1、航天技术类(一)1.(2022安徽巢湖一中模拟)天和核心舱一飞冲天,中国正式迈入空间站时代;天问一号火星着陆;羲和号实现中国太阳探测零的突破长征系列火箭立下汗马功劳,无数航天人接力探索,成就了我国航天事业的辉煌!重力加速度g取9.8 m/s2,地球半径R=6 370 km,引力常量G=6.6710-11 Nm2/kg2。下列选项错误的是()A.距地面400 km高的天和核心舱绕地球做圆周运动的周期小于24 hB.天问一号火星探测器在绕火星的某个椭圆轨道上运动,在近火点的速率大于远火点C.羲和号卫星的发射速度一定大于第三宇宙速度D.某一长征运载火箭在发射时,若喷出的一定质量气体的速度越大,则火箭
2、获得的速度越大2.(2022山东潍坊一模)祝融号火星车由着陆平台搭载着陆火星,如图所示为着陆后火星车与着陆平台分离后的“自拍”合影。着陆火星的最后一段过程为竖直方向的减速运动,且已知火星质量约为地球质量的110,火星直径约为地球直径的12,则()A.该减速过程火星车处于失重状态B.该减速过程火星车对平台的压力大于平台对火星车的支持力C.火星车在火星表面所受重力约为其在地球表面所受重力的25D.火星的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比约为153.我国用长征运载火箭将天问一号探测器发射升空,探测器在星箭分离后,依次进入地火转移轨道、捕获轨道、停泊轨道、探测轨道,如图所示。则探测器()A.每次经过P
3、点时的加速度相等B.每次经过P点时的机械能相等C.绕火星运行时在探测轨道上的周期最大D.绕火星运行时在不同轨道上与火星的连线每秒扫过的面积相等4.(多选)2021年6月27日,我国航天局发布天问一号火星探测任务着陆和巡视探测系列实拍影像。设火星两极处的重力加速度为g1,火星赤道处的重力加速度为g2,火星半径为R。下列说法正确的是()A.火星的自转角速度大小为g1-g2RB.在火星赤道上的物体的线速度大小为(g1-g2)RC.若仅火星的自转周期减小,则赤道上的物体受到的重力将减小D.若仅火星的自转角速度减小,则两极处的重力加速度将增大5.(多选)(2022福建龙岩一模)2021年10月16日,神
4、舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。已知空间站离地面高度约为400 km,地球半径约6 400 km,地球表面重力加速度g取10 m/s2,sin 70=0.94,空间站可看成绕地球做匀速圆周运动,太阳光可近似为平行光,以下说法正确的是()A.空间站绕地球公转周期约3 hB.航天员在空间站中每天能看到约16次日出C.空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比约为1617D.空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比约为1176.2021年12月9日,王亚平在太空实验授课中,进行了水球光学实验。在空间站中的微重力环境下有一个水球,在水球中心注入空气,形成球形气泡,内外
5、两球面球心均在O点,如图所示。假设一束单色光从外球面上的A点以与AO连线成i角度射入球中。已知水的折射率为43,内球面半径为3R,外球面半径为5R,光速为c,sin 37=0.6。求:(1)光在水中的传播速度v;(2)能使光在内球表面上发生全反射的入射角i的取值范围。7.(2022山西太原一模)2022年1月8日,神舟十三号乘组航天员在空间站核心舱内采取手动遥控操作的方式,完成了天舟二号货运飞船与空间站的交会对接试验。试验开始后,航天员通过控制,让飞船在距核心舱200 m处短暂停泊,之后转入向核心舱的平移靠拢阶段。已知在平移靠拢阶段,飞船从停泊点沿直线由静止匀加速启动,然后做匀速运动,接近空间
6、站时做匀减速运动,对接时速度恰好减为零。假设飞船加速时受到的驱动力为4.5 N、加速距离为10 m,减速距离为20 m,飞船的质量为9103 kg。(1)将飞船的平移靠拢阶段视为直线运动,求完成该阶段所用的时间。(2)已知对接后的组合体在距地面高400 km的圆轨道上运行,取地球的半径为6.4103 km,地球表面的重力加速度g取10 m/s2,求对接后的组合体在圆轨道上运行的速度。答案：1.C解析 同步卫星的轨道高度约为地球半径的6倍,由题意可知天和核心舱的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,根据Gm地mr2=m42T2r可得T=2r3Gm地,可知距地面400 km高的天和核心舱绕地球做圆周运动
7、的周期小于同步卫星的周期24 h,A不符合题意;由开普勒第二定律可知天问一号火星探测器在绕火星的某个椭圆轨道上运动,在近火点的速率大于远火点,B不符合题意;第三宇宙速度为逃逸出太阳引力场的最小发射速度,所以羲和号卫星的发射速度一定小于第三宇宙速度,C符合题意;根据动量守恒定律可知,某一长征运载火箭在发射时,若喷出一定质量气体的速度越大,则火箭获得的速度越大, D不符合题意。2.C解析 着陆火星的最后一段过程为竖直方向的减速运动,在靠近火星表面时,火星车处于超重状态,A错误;减速过程火星车对平台的压力与平台对火星车的支持力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,B错误;由mg=Gm中mR2可知g=
8、Gm中R2,火星质量约为地球质量的110,火星直径约为地球直径的12,故g火g地=25,C正确;由Gm中mR2=mv2R可知v=Gm中R,因为火星直径约为地球直径的12,火星质量约为地球质量的110,v火v地=m火R地m地R火=15,D错误。3.A解析 根据牛顿第二定律可得Gm火mr2=ma,解得a=Gm火r2,由于m火、r都相同,可知探测器每次经过P点时的加速度相等,A正确;探测器依次进入地火转移轨道、捕获轨道、停泊轨道、探测轨道,每次在P点变轨都要进行点火减速,在点火减速过程中,探测器的机械能减少,B错误;根据开普勒第三定律a3T2=k,可知绕火星运行时在探测轨道上的周期最小,C错误;根据
9、开普勒第二定律可知探测器绕火星运行时在同一轨道上与火星的连线每秒扫过的面积相等,但在不同轨道上与火星的连线每秒扫过的面积不相等,D错误。4.ABC解析 设火星自转角速度为,根据题意可得在两极处Gm火mR2=mg1,在赤道万有引力提供重力和向心力,Gm火mR2=mg2+m2R,可得g1=g2+2R,解得=g1-g2R,A正确;根据v=R可得在火星赤道上的物体的线速度大小v=(g1-g2)R,B正确;若仅火星的自转周期减小,则角速度变大,则万有引力提供做向心力的分力增大,则赤道上的物体受到的重力将减小,C正确;若仅火星的自转角速度减小,两极处的转动半径为零,所需向心力为零,则两极处的重力加速度不变
10、,D错误。5.BD解析 地球表面物体所受重力等于地球对物体的引力,m0g=Gm地m0R2,空间站所受万有引力提供向心力,Gm地m(R+H)2=m42(R+H)T2,解得T=1.5 h,A错误;航天员看日出的次数为n=24h1.5 h=16,B正确;空间站运行的向心加速度a=Gm地(R+H)2,则空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比ag=R2(R+H)2=16172,C错误;如图所示,空间站每天没有阳光照射的时间对应角度为,sin2=RR+H,解得=140,空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比为360-140140=117,D正确。6.答案 (1)34c(2)37i53解
11、析 (1)根据公式n=cv可得v=cn=34c。(2)光在内球面上恰好发生全反射时的光路如图甲所示甲有sin C=1n=34则sinABO=sin C=34对ABO由正弦定理可得5RsinABO=3Rsinr则有sin r=920n=sin i1sinr故有sin i1=nsin r=35解得i1=37光在内球面上发生全反射时,光与外球面的折射角最大为,光路如图乙所示,由几何关系得乙sin =35又n=sin i2sin解得i2=53,故能使光在内球表面上发生全反射的入射角i的取值范围为37i53。7.答案 (1)2 300 s(2)7.8103 m/s解析 (1)设天舟二号货运飞船加速时加速度的大小为a,匀速运动时速度大小为vF=mav2=2as1设加速时间为t1,匀速时间为t2,减速时间为t3s1=v2t1s-s1-s3=vt2s3=v2t3天舟二号货运飞船完成平移靠拢阶段所用的时间t=t1+t2+t3=2 300 s。(2)设地球质量为m地,对接后组合体质量为m组,运行速度的大小vGm地m组(R+h)2=m组v2R+h设地面物体的质量为m0Gm地m0R2=m0g