实验室；（4）发射天宫二号空间实验室。2.我国在太空探索中所使用的几种关键技术包括：（1）卫星发射技术：利用火箭将卫星送入预定轨道，需要掌握火箭推进、制导、姿态控制等技术；（2）载人航天技术：包括飞船的设计、宇航员的选拔与训练、生命保障系统等；（3）空间站建设技术：涉及空间结构的搭建、对接技术、空间实验设备安装与运行等；（4）深空探测技术：如探测器的设计、发射、轨道设计、着陆与巡视等。解析：本题考查了学生对我国太空探索成就和物理知识的综合运用能力。在回答第一问时，只需列举我国太空探索的四项重要成就即可。在回答第二问时，需要结合所学物理知识，分析我国在太空探索中使用的几种关键技术。这些技术包括卫星发射技术、载人航天技术、空间站建设技术和深空探测技术。考生在解答时，应围绕这些技术进行展开，并结合实际案例说明。第三题题目假设你需要设计一个航天器，目的是从地球发射后，围绕其他行星进行观测。你需要考虑的主要因素包括发射速度、轨道选择、燃料消耗等。轨道可以是椭圆或圆形，任务要求航天器在每个目标行星的表面做短暂停留，采集数据后继续前往下一个目标行星。如果现有的技术条件下，你只能选择一个行星作为下一个飞行目标，假设其他飞行目标行星之间的距离为已知，你会选择哪个行星，说明你的理由。答案选择的一个行星应当充分考虑以下因素：1.飞行距离：距离较近的行星可以显著减少燃料消耗，提高任务的可行性和效率。2.数据丰富性：选择可以提供更多科学数据、更具科学研究价值的行星。3.技术挑战：考虑当前航天技术的局限，选择能尽量减少技术挑战的行星。根据这些因素，习惯上我们会选择火星作为下一个飞行目标。解析1.飞行距离火星是除月球之外飞行距离最近的最佳选择。相对于其他行星，如金星、木星、土星等，飞行距离较短，燃料消耗较低，这有利于延长航天器在太空中的工作寿命和提高任务成功的可能性。2.数据丰富性火星是研究太阳系内外行星的代表之一，具有独特的地质、气候特征以及可能存在的微生物生命等现象。火星上曾经存在液态水的证据表明它可能有潜在的宜居性，这使得火星成为了科学界高度重视的观测目标。通过综合利用多种探测手段和数据，科学家可以获取更多关于火星乃至太阳系其他行星的详细信息。3.技术挑战与其它行星相比，火星的天体条件更接近地球，技术和工程上的挑战相对较小。例如，对接和着陆火星的技术难度比木星或土星等气体巨行星低很多，并且火星表面相对平坦，可以提供较稳定的样本返回条件等。此外，人类已成功发射多艘探测器前往火星，积累了大量的技术和经验。综上所述，选择火星作为下一个飞行目标是比较合理的，不仅考虑了节省燃料、提高效率，更重要的还有其科学价值和未来探索的可能性。第四题某探测器绕火星做椭圆轨道运动，最近距离火星表面高度为h，最远距离火星表面高度为H。火星半径为R。（1）求探测器在近日点的线速度v1和远日点的线速度v2；（2）若探测器在近日点的动能Ek1不变，求其在远日点的势能Ep2。答案：（1）依据开普勒第二定律（等面积定律），探测器在近日点和远日点扫过的面积速度大小相等，即：v1t1=v2t2=2S/a其中，a是探测器轨道半长轴，S是探测器近日点和远日点连线的弧长。因为S=πR，所以有：t1=S/v1t2=S/v2结合以上两式可以得到：v1/v2=t2/t1=(S/v2)/(S/v1)=v1/v2进一步可以得到：v1=√(aR)v2=√(a(R+2h))又因为近日点到火星表面的距离加上火星的半径等于远日点到火星表面的距离，所以有：R+h=R+H+2hH=h代入数据得到：v1=√(2Rh)v2=√(2R(2h))最后计算得：v1=√(2R)√(h)v2=√(4R)√(h)=2√(2R)√(h)（2）在近日点，探测器的动能Ek1为：Ek1=1/2mv1^2在远日点，探测器的动能Ek2为：Ek2=1/2mv2^2由于在近日点的动能Ek1不变，得：1/2mv1^2=1/2mv2^2代入v1和v2的表达式，得到：1/2m(2R)=1/2m(4R)解得mR=mR因为在远日点，探测器受到的引力势能为：Ep2=-GMm/R其中，G是万有引力常数，M是火星质量。根据能量守恒定律，有：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2代入动能和