1、课时训练2宇宙航行基础巩固1.经典力学不能适用于下列哪种运动(D)A.火箭的发射B.宇宙飞船绕地球的运动C.“勇气号”宇宙探测器D.微观粒子的波动性2.如图所示为1687年出版的自然哲学的数学原理一书中牛顿所画草图。他设想在高山上水平抛出物体,若速度一次比一次大,落点就一次比一次远。当速度足够大时,物体就不会落回地面,成为人造地球卫星。若不计空气阻力,这个速度至少为(A)A.7.9 km/sB.8.9 km/sC.11.2 km/sD.16.7 km/s3.下列说法正确的是(C)A.周期T=24 h的卫星都是同步卫星B.同步卫星相对地面静止,它的速度等于赤道上物体的速度C.近地卫星的速度、加速
2、度都大于同步卫星的速度、加速度D.所有极地卫星的周期都相同4.作为一名在轨道上运行的太空飞船里的宇航员,若你面向地球无初速度“释放”一个物体,则该物体(D)A.做自由落体运动并落向地球B.由于惯性,沿轨道切线做直线运动C.做平抛运动并落向地球D.和飞船一起绕地球在同一轨道上运动5.火星探测器在地球上发射后向火星运动,最终绕火星做匀速圆周运动,则其发射速度满足(D)A.等于或小于11.2 km/sB.一定大于16.7 km/sC.介于11.2 m/s16.7 m/sD.介于11.2 km/s16.7 km/s6.天宫二号空间实验室与神舟十一号载人飞船在距地面393千米的轨道交会对接成功。下列说法
3、正确的是(C)A.神舟十一号载人飞船中宇航员没有受到力的作用B.神舟十一号载人飞船的周期为24小时C.神舟十一号载人飞船的周期小于同步卫星的周期D.神舟十一号载人飞船中天平可以正常使用解析:飞船绕地球做匀速圆周运动,宇航员仍然受到万有引力,万有引力提供圆周运动的向心力,故A错误;神舟十一号的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,则由T=可知,神舟十一号的运行周期小于同步卫星的周期,即小于24小时,故B错误,C正确;神舟十一号载人飞船中天平处于完全失重状态,不能正常使用,故D错误。7.假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍,仍做圆周运动,则(C)A.根据公式v=r可知,卫星运动的线速
4、度将增大到原来的2倍B.根据公式F=m可知,卫星所需的向心力将减小到原来的C.根据公式F=G可知,地球引力提供的向心力将减小到原来的D.根据B和C中给出的两个公式可知,卫星运动的线速度将变为原来的倍8.(2017浙江11月学考)如图所示是小明同学画的人造地球卫星轨道的示意图,则卫星(D)A.在a轨道运行的周期为24 hB.在b轨道运行的速度始终不变C.在c轨道运行的速度大小始终不变D.在c轨道运行时受到的地球引力大小是变化的解析:同步卫星必须在赤道正上空,所以a轨道不可能是同步卫星的轨道,选项A错误;b轨道上的卫星的速度方向不断变化,选项B错误;地球在c轨道的其中一个焦点上,卫星在近地点时的速
5、度大,在远地点时的速度小,选项C错误;在c轨道上,卫星与地球的距离变化,根据F=G可以看出地球的引力大小不断变化,D正确。9.2016年10月19日,“神舟十一号”飞船与“天宫二号”空间实验室对接成功。已知“天宫二号”飞船绕地球运行的周期约为1.5 h,则宇航员随“天宫二号”绕地球运行过程中(B)A.宇航员不受地球引力作用B.宇航员处于完全失重状态C.“天宫二号”离地高度比地球同步卫星大D.“天宫二号”绕地球飞行的速度一定大于7.9 km/s解析:万有引力定律指出任何两个存在质量的物体之间均存在万有引力,故A错误;宇航员随飞船一起绕地球运动时,万有引力全部用来提供向心力,宇航员处于完全失重状态
6、,故B正确;根据=m()2r可知,周期越大,则轨道半径越大,由于同步卫星的周期为24 h,大于“天宫二号”的周期,所以“天宫二号”离地高度比地球同步卫星小,故C错误;卫星的最大环绕速度为7.9 km/s,所以“天宫二号”绕地球飞行的速度一定小于7.9 km/s,故D错误。10.高分专项也被称为“天眼工程”,2018年6月2日,我国成功将“高分六号”卫星发射升空,至此共有六颗高分系列卫星为国家提供高时空分辨率的遥感数据。高分系列卫星中,只有“高分四号”是地球同步轨道卫星,其余卫星都在太阳同步轨道运行(太阳同步轨道,轨道平面和赤道平面的夹角超过了80度,卫星一次回访会途经地球两极点,属于极地轨道)
7、。表中给出了“高分二号”和“高分四号”的部分数据,根据信息可知(B)“高分二号”卫星参数参数指标轨道类型太阳同步轨道轨道高度631 km(标称值)倾角97.908 0 “高分四号”卫星参数参数指标轨道类型地球同步轨道轨道高度36 000 km定点位置105.6EA.“高分二号”绕地球运行的线速度较小B.“高分二号”绕地球运行的角速度较大C.“高分四号”的发射速度较小D.“高分四号”也可以途经地球两极点解析:根据万有引力定律有G=m=m2r,“高分二号”轨道较低,所以其线速度大,角速度大,故A错误,B正确;卫星在发射过程中,首先进入椭圆轨道,然后再从椭圆轨道进入圆轨道,卫星的轨道半径越小,则椭圆
8、轨道的半长轴越短,需要的发射速度越小,故C错误;同步卫星定点于赤道上空,不可能经过地球两极点,D错误。能力提高11.2017年4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的(C)A.周期变大B.速率变大C.动能变大D.向心加速度变大解析:设地球质量为M,对天宫二号,由万有引力提供向心力可得 T=2,v=,a=,而对接后组合体轨道半径r不变,则T,v,a均不变,但质量变大,由Ek=mv2知Ek变大,选项C正确。12.北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统
9、,它由空间段、地面段和用户段三部分组成。第三代北斗导航卫星计划由35颗卫星组成,如图所示。其中有5颗地球静止轨道卫星(运行在地球同步轨道,离地高度约3.6104 km)、27颗中地球轨道卫星(运行在3个互成120的轨道面上,离地高度约2.15104 km)、3颗倾斜同步轨道卫星(其轨道平面与赤道平面有一定的夹角,周期与地球自转周期相同)。假设所有北斗卫星均绕地球做匀速圆周运动,下列说法正确的是(C)A.中地球轨道卫星的线速度最小B.倾斜同步轨道卫星能定点在北京上空C.中地球轨道卫星的运行周期小于地球同步卫星的运行周期D.倾斜同步轨道卫星的轨道半径大于地球静止轨道卫星的轨道半径解析:在所有北斗卫
10、星中,中地球轨道卫星的轨道半径最小,根据=m,得v=,故中地球轨道卫星线速度最大,故A错误;倾斜同步轨道卫星的周期是24小时,可以在每天的同一时刻经过北京上空,但不能定点在北京上空,故B错误;根据=m()2R,得T=,半径越大,周期越大,故中地球轨道卫星的运行周期小于地球同步卫星的运行周期,故C正确;由于倾斜同步轨道卫星周期与地球静止轨道卫星的周期相同,都等于地球自转周期,则二者轨道半径相同,故D错误。13.(2019嘉兴模拟)2018年12月12日,“嫦娥四号”成功实施了近月制动,顺利完成“太空刹车”,被月球捕获,进入了环月轨道。最终软着陆至月球背面南极艾特肯盆地,完成人类探测器首次月球背面
11、软着陆的壮举,则“嫦娥四号”(C)A.在环月轨道运行时,处于平衡状态B.在地球的发射速度可以小于7.9 km/sC.在环月轨道到登陆月球背面过程需要减速D.被月球捕获后就不受地球引力了解析:在环月轨道上,“嫦娥四号”受到万有引力而做圆周运动,不处于平衡状态,选项A错误;在地球发射卫星的最小速度为 7.9 km/s,选项B错误;登陆月球背面时,速度肯定要减小,需要减速,选项C正确;被月球捕获之后,依然受到地球的万有引力,选项D错误。14.通过观察冥王星的卫星,可以推算出冥王星的质量。假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动,除了引力常量外,至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是(D
12、)A.卫星的质量和速度B.卫星的质量和轨道半径C.卫星的质量和角速度D.卫星的运行周期和轨道半径解析:根据万有引力提供向心力,则G=m=m2r,由于卫星的质量m约掉,故与卫星的质量无关,故A,B,C错误;若知道卫星的周期和半径,则G=m()2r,整理得到M=,故选项D正确。15.如图所示,天文学家观测到某行星和地球在同一轨道平面内绕太阳做同向匀速圆周运动,且行星的轨道半径比地球的轨道半径小,已知地球的运转周期为T。地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫做地球对该行星的观察视角(简称视角)。已知该行星的最大视角为,当行星处于最大视角处时,是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期。则行星
13、绕太阳转动的角速度行与地球绕太阳转动的角速度地的比值行地为(C)A.B.C.D.解析:当行星处于最大视角处时,地球和行星的连线与行星和太阳的连线垂直,三星球的连线构成直角三角形,有sin =,据G=m2r,得=,选项C正确.16.某卫星运行在高度约500 km的圆形轨道上,下列说法正确的是(C)A.该卫星的轨道平面一定在赤道平面上B.该卫星运行的周期比同步卫星的运行周期大C.该卫星的运行速度比同步卫星的运行速度大D.该卫星运行的向心力比同步卫星运行的向心力大解析:卫星的转动圆心为地心即可,轨道平面不一定在赤道平面,A错误;地球同步卫星的轨道半径约为36 000 km,根据=mr,得T=,则轨道
14、半径越小,周期T越小,B错误;根据=m,得v=,则轨道半径越小,线速度越大,C正确;向心力由万有引力提供,F=,由于不确定卫星的质量关系,所以不能确定向心力的大小关系,选项D错误。17.世界上没有永不谢幕的传奇, NASA的“卡西尼”号探测器进入土星探测任务的最后篇章。据 NASA报道,“卡西尼”4月26日首次到达土星和土星内环(碎冰块、岩石块、尘埃等组成)之间,并在近圆轨道做圆周运动。在极其稀薄的大气作用下,开启土星探测之旅的最后阶段“大结局”阶段。这一阶段将持续到九月中旬,直至坠向土星的怀抱。若“卡西尼”只受土星引力和稀薄气体阻力的作用,则(C)A.4月26日,“卡西尼”在近圆轨道上绕土星
15、的角速度小于内环的角速度B.4月28日,“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率小于内环的速率C.5月到6月间,“卡西尼”的动能越来越大D.6月到8月间,“卡西尼”的动能以及它与土星的引力势能之和保持不变解析:根据万有引力提供向心力=m2r,=,“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度大于内环的角速度,A错误;根据万有引力提供向心力=m,v=,“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率大于内环的速率,B错误;根据万有引力提供向心力=m,“卡西尼”的轨道半径越来越小,动能越来越大,C正确;“卡西尼”的轨道半径越来越小,动能越来越大,由于稀薄气体阻力对“卡西尼”做负功,动能与土星的引力势能之和减小,D错误。18.若“当太阳生命走到尽头,人类将整个地球甩出太阳系,向人马座比邻星进发,让比邻星成为地球的第二个母恒星。”已知比邻星质量是太阳质量的n倍,其半径是太阳半径的k倍,假设地球绕比邻星运行的半径是地球绕太阳运行半径的q倍。则地球绕比邻星的公转周期为地球绕太阳公转周期的(C)A.B.C.D.解析:根据万有引力提供向心力,地球绕比邻星公转时,有G=mr比,地球绕太阳公转时,有G=mr太,则=,故=,选项C正确。
