小学航天知识竞赛试题及答案解析

小学航天知识竞赛试题及答案解析一、单项选择题（每题2分，共30分）1.我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射的年份是A.1964年B.1970年C.1975年D.1980年答案：B解析：1970年4月24日，长征一号运载火箭把“东方红一号”送入太空，中国成为世界第五个用自制火箭发射国产卫星的国家。2.把航天员送入太空的运载工具称为A.卫星B.飞船C.火箭D.探测器答案：C解析：火箭是提供动力、克服地球引力的运载器；飞船是载人航天器，自身无发射能力。3.国际空间站绕地球一圈大约需要A.30分钟B.60分钟C.90分钟D.120分钟答案：C解析：轨道高度约400km，平均周期92min，取整约90min。4.下列天体中，属于太阳系外天体的是A.谷神星B.比邻星C.木卫二D.哈雷彗星答案：B解析：比邻星是距离太阳最近的恒星，位于太阳系之外。5.火箭发射时向下喷出高速燃气，火箭向上运动，这是A.万有引力定律B.能量守恒定律C.牛顿第一定律D.牛顿第三定律答案：D解析：燃气对火箭施加反作用力，体现“作用力与反作用力”。6.我国首位进入太空的航天员是A.杨利伟B.费俊龙C.聂海胜D.翟志刚答案：A解析：2003年10月15日，杨利伟乘神舟五号飞行约21h。7.月球表面昼夜温差远大于地球，主要因为月球A.没有大气层B.离太阳更近C.自转更快D.质量更大答案：A解析：缺少大气保温与散热，白天可达120℃，夜晚降至-180℃。8.火箭级间分离时，通常采用的分离技术是A.爆炸螺栓+弹簧推杆B.机械手切割C.电磁铁吸引D.液压剪答案：A解析：爆炸螺栓瞬间解锁，弹簧推杆提供分离速度，结构简单可靠。9.地球静止轨道卫星的轨道高度约为A.160kmB.800kmC.5600kmD.35786km答案：D解析：轨道周期与地球自转周期相同，高度约35786km。10.火箭加注的液氧温度约为A.-50℃B.-90℃C.-183℃D.-253℃答案：C解析：液氧沸点-183℃，液氢沸点-253℃。11.下列哪项不是北斗卫星导航系统的功能A.定位B.授时C.短报文通信D.深空探测答案：D解析：北斗主要服务地球用户，深空探测由探测器完成。12.航天员在失重环境中出现“太空贫血”是因为A.红细胞减少B.血浆容量下降C.骨髓停止造血D.食物缺铁答案：B解析：失重使体液头向转移，机体误认“水分过多”，排尿增加导致血浆容量下降。13.火箭发射窗口是指A.火箭制造周期B.允许发射的气象时段C.满足任务轨道条件的时间段D.航天员作息时段答案：C解析：窗口由目标轨道、测控、光照等约束计算得出。14.火星与地球最接近时的距离约为A.5×10⁶kmB.5×10⁷kmC.5×10⁸kmD.5×10⁹km答案：B解析：最近约5500万公里，即5.5×10⁷km。15.神舟飞船返回舱再入时，表面温度最高的部位可达A.200℃B.800℃C.1600℃D.3000℃答案：C解析：与大气剧烈摩擦，驻点温度约1600℃，防热材料碳化升华带走热量。二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）16.下列属于载人航天器必须配备的系统有A.生命保障B.姿态控制C.逃逸救生D.货运对接E.再入防热答案：ABCE解析：货运对接非载人航天器必备，空间站补给船才需。17.关于火箭回收，目前世界已实现的技术有A.垂直降落B.伞降海面C.空中机翼回收D.气囊缓冲着陆E.机械臂夹持答案：ABC解析：SpaceX垂直降落、航天飞机机翼滑翔、部分探空伞降；气囊与机械臂尚未工程化。18.下列现象中，与失重直接相关的有A.蜡烛火焰呈球形B.水自动向上“爬”C.天平无法称质量D.陀螺定向失效E.弹簧测力计读数为零答案：ABCE解析：陀螺定向依赖角动量守恒，失重不影响，故D不选。19.我国探月工程“绕、落、回”三步走中，“回”阶段需要突破的技术有A.月面起飞B.月球轨道交会对接C.高速再入D.月壤封装E.月面钻取答案：ABCD解析：钻取属于采样手段，非“回”阶段独有。20.适合小学生在地面模拟体验失重的活动有A.抛物线飞机B.水下中性浮力C.弹力蹦床D.旋转短臂离心机E.倒立休息答案：AB解析：抛物线飞机与水下悬浮可短时模拟；蹦床、离心机、倒立均提供明显支持力。三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）21.火箭发射时，航天员仰卧，可减小加速度对脊柱的压迫。答案：√解析：仰卧时加速度方向与胸背垂直，可承受更大过载。22.所有行星都有天然卫星。答案：×解析：水星、金星无天然卫星。23.航天员在太空用铅笔书写，因为普通钢笔无法出墨。答案：×解析：早期美苏均用铅笔，但易断屑危险；现代采用加压圆珠笔或中性笔。24.长征五号火箭芯级采用液氢液氧发动机。答案：√解析：YF-77氢氧发动机，真空推力约70t。25.地球自转方向与绝大多数卫星公转方向相同，因此可利用自转节省燃料。答案：√解析：向东发射可利用地球自转线速度，约465m/s（赤道）。26.月球背面永远看不见地球，因此也无法与地球直接通信。答案：√解析：月背被月球本体遮挡，需中继星，如“鹊桥”。27.火星的一天长度与地球几乎相同。答案：√解析：火星自转周期24h37min，称“火星日”或“sol”。28.航天员在太空不能流泪，因为眼泪不会掉落。答案：×解析：可流泪，但泪水聚集成水球附在脸上，需毛巾吸附。29.火箭分级的主要目的是减轻死重。答案：√解析：燃料耗尽后壳体成为无用质量，及时抛弃可提高速度增量。30.太空中没有空气，所以无法燃烧，也不能进行焊接。答案：×解析：可采用电子束焊、激光焊等无需氧气的焊接方式。四、填空题（每空1分，共20分）31.我国四大卫星发射中心中，最靠南的是________，可最大限度利用地球自转线速度。答案：文昌解析：文昌位于北纬19°，比西昌、酒泉、太原纬度更低。32.火箭的比冲越大，同样质量燃料可提供的________越多。答案：速度增量（或“冲量”、“动能”亦可）解析：比冲单位s，与排气速度成正比。33.地球平均半径约________km，第一宇宙速度约________km/s。答案：6371；7.9解析：v=√(gR)≈7.9km/s。34.神舟飞船由轨道舱、________舱和________舱三部分组成。答案：返回；推进（或服务）解析：推进舱又称服务舱。35.航天员在太空每天需饮水约________L，主要通过________技术将尿液循环成饮用水。答案：2.5；蒸馏+过滤（或“尿处理”）解析：国际空间站水循环利用率可达90%。36.月球绕地球公转周期约________天，这一周期也是________月相周期。答案：27.3；恒星（或“朔望”29.5天亦可，但严格恒星月27.3天）37.北斗三号系统由________颗地球静止轨道卫星、________颗倾斜地球同步轨道卫星和________颗中圆轨道卫星组成。答案：5；3；24解析：GEO+IGSO+MEO混合星座。38.火箭发射前负3小时，地面与火箭之间的连接器仍保持________和________供应。答案：供电；空调（或“氮气吹扫”）解析：保证箭上设备恒温恒湿。39.火星有两颗天然卫星，分别叫________和________。答案：火卫一（福波斯）；火卫二（德莫斯）40.我国首次火星探测任务“天问一号”于________年发射，________年成功着陆火星。答案：2020；2021解析：2020年7月23日发射，2021年5月15日着陆乌托邦平原。五、连线题（每线1分，共5分）41.将火箭部件与其功能用直线连接A.整流罩1.提供升力B.栅格舵2.减小气动加热C.助推器3.调整再入姿态D.蓄压器4.抑制液体火箭POGO振动E.防热大底5.保护有效载荷穿过大气答案：A-5；B-3；C-1；D-4；E-2六、计算题（共20分）42.（6分）一枚小型探空火箭以平均推力120N、工作时间8s、总质量（含燃料）15kg发射，忽略空气阻力与重力变化，求火箭达到的速度增量Δv。（提示：用动量定理）解：冲量I=F·t=120N×8s=960N·s动量定理I=Δp=m·ΔvΔv=I/m=960/15=64m/s答案：64m/s解析：质量视为瞬时不变，实际应积分，但小学阶段允许近似。43.（8分）地球静止轨道卫星信号传回地面站，无线电波以光速3×10⁸m/s传播，求信号延迟时间（单位：ms）。解：轨道高度h=35786km=3.5786×10⁷m往返距离s=2h=7.1572×10⁷mt=s/c=7.1572×10⁷/(3×10⁸)=0.2386s=238.6ms答案：约239ms解析：单向下行延迟119ms，电视直播出现“记者停顿”即此原因。44.（6分）某型火箭一级采用5台发动机并联，每台海平面推力600kN，燃烧时间150s，求一级总冲量。解：单台冲量=600kN×150s=90000kN·s总冲量=5×90000=450000kN·s=4.5×10⁵kN·s答案：4.5×10⁵kN·s解析：总冲量衡量火箭“耐力”，与运载能力直接相关。七、简答题（共40分）45.（6分，封闭型）为什么火箭发射台附近会设置大型水槽？答案要点：1.吸收发动机高能噪声与冲击波，通过水蒸发吸热；2.降低声波反射对火箭与箭上设备损害；3.抑制火焰对发射台烧蚀。解析：水可瞬间汽化，体积膨胀1700倍，形成“水幕”隔声。46.（6分，封闭型）航天员出舱前为何要进行“吸氧排氮”？答案要点：1.舱外航天服压力低（约30kPa），纯氧环境；2.常压下血液溶解大量氮气，快速减压会析出气泡，导致减压病；3.提前呼吸纯氧2–4h，将氮气置换排出。解析：原理与潜水员上升前停留相同。47.（8分，半开放）列举月壤与地球土壤的三点不同，并说明原因。答案示例：1.月壤无有机质：月球无生命，无植物残体与微生物；2.含大量玻璃体：微陨石撞击熔融形成；3.颗粒棱角锋利：无风、无水打磨，呈块状碎屑；4.富含氦-3：太阳风直接注入，地球磁场与大气阻挡。答出任意三点即满分。解析：月壤为“撞击风化”产物，地球为“水力、生物、风化”综合。48.（8分，开放型）假如你是火星基地设计师，请提出两种利用火星本地资源解决宇航员呼吸问题的方案，并说明科学依据。评分要点：方案1：电解水制氧——火星地下发现水冰，电解2H₂O→2H₂+O₂，太阳能供电；方案2：MOXIE装置——火星大气95%CO₂，高温电解CO₂→CO+O₂，NASA毅力号已验证；方案3：种植微藻——利用光合效率高的螺旋藻，吸收CO₂放O₂，同时提供食物；方案4：过氧化钠/氯酸钠化学氧烛，应急备用；答出两种即满分，需给出原料来源与化学或生物原理。解析：考查知识迁移与创新能力，允许合理想象但须科学。49.（6分，封闭型）说明太阳帆飞船为何不需要燃料却能飞行。答案要点：1.太阳光子具有动量p=E/c；2.镜面反射光子，动量变化产生光压；3.虽然加速度小，但长期持续、无质量消耗，速度可累积。解析：光压约9×10⁻⁶N/m²，面积越大推力越大。50.（6分，半开放）结合生活经验，说明卫星导航在抗击自然灾害中的两项具体应用，并指出导航卫星提供的核心信息。答案示例：1.地震救援：北斗终端向救援队实时发送被困人员经纬度与高程，缩短搜救时间；2.洪灾监测：无人机搭载北斗高精度定位，航拍生成厘米级水位图，指导分洪；核心信息：精确位置（经度、纬度、高程）、精确时间（纳秒级）。解析：时间用于多颗卫星测距解算位置。八、综合应用题（共25分）51.（12分）阅读材料：2022年11月，长征二号F遥十五火箭将神舟十五号载人飞船送入近地轨道，飞船采用6.5小时快速交会对接模式与空间站组合体对接。已知空间站轨道高度390km，地球半径R=6371km，重力加速度g取9.8m/s²。（1）计算空间站轨道处的重力加速度g′（保留两位小数）。（2）用g′与轨道半径计算空间站理论环绕速度v（单位km/s）。（3）若飞船在远地点390km、近地点200km的椭圆轨道运行，求飞船到达空间站所在圆轨道所需速度增量Δv的近似值（提示：分别计算远地点圆速度与椭圆远地点速度，再求差）。（4）结合计算结果，说明“6.5小时快速对接”对飞船燃料与航天员有何好处。解答：（1）g′=g·[R/(R+h)]²=9.8×[6371/(6371+390)]²=9.8×(6371/6761)²=9.8×0.890≈8.72m/s²（2）v=√(g′·r)=√(8.72×6.761×10⁶)=√5.90×10⁷≈7.68km/s（3）椭圆远地点速度v_e：由能量守恒½v_e²−GM/r=−GM/(2a)，其中2a=6371+200+6371+390=13332km，a=6666kmGM=gR²=9.8×(6.371×10⁶)²=3.98×10¹⁴m³/s²r=6.761×10⁶mv_e=√[GM(2/r−1/a)]=√[3.98×10¹⁴(2/6.761×10⁶−1/6.666×10⁶)]=√[3.98×10¹⁴×(2.959−1.500)×10⁻⁷]=√(5.81×10⁷)=7.62km/sΔv=7.68−7.62=0.06km/s=60