高考物理一輪復(fù)習(xí)：宇宙航行

更新時間：2024-09-13 瀏覽次數(shù)：7 類型：一輪復(fù)習(xí)

一、選擇題

1. (2024高一下·瑞昌期末) 2024年6月1日，為我國月球探測器嫦娥6號在月球著陸。這次月球探測器成功登月為我國在2030年前實(shí)現(xiàn)航天員登陸月球奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。已知月球質(zhì)量約是地球質(zhì)量 $\text{[math]}$ ，半徑約為地球半徑 $\text{[math]}$ ，設(shè)在地球表面發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星最小的發(fā)射速度為 $\text{[math]}$ ，將來我國航天員登上月球后在月球表面發(fā)射一顆月球衛(wèi)星，最小的發(fā)射速度為 $\text{[math]}$ 為（　?。?p style="text-align:left;">

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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2. (2024高三上·長春月考) 如圖為“天問一號”環(huán)繞火星運(yùn)動過程中的兩條軌道的示意圖，“天問一號”在1、2兩條軌道上的運(yùn)動均可視為勻速圓周運(yùn)動?！疤靻栆惶枴痹谲壍?上的（　?。?p style="text-align:left;">

A . 線速度更大 B . 向心加速度更小 C . 運(yùn)行周期更長 D . 角速度更小

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3. (2024高二上·望城開學(xué)考) 中俄聯(lián)合實(shí)施了探測火星活動計劃，由中國負(fù)責(zé)研制的“螢火一號”火星探測器與俄羅斯研制的“福布斯——土壤”火星探測器一起由俄羅斯“天頂”運(yùn)載火箭發(fā)射前往火星。如果火星的質(zhì)量為地球質(zhì)量的 $\text{[math]}$ ，火星的半徑為地球半徑的 $\text{[math]}$ ，那么關(guān)于火星探測器，說法中正確的是（　?。?

A . 發(fā)射速度只要大于第一宇宙速度即可 B . 發(fā)射速度應(yīng)大于第二宇宙速度、小于第三宇宙速度 C . 發(fā)射速度只有達(dá)到第三宇宙速度才可以 D . 火星探測器環(huán)繞火星運(yùn)動的最大速度約為地球第一宇宙速度的 $\text{[math]}$

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4. (2024高一下·定州期末) 宇宙速度是從地球表面向宇宙空間發(fā)射人造地球衛(wèi)星、行星際和恒星際飛行器所需的最低速度．下列關(guān)于宇宙速度的說法正確的是（）

A . 第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度 B . 若飛行器的發(fā)射速度大于第二宇宙速度，則飛行器將繞地球做橢圓運(yùn)動 C . 若飛行器的發(fā)射速度大于第三宇宙速度，則飛行器將繞太陽運(yùn)動 D . 衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的速率可能大于第一宇宙速度

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5. (2024高二下·衡陽期末) 北京時間2024年4月25日20時59分，長征二號F遙十八運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射成功，將神舟十八號載人飛船進(jìn)入了距離地球的100km的太空預(yù)定軌道，而地球同步靜止衛(wèi)星距離地球的30000km，已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，神舟十八號飛船的軌道半徑為r，飛船與同步衛(wèi)星的運(yùn)動均可看作繞地球做勻速圓周運(yùn)動，忽略地球自轉(zhuǎn)對重力大小的影響，則下列說法正確的是（??）

A . 在運(yùn)載火箭發(fā)射升空的過程中，里面的宇航員處于失重狀態(tài) B . 神舟十八號飛船在預(yù)定軌道繞地球運(yùn)行的速度小于地球第一宇宙速度7.9km/s C . 神舟十八號飛船在預(yù)定軌道運(yùn)行的周期比地球同步靜止衛(wèi)星的周期24h更大 D . 神舟十八號飛船在預(yù)定軌道運(yùn)行的角速度為 $\text{[math]}$

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6. (2024高一下·湖南衡陽高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園期末) 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS），繼美國（GPS）、俄羅斯（GLONASS）之后的第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。若導(dǎo)航衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，已知地球的質(zhì)量為M，地球的半徑為R，衛(wèi)星到地面的距離為h，引力常量為G，則衛(wèi)星的加速度大小為（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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7. (2024高一下·長沙期末) 圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動的兩顆衛(wèi)星 a、b，如圖所示，則（　?。?p style="text-align:justify;">

A . a 的線速度比b的小 B . a的角速度比b的小 C . a 的運(yùn)行周期比b的長 D . a 的加速度比b的大

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8. (2024高一下·瀘州期末) 2024年6月4日，“嫦娥六號”上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛，隨后成功進(jìn)入預(yù)定環(huán)月軌道。若將上升器繞月球運(yùn)動看作勻速圓周運(yùn)動，已知其繞月運(yùn)行周期、線速度和引力常量，則根據(jù)這些物理量可以估算出（　?。?

A . 上升器在環(huán)月軌道處受到月球的萬有引力 B . 上升器的質(zhì)量 C . 上升器距月球表面的距離 D . 上升器在環(huán)月軌道上的加速度

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9. (2024高一下·江岸期末) 在宇宙中當(dāng)一顆恒星靠近黑洞時，黑洞和恒星可以相互繞行，從而組成雙星系統(tǒng)。在相互繞行的過程中，質(zhì)量較大的恒星上的物質(zhì)會逐漸被吸入到質(zhì)量較小的黑洞中，從而被吞噬掉，黑洞吞噬恒星的過程也被稱之為“潮汐瓦解”。天鵝座X-1就是一個由質(zhì)量較小的黑洞和質(zhì)量較大的恒星組成的雙星系統(tǒng)，它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示。在剛開始吞噬的時間內(nèi)，恒星和黑洞的距離可認(rèn)為不變，不考慮其他星體的引力作用，則在這段時間內(nèi)，下列說法正確的是（）

A . 恒星做圓周運(yùn)動的角速度變小 B . 黑洞的軌道半徑變大 C . 恒星與黑洞之間的萬有引力將變大 D . 恒星與黑洞做圓周運(yùn)動的線速度大小之和變小

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10. (2024高一下·東坡期末) 某科學(xué)家團(tuán)隊在河外星系中發(fā)現(xiàn)了一對相互繞轉(zhuǎn)的超大質(zhì)量雙黑洞系統(tǒng)，兩黑洞繞它們連線上某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動。黑洞1、2的軌道半徑分別為 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。下列關(guān)于黑洞1、2的說法中正確的是（）

A . 質(zhì)量之比為 $\text{[math]}$ B . 線速度之比為 $\text{[math]}$ C . 向心力之比為 $\text{[math]}$ D . 動能之比為 $\text{[math]}$

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11. (2024高一下·南樂期末) 宇宙中存在一些距離其他恒星較遠(yuǎn)的兩顆恒星組成的雙星系統(tǒng)，通常可忽略其他星體的引力作用。如圖所示，恒星P和Q繞連線上的 $\text{[math]}$ 點(diǎn)（ $\text{[math]}$ 點(diǎn)未畫出）做圓周運(yùn)動，P和Q之間的距離為 $\text{[math]}$ 。行星 $\text{[math]}$ 繞P做圓周運(yùn)動，行星 $\text{[math]}$ 繞Q做圓周運(yùn)動，行星 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的軌道半徑相同，運(yùn)動周期之比為 $\text{[math]}$ 。行星質(zhì)量均遠(yuǎn)小于恒星的質(zhì)量，引力常量為 $\text{[math]}$ ，下列判斷正確的是（　?。?p style="text-align:left;">

A . $\text{[math]}$ 的距離為 $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ 的距離為 $\text{[math]}$ C . 若Q做圓周運(yùn)動的速度大小為 $\text{[math]}$ ，則P做圓周運(yùn)動的速度大小為 $\text{[math]}$ D . 若Q的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ ，則P繞 $\text{[math]}$ 做圓周運(yùn)動的周期為 $\text{[math]}$

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12. (2024高一下·泊頭月考) 地球的兩顆衛(wèi)星繞地球在同一平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，環(huán)繞方向如圖所示。已知衛(wèi)星一運(yùn)行的周期為 $\text{[math]}$ ，地球的半徑為 $\text{[math]}$ ，衛(wèi)星一和衛(wèi)星二到地球中心的距離分別為 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，引力常量為G ，某時刻兩衛(wèi)星與地心連線之間的夾角為 $\text{[math]}$ ，下列說法正確的是（　　）

A . 衛(wèi)星二圍繞地球做圓周運(yùn)動的周期 $\text{[math]}$ B . 地球的質(zhì)量 $\text{[math]}$ C . 衛(wèi)星一、二各自與地球的連線在相同的時間內(nèi)掃過的面積相等 D . 從圖示時刻開始，經(jīng)過 $\text{[math]}$ 時間兩衛(wèi)星第一次相距最近

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二、多項(xiàng)選擇題

13. (2024高二下·茂名期末) 在太空中，有一個由兩個質(zhì)量分別為M和 $\text{[math]}$ 的恒星組成的雙星系統(tǒng)，這兩個恒星圍繞它們連線上的某一點(diǎn)O以相同的角速度做勻速圓周運(yùn)動，某時刻雙星位置如圖所示。忽略其它星體的影響，下列說法正確的是（　　）

A . 恒星M和m的向心力大小相等 B . 恒星M和m的向心加速度大小相等 C . 恒星M和m的軌道半徑之比為 $\text{[math]}$ D . 圖中A為恒星M

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14. (2024高一下·滎經(jīng)期末) 在銀河系中，雙星的數(shù)量非常多，研究雙星，對于了解恒星形成和演化過程的多樣性有重要的意義。如圖所示為由A、B兩顆恒星組成的雙星系統(tǒng)，A、B繞連線上一點(diǎn)O做圓周運(yùn)動，測得A、B兩顆恒星間的距離為L，恒星A的周期為T，恒星A做圓周運(yùn)動的向心加速度是恒星B的2倍，忽略其他星球?qū)、B的影響，則下列說法正確的是（　?。?p style="text-align:justify;">

A . 恒星B的周期為 $\text{[math]}$ B . A、B兩顆恒星質(zhì)量之比為1：2 C . 恒星B的線速度是恒星A的2倍 D . A、B兩顆恒星質(zhì)量之和為 $\text{[math]}$

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15. (2024高二上·望城開學(xué)考) 如圖所示，在某行星表面上有一傾斜的勻質(zhì)圓盤，面與水平面的夾角為 $\text{[math]}$ ，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離L處有小物體與圓盤保持相對靜止，繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度轉(zhuǎn)動角速度為 $\text{[math]}$ 時，小物塊剛要滑動，物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為 $\text{[math]}$ （設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），星球的半徑為R，引力常量為G，下列說法正確的是（）

A . 這個行星的質(zhì)量 $\text{[math]}$ B . 這個行星的第一宇宙速度 $\text{[math]}$ C . 這個行星的同步衛(wèi)星的周期是 $\text{[math]}$ D . 離行星表面距離為R的地方的重力加速度為 $\text{[math]}$

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16. (2024高二上·望城開學(xué)考) 如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動的3顆衛(wèi)星，下列說法正確的是（　　）

A . b、c的線速度大小相等，且大于a的線速度 B . b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度 C . c加速可追上同一軌道上的b，b減速可等候同一軌道上的c D . a衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將增大

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17. (2024高一下·東坡期末) 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前正在運(yùn)行的是北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)，包括3顆靜止軌道同步衛(wèi)星（如圖中衛(wèi)星P）、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星（與靜止同步軌道高度相同，如圖中衛(wèi)星Q）、24顆中圓地球軌道衛(wèi)星（如圖中衛(wèi)星M），這些衛(wèi)星在軌運(yùn)行時均視為做圓周運(yùn)動。關(guān)于這些衛(wèi)星下列說法正確的是（　?。?p style="text-align:justify;">

A . 發(fā)射速度均大于7.9km/s B . 在軌運(yùn)行速度均大于7.9km/s C . 中圓軌道衛(wèi)星在軌運(yùn)行速度比靜止軌道同步衛(wèi)星運(yùn)行速度小 D . 靜止軌道同步衛(wèi)星和傾斜同步軌道衛(wèi)星運(yùn)行線速度大小相等

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三、非選擇題

18. (2024高一下·通州期末) 請閱讀下述文字，完成各題。
天問一號火星探測器于2020年7月發(fā)射升空，歷經(jīng)200多天的飛行于2021年5月成功降落火星表面。天問一號在火星上首次留下中國印跡，首次實(shí)現(xiàn)通過一次任務(wù)完成火星環(huán)繞、著陸和巡視三大目標(biāo)。天問一號對火星的表面形貌、土壤特性、物質(zhì)成分、水冰、大氣、電離層、磁場等的科學(xué)探測，實(shí)現(xiàn)了中國在深空探測領(lǐng)域的技術(shù)跨越而進(jìn)入世界先進(jìn)行列。
1. （1）關(guān)于天問一號發(fā)射速度的大小，下列說法正確的是（　?。?
  
  A . 等于第一宇宙速度 B . 介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間 C . 小于地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度 D . 大于第二宇宙速度
2. （2）天問一號在圖1中橢圓軌道Ⅰ運(yùn)行時，下列說法正確的是（　?。?p style="text-align:justify;">
  
  A . 在M點(diǎn)的速度大于在N點(diǎn)的速度 B . 在M點(diǎn)的速度等于在N點(diǎn)的速度 C . 在M點(diǎn)的加速度小于在N點(diǎn)的加速度 D . 在M點(diǎn)的加速度等于在N點(diǎn)的加速度
3. （3）天問一號著陸火星之前需要在M點(diǎn)由橢圓軌道Ⅰ變軌至圓軌道Ⅱ，下列說法正確的是（　?。?
  
  A . 在軌道Ⅰ運(yùn)行經(jīng)過M點(diǎn)時的速度小于在軌道Ⅱ運(yùn)行經(jīng)過M點(diǎn)時的速度 B . 在軌道Ⅰ運(yùn)行經(jīng)過M點(diǎn)時的速度大于在軌道Ⅱ運(yùn)行經(jīng)過M點(diǎn)時的速度 C . 在軌道Ⅰ運(yùn)行經(jīng)過M點(diǎn)時的加速度小于在軌道Ⅱ運(yùn)行經(jīng)過M點(diǎn)時的加速度 D . 在軌道Ⅰ運(yùn)行經(jīng)過M點(diǎn)時的加速度大于在軌道Ⅱ運(yùn)行經(jīng)過M點(diǎn)時的加速度
4. （4）火星和地球繞太陽運(yùn)動均可視為勻速圓周運(yùn)動，若已知火星和地球公轉(zhuǎn)周期之比，則下列比例關(guān)系可以確定的是（　?。?
  
  A . 火星和地球的質(zhì)量之比 B . 火星和地球的半徑之比 C . 火星和地球公轉(zhuǎn)軌道半徑之比 D . 火星和地球星球表面重力加速度之比
5. （5）開普勒行星運(yùn)動定律不僅適用于行星繞太陽的運(yùn)動，也適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動。天問一號繞火星運(yùn)行軌道半徑為r，周期為T，由開普勒第三定律可得 $\text{[math]}$ ，關(guān)于k的值，下列說法正確的是（　?。?
  
  A . 由太陽質(zhì)量決定 B . 與天間一號軌道半徑三次方成正比 C . 與天問一號運(yùn)行周期二次方成反比 D . 與天問一號軌道半徑和運(yùn)行周期無關(guān)
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19. (2024高一下·新疆維吾爾自治區(qū)期末) 已知地球表面的重力加速度為 $\text{[math]}$ ，半徑為R，萬有引力常量為G，不考慮地球自轉(zhuǎn)。求：
（1）地球的質(zhì)量為M；
（2）地球的第一宇宙速度。

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20. (2024高一下·運(yùn)城期末) 2024年3月20日8時31分，探月工程四期“鵲橋二號”中繼星由“長征八號”遙三運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射升空。假設(shè)在未來的月球基地中，宇航員將小球從月球表面以初速度 $\text{[math]}$ 豎直向上拋出，上升的最高點(diǎn)離月球表面高度為 $\text{[math]}$ （遠(yuǎn)小于月球半徑），已知月球的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ ，引力常量為 $\text{[math]}$ ，不計月球自轉(zhuǎn)，求：
（1）月球表面的重力加速度大小 $\text{[math]}$ ；
（2）月球的半徑 $\text{[math]}$ ；
（3）月球的“第一宇宙速度”大小 $\text{[math]}$ 。

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21. (2024高一下·瀘縣期末) 2024年4月25日，搭載神舟十八號載人飛船的長征二號F遙十八運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，神舟十八號進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。已知神舟十八號繞地球做勻速圓周運(yùn)動的半徑為r，地球的半徑為R，地球表面的重力加速度大小為g，引力常量為G，不計地球的自轉(zhuǎn)，求：
（1）地球的質(zhì)量M；
（2）神舟十八號繞地球運(yùn)行的周期T。

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22. (2024高一下·南充期末) 一行星質(zhì)量為M，半徑為R，已知萬有引力常量為G，不考慮行星自轉(zhuǎn)的影響。
（1）求行星表面重力加速度大小g；
（2）若衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運(yùn)動，衛(wèi)星距行星表面的高度為h，求衛(wèi)星的線速度大小v；
（3）若從行星表面以初速度 $\text{[math]}$ 豎直上拋一物體，求物體上升到最高點(diǎn)的時間t。

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23. (2024高一下·金溪月考) 如圖所示，宇宙中三顆質(zhì)量分別為4m、m、m的恒星a、b、c的球心位于等邊三角形的三個頂點(diǎn)，它們在相互之間的萬有引力作用下共同繞三角形內(nèi)某一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)行周期相同，等邊三角形邊長為L。已知恒星a表面重力加速度為g ，引力恒量為G ，將恒星視為均勻球體，忽略星球自轉(zhuǎn)，求：
1. （1）恒星a的星球半徑R；
2. （2）恒星的運(yùn)行周期T。
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24. (2024高一下·棗莊月考) 神奇的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的一種特殊天體，探尋黑洞的方案之一是觀測雙星系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律。天文學(xué)家觀測河外星系大麥哲倫云時，發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng)，它由可見星A和不可見的暗星B構(gòu)成，兩星視為質(zhì)點(diǎn)，不考慮其他天體的影響。A、B圍繞兩者連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，它們之間的距離保持不變，如圖所示。引力常量為G，由觀測能夠得到可見星A的速率v和運(yùn)行周期T。
1. （1）可見星A所受暗星B的引力F_A可等效為位于O點(diǎn)處質(zhì)量為m^'的星體（視為質(zhì)點(diǎn)）對它的引力，設(shè)A和B的質(zhì)量分別為m₁、m₂ ，試求 $\text{[math]}$ 的表達(dá)式（用m₁、m₂表示）；
2. （2）求暗星B的質(zhì)量m₂與可見星A的速率v、運(yùn)行周期T和質(zhì)量m₁之間的關(guān)系式；
3. （3）恒星演化到末期，如果其質(zhì)量大于太陽質(zhì)量m_s的2倍，它將有可能成為黑洞。若可見星A的速率 $\text{[math]}$ ，運(yùn)行周期 $\text{[math]}$ ，質(zhì)量 $\text{[math]}$ ，試通過估算來判斷暗星B有可能是黑洞嗎？（ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ）
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25. (2024高一下·南寧月考) 如圖所示，月球 $\text{[math]}$ 作為地球 $\text{[math]}$ 的唯一的天然衛(wèi)星，始終如一地陪伴著我們的美麗家園——地球，它們相互吸引對方，依靠對方的引力作用而繞著月地連線上的同一點(diǎn) $\text{[math]}$ 作勻速圓周運(yùn)動，即月地雙星系統(tǒng)。已知地球 $\text{[math]}$ 的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ ，月球 $\text{[math]}$ 的質(zhì)量約為地球 $\text{[math]}$ 質(zhì)量的 $\text{[math]}$ ，地球 $\text{[math]}$ 的半徑為 $\text{[math]}$ ，月地間距約為地球半徑的60倍，萬有引力常量為 $\text{[math]}$ ，試求：
1. （1）點(diǎn) $\text{[math]}$ 到地心的距離 $\text{[math]}$ ；
2. （2）月地雙星系統(tǒng)的運(yùn)行周期 $\text{[math]}$ ；
3. （3）忽略地月系統(tǒng)的相互繞轉(zhuǎn)及地球自轉(zhuǎn)，且地球與距離地心為 $\text{[math]}$ 的質(zhì)點(diǎn) $\text{[math]}$ 間的引力勢能為 $\text{[math]}$ ，沿著地月連線方向發(fā)射一個質(zhì)量為 $\text{[math]}$ 無動力火箭，若該火箭能夠到達(dá)月球的話，在地面的最小發(fā)射動能 $\text{[math]}$ 是多大（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。
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