人教版高中物理必修二检测：课时训练12宇宙航行 Word版含答案

一、选择题1．“木卫二”在离木星表面高h处绕木星近似做匀速圆周运动，其公转周期为T，把木星看作一质量分布均匀的球体，木星的半径为R，万有引力常量为G。

若有另一卫星绕木星表面附近做匀速圆周运动，则木星的质量和另一卫星的线速度大小分别为（）A．()3222R hGTπ+32()R hT Rπ+B．()3222R hGTπ+34()3R hT Rπ+C．()3224R hGTπ+32()R hT Rπ+D．()3224R hGTπ+34()3R hT Rπ+2．2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭在中国海南文昌航天发射场成功发射，飞行约2200s后，顺利将探月工程“嫦娥五号”探测器送入预定轨道，开启中国首次地外天体采样返回之旅。

如图所示为“嫦娥五号”运行的示意图，“嫦娥五号”首先进入近地圆轨道I，在P点进入椭圆轨道Ⅱ，到达远地点Q后进入地月转移轨道，到达月球附近后，经过一系列变轨进入环月轨道。

近地圆轨道I的半径为r1，“嫦娥五号”在该轨道上的运行周期为T1；椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，“嫦娥五号”在该轨道上的运行周期为T2；环月轨道Ⅲ的半径为r3，“嫦娥五号”在该轨道上的运行周期为T3。

地球半径为R，地球表面重力加速度为g。

“嫦娥五号”在轨道I、Ⅱ上运行时月球引力的影响不计，忽略地球自转，忽略太阳引力的影响。

下列说法正确的是（）A．3 333 1222 123r r aT T T==B．“嫦娥五号”在轨道I1grC．“嫦娥五号”在轨道Ⅱ上运行时，在Q点的速度小于在P点的速度D．“嫦娥五号”在轨道I上P点的加速度小于在轨道Ⅱ上P点的加速度3．如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。

下列说法正确的是（）A．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同的加速度D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同的速度4．一宇宙飞船在一个星球表面附近做匀速圆周运动，宇航员要估测星球的密度，只需要测定飞船的（）A．环绕半径B．环绕速度C．环绕周期D．环绕加速度5．2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心发射成功，这颗卫星为地球静止轨道卫星，距地面高度为H。

【原创精品】高中物理人教版必修2第六章万有引力与航天12.宇宙航行学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．关于宇宙速度，下列说法正确的是（）A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度2．绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星，它的运行速度( )A．一定等于7.9km/s B．小于等于7.9km/sC．大于等于7.9km/s，而小于11.2km/s D．只需满足大于7.9km/s3．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比（）A．距地面的高度变大B．向心加速度变大C．线速度变大D．角速度变大4．a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星．其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上．某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示，下列说法中正确的是（）A．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度C．a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度D．a、c存在P点相撞的危险5．我国自主研制的北斗导航系统现已正式商业运行．北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能．“北斗”系统中两颗工作卫星均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径均为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置（如图所示）．若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R（r>R），不计卫星间的相互作用力，则（）A．这两颗卫星的加速度大小相等，大小均为gB．卫星1由位置A运动至位置B所需的时间为C．卫星1向后喷气就一定能追上卫星2D．卫星1中的仪器因不受重力而处于完全失重状态6．宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高h处释放，经时间t后落到月球表面（设月球半径为R）．据上述信息推断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为（）A．B．C．D．二、多选题7．下面关于同步通信卫星的说法中，正确的是（）A．同步通信卫星和地球自转同步卫星的高度和速率都是确定的B．同步通信卫星的高度、速度、周期中，有的能确定，有的不能确定，可以调节C．我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低D．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小8．设地球的半径为R，质量为m的卫星在距地面高为2R处做匀速圆周运动，地面的重力加速度为g，则（）A．卫星的线速度为B．卫星的角速度为C．卫星做圆周运动所需的向心力为mgD．卫星的周期为2π三、填空题9．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星．中子星的半径较小，一般在7～20km，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10km，密度为1．2×1017kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度为v＝______km/s．（计算结果保留2位有效数字）10．若两颗人造地球卫星的周期之比为T1∶T2＝2∶1，则它们的轨道半径之比R1∶R2＝_____，向心加速度之比a1∶a2＝_________．四、解答题11．已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，不考虑地球自转的影响．（1）推导第一宇宙速度的表达式；（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运动轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T．12．月球半径约为地球半径的14，月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的16，把月球和地球都视为质量均匀分布的球体．求：（1）环绕地球和月球表面运行卫星的线速度之比vv地月；（2）地球和月球的平均密度之比ρρ地月．参考答案1．A【解析】第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星绕地球飞行的最大速度，A 对，B 错；第二宇宙速度是在地面上发射物体，使之成为绕太阳运动或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，C 错；第三宇宙速度是在地面上发射物体，使之飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度，D 错．2．B【详解】第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是卫星做圆周运动最大的环绕速度．所以沿圆轨道绕地球运行的人造卫星的运动速度小于等于7.9km/s ，A ．只有当卫星在近地轨道运动时，运行速度为7.9km/s ，在其他轨道速度小于7.9km/s ，A 错误；BD ．人造卫星的环绕速度小于等于7.9km/s ，B 正确D 错误；C ．大于等于7.9km/s ，而小于11.2km/s ，这是成为地球卫星的发射速度，环绕速度小于等于7.9km/s ，C 错误．3．A【解析】地球的自转周期变大，则地球同步卫星的公转周期变大．由2()GMm R h +＝m 22T 4π（R＋h ），得h ＝ R ，T 变大，h 变大，A 正确． 由2GMm r ＝ma ，得a ＝2GM r，r 增大，a 减小，B 错误．由2GMm r ＝r mv 2，得v ＝ ，r 增大，v 减小，C 错误． 由ω＝T2π可知，角速度减小，D 错误． 4．A 【解析】由2GMm r ＝r mv 2＝mω2r ＝m 22T 4πr ＝ma 可知，选项B 、C 错误，选项A 正确；因a 、c 轨道半径相同，周期相同，线速度大小相等，因此a 、c 不会发生碰撞，故D 错误。

课时作业12 宇宙航行时间：45分钟一、单项选择题1．关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是( ) A ．第一宇宙速度又叫环绕速度 B ．第一宇宙速度又叫脱离速度 C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关解析：第一宇宙速度又叫环绕速度，故A 对，B 错；根据G MmR 2＝m v 2R 可知，v 与地球的质量和半径均有关，故选项C 、D 错．答案：A2．三颗人造地球卫星A 、B 、C 在同一平面内沿不同的轨道绕地球做匀速圆周运动，且绕行方向相同，已知R A <R B <R C .若在某一时刻，它们正好运行到同一条直线上，如图所示．那么再经过卫星A 的四分之一周期时，卫星A 、B 、C 的位置可能是( )解析：由G Mmr 2＝m (2πT )2r 可得，人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动的周期T ＝2πr 3GM.可见，T ∝r 3，r 越大，T 越大．所以再经过卫星A 的四分之一周期时，卫星A 的位置恰好到了图中地球的下方，T C >T B >T A ，其一定不能在A 点下方，且B 、C 位置一定不在同一条直线上，所以C 正确．答案：C3．如图所示，地球赤道上的山丘e ，近地资源卫星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v 1、v 2、v 3，向心加速度分别为a 1、a 2、a 3，则( )A ．v 1>v 2>v 3B ．v 1<v 2<v 3C ．a 1>a 2>a 3D ．a 1<a 3<a 2解析：地球同步卫星的运动周期与地球自转周期相同，即e 和q 的运动周期相同，角速度相同，根据关系式v ＝ωr 和a ＝ω2r 可知，v 1<v 3，a 1<a 3，p 和q 都围绕地球转动，它们受到的地球的引力提供向心力，即G Mm r2＝m v2r ＝ma 向，可得v ＝Gm r ，a 向＝G M r 2，可见，轨道半径大的线速度和向心加速度均小，即v 3<v 2，a 3<a 2，所以v 1<v 3<v 2，a 1<a 3<a 2，选项A 、B 、C 错误，D 正确．答案：D4．已知某星球的平均密度是地球的n 倍，半径是地球的k 倍，地球的第一宇宙速度为v ，则该星球的第一宇宙速度为( )A.nk vB ．k n vC ．nk k vD.nk v解析：由G Mmr2＝m v 2r ，得v ＝GMr ，将M ＝43πr 3ρ，代入可得v ∝r ρ，所以该星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的k n 倍，本题答案为B.答案：B5．星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度v 2与其第一宇宙速度v 1的关系是v 2＝2v 1.已知某星球的半径为r ，表面的重力加速度为地球表面重力加速度g 的16，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为( )A.grB.16gr C.13gr D.13gr 解析：由第一宇宙速度公式可知，该星球的第一宇宙速度为v 1＝gr6，结合v 2＝2v 1可得v 2＝13gr ，C 正确． 答案：C 二、多项选择题6．2013年6月13日，搭载聂海胜、张晓光、王亚平3名航天员的“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在离地面343 km 的近圆形轨道上成功实现自动交会对接．已知引力常量G ，下列说法正确的是( )A ．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B ．由“天宫一号”运行的周期和轨道半径可以求出地球的质量C ．太空课堂中通过拉力和加速度传感器测出了聂海胜的质量D ．当航天员王亚平进行“天宫授课”站着不动时，她受到的合力为零解析：“神舟十号”飞船与“天宫一号”对接时，不能脱离地球吸引，两者运行速度的大小应小于第一宇宙速度，选项A 错误；“天宫一号”绕地运行，由G Mmr 2＝m (2πT )2r ，已知周期和轨道半径可以求出地球的质量，选项B 正确；由F ＝ma ，太空课堂中通过拉力和加速度传感器可测出聂海胜的质量，选项C 正确；当航天员王亚平进行“天宫授课”站着不动时，她绕地心做圆周运动，受到的合力为向心力，大小不为零，选项D 错误．答案：BC7．地球“空间站”正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行，其离地高度为同步卫星离地高度的十分之一，且运行方向与地球自转方向一致．关于该“空间站”的说法正确的有( )A ．运行的加速度一定等于其所在高度处的重力加速度B ．运行的速度等于同步卫星运行速度的10倍C ．站在地球赤道上的人观察到它向东运动D ．在“空间站”工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止 解析：空间站运行的加速度和所在位置的重力加速度均由其所受万有引力提供，故A 正确；由G MmR2＝m v 2R ⇒v ＝GMR ，运行速度与轨道半径的二次方根成反比，并非与离地高度的二次方根成反比，故B 错误；由G MmR2＝m (2πT )2R ⇒T ＝2πRRGM ，所以空间站运行周期小于地球自转的周期，故C 正确；空间站宇航员所受万有引力完全提供向心力，处于完全失重状态，D 错误．答案：AC8.2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家．如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( )A ．线速度大于地球的线速度B ．向心加速度大于地球的向心加速度C ．向心力仅由太阳的引力提供D ．向心力仅由地球的引力提供解析：由于飞行器与地球同步绕太阳做圆周运动，则周期相同，根据v ＝2πr T 可知选项A 正确；由a ＝(2πT )2r 可知选项B 正确；飞行器的向心力由地球和太阳的万有引力共同提供，选项C 、D 错误．答案：AB 三、非选择题9．某星球的质量为M ，在该星球的表面有一倾角为θ的斜坡，航天员从斜坡顶以初速度v 0水平抛出一个小物体，经时间t 小物体落回到斜坡上．不计一切阻力，忽略星球的自转，引力常量为G .求航天员乘航天飞行器围绕该星球做圆周飞行的最大速度．解析：设星球表面的重力加速度为g ，则由平抛运动规律有y ＝12gt 2，x ＝v 0t ①，又yx ＝tan θ ②，由①②解得g ＝2v 0tan θt ③，设星球半径为R ，则对星球表面处质量为m 的物体有mg ＝G MmR2 ④，设该飞行器绕星球飞行的最大速度为v ，有G MmR 2＝m v 2R ⑤，联立③④⑤式得v ＝42GM v 0tan θt. 答案：v ＝42GM v 0tan θt10．假设地球自转速度达到使赤道上的物体能“飘”起来(完全失重)．试估算一下，此时地球上的一天等于多少小时？(地球半径取6.4×106 m ，g 取10 m/s 2)解析：物体刚要“飘”起来时，还与地球相对静止，其周期等于地球自转周期，此时物体只受重力作用，物体“飘”起来时，半径为R 地．据万有引力定律：mg ＝GMmR 2地＝m 4π2T 2R 地，得：T ＝ 4π2R 地g ＝ 4π2×6.4×10610≈5 024 s ≈1.4 h.答案：1.4 h11．A 、B 两行星在同一平面内绕同一恒星做匀速圆周运动，运行方向相同，A 的轨道半径为r 1，B 的轨道半径为r 2，已知恒星质量为M .恒星对行星的引力远大于行星间的引力，两行星的轨道半径r 1<r 2.若在某一时刻两行星相距最近．试求：(1)经过多长时间两行星距离又最近？ (2)经过多长时间两行星距离最远？解析：(1)A 、B 两行星在如图所示位置时距离最近，这时A 、B 与恒星在同一条圆半径上，A 、B 运动方向相同，A 更靠近恒星，A 的转动角速度大、周期短，如果经过时间t ，A 、B 与恒星连线半径转过的角度相差2π的整数倍，则A 、B 与恒星又位于同一条圆半径上，距离最近．设A 、B 的角速度分别为ω1、ω2，经过时间t ，A 转过的角度为ω1t ，B 转过的角度为ω2t ，A 、B 距离最近的条件是ω1t －ω2t ＝n ·2π(n ＝1,2,3…)恒星对行星的万有引力提供向心力，则 GMm r2＝mrω2，即ω＝GMr 3. 由此得出ω1＝GMr 31，ω2＝GMr 32解得t ＝2πn GMr 31－GMr 32(n ＝1,2,3…)．(2)如果经过时间t ′，A 、B 转过的角度相差π的奇数倍时，则A 、B 相距最远，即ω1t ′－ω2t ′＝(2k －1)π(k ＝1,2,3…)． 得t ′＝(2k －1)πω1－ω2(k ＝1,2,3…)．把ω1、ω2代入上式得 t ′＝(2k －1)πGM r 31－GMr 32(k ＝1,2,3…)．答案：(1)2πnGMr31－GMr32(n＝1,2,3…)(2)(2k－1)πGMr31－GMr32(k＝1,2,3…)。

《万有引力与宇宙航行》检测题一、单选题1.如图所示，在同一轨道平面上，有绕地球做匀速圆周运动的卫星A、B、C,下列说法正确的是( )A. A的线速度最小8.8的角速度最小C. C周期最长D. A的向心加速度最小2.习近平主席在2018年新年贺词中提到，科技创新、重大工程建设捷报频传，“慧眼”卫星邀游太空。

“慧眼”于2017年6月15日在酒泉卫星发射中心成功发射，在10月16日的观测中，确定了丫射线的流量上限。

已知“慧眼”卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r (r>R),运动周期为T,地球半径为R,引力常量为G,则下列说法正确的是( )A. “慧眼”卫星的向心加速度大小为之T 2B.地球的质量大小为史竺3GT 2C.地球表面的重力加速度大小为好北T 2D. “慧眼”卫星的线速度大于7.9km/s3.高分卫星是一种高分辨率对地观测卫星.高分卫星至少包括7颗卫星，它们都将在2020 年前发射并投入使用.其中“高分一号”为光学成像遥感卫星，轨道高度为645km，"高分四号”为地球同步轨道上的光学卫星.则“高分一号”与“高分四号”相比A.需要更大的发射速度B.具有更小的向心加速度C.具有更小的线速度D.具有更大的角速度 4.如图所示，中国计划2020年左右建成覆盖全球的北斗卫星导航系统.北斗卫星导航系统由5颗静止轨道同步卫星、27颗中地球轨道卫星(离地高度约21 000 km)及其他轨道卫星共35颗组成．则（）A.静止轨道卫星指相对地表静止，可定位在北京正上空B.中地球轨道卫星比同步卫星运行速度更快C.中地球轨道卫星周期大于24小时D.静止轨道卫星的发射速度小于第一宇宙速度5．“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”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的1/5，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，下列说法正确的是（）A.站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动B.“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C.“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的5倍D.“轨道康复者”的线速度是地球同步卫星线速度的J5倍6.对于万有引力的表达式F = Gmm的理解，下列说法正确的是r2A.公式中的G是一个常数，在国际单位制中的单位是N・kg2/m2B.当r趋近于零时，加产口m2之间的引力趋近于无穷大C.m jD m 2之间的引力大小总是相等，方向相反，是一对平衡力D.m jD m 2之间的引力大小总是相等，与m jD m 2是否相等无关7.甲、乙两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其质量m甲=2m乙，轨道半径r甲=0.5r乙，则甲、乙两颗卫星所受万有引力的大小之比为A.4：1B.1：4C.8：1D.1：88.太空中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。

课时素养检测十二宇宙航行(25分钟60分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分)1.关于第一宇宙速度，下列说法正确的是( )A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它等于人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度C.它是能使卫星在近地轨道运动的最大发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运动时的近地点速度【解析】选B。

第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，是人造卫星的最大环绕速度，等于近地圆轨道上的运行速度，故只有B正确。

2.假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的( )A.倍B.C. D.2倍【解析】选B。

因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度，此时卫星的轨道半径近似地认为是地球的半径，且地球对卫星的万有引力提供向心力，故G=成立，解得v=，因此，当M不变，R增加为2R时，v减小为原来的，即选项B正确。

3.如图所示，a，b，c三颗卫星在各自的轨道上绕地球做匀速圆周运动，轨道半径r a<r b<r c，但三颗卫星受到地球的万有引力大小相等，下列说法正确的是( )A.三颗卫星的加速度大小a a<a b<a cB.三颗卫星的质量m a<m b<m cC.三颗卫星的运行速度大小v a<v b<v cD.三颗卫星的运行周期T a>T b>T c【解析】选B。

根据万有引力提供圆周运动向心力得G=m=m=ma，向心加速度a=，半径r越小，向心加速度越大，则a c<a b<a a，故A 错误；卫星受到的万有引力F=，由于三颗卫星受到地球的万有引力大小相等，且轨道半径r a<r b<r c，所以m a<m b<m c，故B正确；线速度v=，v a>v b>v c，故C错误；周期T=，T c>T b>T a，故D错误。

4.我国发射的“嫦娥三号”卫星经过多次加速、变轨后，最终成功进入环月工作轨道。

2020-2021学年高一物理人教版（2019）必修第二册随堂检测（12）宇宙航行1.2020年7月23日12时41分，我国在海南文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭将“天问一号”火星探测器发射升空，并成功送入预定轨道，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。

假设火星和地球绕太阳公转的运动均可视为匀速圆周运动。

某一时刻，火星会运动到日地连线的延长线上，如图所示。

下列选项正确的是（）A.“天问一号”在发射过程中处于完全失重状态B.图示时刻发射“天问一号”，可以垂直地面发射直接飞向火星C.火星的公转周期大于地球的公转周期D.从图示时刻再经过半年的时间，太阳、地球、火星再次共线2.关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是( )A.在同一轨道上运行的两颗质量相同的卫星，它们的动量相同B.在赤道上空运行的两颗同步卫星，它们的机械能可能不同C.若卫星运动的周期与地球自转周期相同，它就是同步卫星D.沿椭圆轨道运行的卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率3.2020年6月23日,北斗系统最后一颗组网卫星发射成功,标志着北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成.北斗系统由若干地球静止轨道卫星(同步卫星,轨道高度约为36000 km)、倾斜地球同步轨道卫星(轨道平面与赤道夹角为55°,轨道高度约为36000 km)和中圆地球轨道卫星(轨道高度约为21500 km)三种轨道卫星组成,则下列说法中正确的是( )A.地球静止轨道卫星与珠海市的距离恒定,绕地球运转周期为24 hB.倾斜地球同步轨道卫星绕地球运转的线速度大于7.9 km/sC.中圆轨道卫星绕地球运转的角速度大于地球静止轨道卫星的角速度D.倾斜地球同步轨道卫星绕地球运转的向心加速度的大小等于地球静止轨道卫星向心加速度的大小4.“嫦娥四号”在月球背面软着陆后进行巡视探测,创造了人类探月的历史.为了实现“嫦娥四号”与地面间的太空通信,我国于2018年5月发射了中继卫星“鹊桥”,它是运行于地月拉格朗日2L 点的通信卫星,2L 点位于地球和月球连线的延长线上.若某飞行器运行至2L 点,可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做匀速圆周运动,如图所示.已知地球的质量是月球的质量的k 倍,飞行器的质量远小于月球的质量,地球与月球中心距离是2L 点与月球中心距离的n 倍.下列说法正确的是( )A.飞行器的向心加速度大于月球的向心加速度B.飞行器的运行周期大于月球的运行周期C.飞行器所需的向心力由地球对其引力提供D.飞行器的速度小于月球的速度5.如图所示,发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q 点,轨道2、3相切于P 点,设卫星在轨道1和轨道3正常运行的速度和加速度分别为13v v 、和13a a 、,在轨道2经过P 点时的速度和加速度为2v 和2a ,且当卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时周期分别为123T T T 、、,以下关系正确的是( )A.123v v v >>B.132v v v >>C.123a a a >>D.321T T T >>6.2019年1月3日,我国发射的“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆.若已知月球的半径为R ,月球表面的重力加速度为g ,“嫦娥四号”绕月球做匀速圆周运动的轨道半径为月球半径的k 倍(1k >).则下列说法正确的是( )A.“嫦娥四号”绕月球运行的周期为2πB.C.“嫦娥四号”绕月球运行的加速度为2g k D.7.地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为1a ,地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r ,向心加速度为2a .已知引力常量为G ,地球半径为R ,地球两极表面的重力加速度为g .下列说法正确的是( )A.地球质量21a R M G =B.地球质量22a r M G=C.12g a a <<D.加速度大小之比2122a r a R=8.2019年1月3日10时26分,由中国航天科技集团有限公司研制的嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱.若月球探测器绕月运行时的轨道是圆形的,且贴近月球表面,月球的质量约为地球质量的181,月球的半径约为地球半径的14,地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s,则该月球探测器绕月运行的速率约为( ) A.1.8 km/sB.0.4 km/sC.11 km/sD.36 km/s答案以及解析1.答案：C解析：A 、“天问一号”在发射过程中，加速度向上，处于超重状态，故A 错误；2m rω=，解得角速度：ω=半径小，角速度大，图示时刻垂直地面发射“天问一号”，不能直接飞向火星，故B 错误；大，公转周期大，故C 正确；D 、从图示时刻再经过半年时间，地球运动到图示位置的对称点，但由于火星的角速度小，不能运动到图示位置的对称点，此时太阳、地球、火星不能再次共线，故D 错误。

高中物理学习材料唐玲收集整理宇宙航行1．双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动．研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化．若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T ，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k 倍，两星之间的距离变为原来的n 倍，则此时圆周运动的周期为( ) A.32n T k B ．3n T k C ．2n T k D ．n T k2．如图所示，双星系统中的星球A 、B 都可视为质点，A 、B 绕两者连线上的O 点做匀速圆周运动，A 、B 之间距离不变，引力常量为G ，观测到A 的速率为v 、运行周期为T ，A 、B 的质量分别为m 1、m 2.(1)求B 的周期和速率．(2)A 受B 的引力F A 可等效为位于O 点处质量为m ′的星体对它的引力，试求m ′.(用m 1、m 2表示)3．冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7∶1，同时绕它们连线上某点O 做匀速圆周运动．由此可知，冥王星绕O 点运动的( )A ．轨道半径约为卡戎的17B ．角速度大小约为卡戎的17C ．线速度大小约为卡戎的7倍D ．向心力大小约为卡戎的7倍4．宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统．在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统．设某双星系统A 、B 绕其连线上的O 点做匀速圆周运动，如图4－4－5所示．若AO >OB ，则( )A ．星球A 的质量一定大于B 的质量B ．星球A 的线速度一定大于B 的线速度C ．双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大D ．双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越小5．宇宙中有这样一种三星系统，系统由两个质量为m 的小星体和一个质量为M 的大星体组成，两个小星体围绕大星体在同一圆形轨道上运行，轨道半径为r .关于该三星系统的说法中正确的是 ( )A ．在稳定运行情况下，大星体提供两个小星体做圆周运动的向心力B ．在稳定运行情况下，大星体和两小星体在正三角形的三个顶点上C ．小星体运行的周期为T ＝342(4)rG M m π+ D ．大星体运行的周期为T ＝342(4)rG M m π+ 6．2012年6月18日，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343 km 的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接．对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气，下面说法正确的是( )A ．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B ．如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加C ．如不加干预，天宫一号的轨道高度将不变D ．航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用7．如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q 点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则下列说法中不正确．．．的是 ( )A ．该卫星在P 点的速度大于7.9 km/s ，小于11.2 km/sB ．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/sC ．在轨道Ⅰ上，卫星在P 点的速度大于在Q 点的速度D ．卫星在Q 点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ8．如图所示是牛顿研究抛体运动时绘制的一幅草图，以不同速度抛出的物体分别沿a 、b 、c 、d 轨迹运动，其中a 是一段曲线，b 是贴近地球表面的圆，c 是椭圆，d 是双曲线的一部分．已知引力常量为G 、地球质量为M 、半径为R 、地球附近的重力加速度为g .以下说法中正确的是 ( )A ．沿a 运动的物体初速度一定小于gRB ．沿b 运动的物体速度等于GM RC ．沿c 运动的物体初速度一定大于第二宇宙速度D ．沿d 运动的物体初速度一定大于第三宇宙速度10．两颗靠得很近的天体称为双星，它们以两者连线上某点为圆心作匀速圆周运动，这样就不至于由于万有引力而吸引在一起，设两双星质量分别为m 和M ，M=3m 。

新人教版高中物理必修第二册：随堂小练（12）宇宙航行1、下列关于三种宇宙速度的说法正确的是( )A.第一宇宙速度17.9km/s v =,第二宇宙速度211.2km/s v =,则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于1v ,小于2vB.美国发射的“凤凰号”火星探测卫星,其发射速度大于第三宇宙速度C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造卫星的最小发射速度D.第一宇宙速度（7.9km/s ）是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度2、已知月球绕地球做圆周运动的公转周期为T ，轨道半径为r ，地球的半径为R ，万有引力常量为G 。

根据这些信息可以求出（ ） A. 地球的质量 B. 月球的质量 C. 地球的平均密度D. 地球的第一宇宙速度3、1P、2P 为相距遥远的两颗行星,距各自表面相同高度处各有一颗卫星1s 、2s 做匀速圆周运动,图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a ,横坐标表示物体到行星中心的距离r 的平方,两条曲线分别表示1P 、2P 周围的a 与2r 的反比关系,它们左端点横坐标相同,则( )A.1P 的平均密度比2P 的大B.1P 的"第一宇宙速度"比2P 的小C.1s 的向心加速度比2s 的大D.1s 的公转周期比2s 的大4、使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度1v ,而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度2v ,2v 与1v 的关系是212v v =,已知某星球半径是地球半径R 的1/3,其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g 的1/6,地球的平均密度为ρ,不计其他星球的影响,则( )A.该星球上的第一宇宙速度为3gRB.该星球上的第二宇宙速度为gRC.该星球的平均密度为2ρD.该星球的质量为3881R πρ5、如图所示,设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动,金星自身的半径是火星的n,质量为火星的k 倍,不考虑行星自转的影响,则( )A.金星表面的重力加速度是火星的kn倍 B..k n倍 C.金星绕太阳运动的加速度比火星小D.金星绕太阳运动的周期比火星大6、 已知地球半径约为火星半径的2倍,地球密度约为火星密度的1.5倍,则地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值为( ) A ．6B ．23C ．32D ．61 7、若宇航员在月球表面附近自高h 处以初速度0v 水平抛出一个小球,测出小球的水平射程为L 。