2024_2025学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行4宇宙航行素养检测含解析新人教版必修2.docVIP

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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放射速度

D.它是卫星在椭圆轨道上运动时的近地点速度

【解析】选B。第一宇宙速度是放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，那么从地球放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供应向心力，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rarbrc，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aaabac

B.三颗卫星的质量mambmc

C.三颗卫星的运行速度大小vavbvc

D.三颗卫星的运行周期TaTbTc

【解析】选B。依据万有引力供应圆周运动向心力得G=m=m=ma，向心加速度a=，半径r越小，向心加速度越大，则acabaa，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rarbrc，所以mambmc，故B正确；线速度v=，vavbvc，故C错误；周期T=，TcTbTa，故D错误。

4.我国放射的“嫦娥三号”卫星经过多次加速、变轨后，最终胜利进入环月工作轨道。如图所示，卫星既可以在离月球比较近的圆轨道a上运动，也可以在离月球比较远的圆轨道b上运动。下列说法正确的是 ()

A.卫星在a上运行的线速度小于在b上运行的线速度

B.卫星在a上运行的周期大于在b上运行的周期

C.卫星在a上运行的角速度小于在b上运行的角速度

D.卫星在a上运行时受到的万有引力大于在b上运行时受到的万有引力

【解析】选D。卫星做匀速圆周运动所需的向心力由月球对卫星的引力供应，由G=m得v=，可知r越大，线速度越小，A错。由G=mω2r得ω=，可知卫星在a上运行的角速度较大，C错。又由T=知，卫星在a上运行的周期小于在b上运行的周期，B错。由F=知，r越大，受到的万有引力越小，故卫星在a上运行时受到的万有引力大于在b上运行时受到的万有引力，故D正确。

5.2019年5月17日23点48分，长征三号丙运载火箭在西昌卫星放射中心胜利放射我国北斗卫星导航系统第45颗卫星(北斗二号GEO—8卫星)。该卫星是我国北斗区域卫星导航系统的第4颗备份卫星，属于地球同步卫星。至此，北斗二号卫星导航系统圆满收官。则北斗二号GEO—

A.线速度大于第一宇宙速度

B.角速度大于月球绕地球运行的角速度

C.向心加速度大于地面的重力加速度

D.每隔24h都会有两次经过赤道上空

【解析】选B。第一宇宙速度是近地飞行的线速度，则可知北斗二号GEO—8卫星的线速度小于第一宇宙速度，故选项A错误；由题意可知北斗二号GEO—8卫星是地球同步卫星，则其运行周期为24h，小于月球绕地球运行的周期，依据ω=可知其角速度大于月球绕地球运行的角速度，故选项B正确，D错误；在地球表面上的物体有重力等于万有引力，即mg=，可得地面的重力加速度为g=，对北斗二号GEO—8卫星有m′a=，得其向心加速度为a=，则可知北斗二号GEO—8卫星的向心加速度小于地面的重力加速度，故选项C错误。

6.火星探测器需由运载火箭放射升空并干脆送入地火转移轨道，最终抵达火星。假如火星的质量为地球质量的，火星的半径为地球半径的。那么关于火星探测器，下列说法中正确的是 ()

A.探测器的放射速度只有达到了第三宇宙速度才可以放射胜利

B.火星的密度是地球密度的倍

C.探测器在火星表面上的重力是在地球表面上重力的倍

D.火星探测器环绕火星运行的最大速度为绕地球运行的第一宇宙速度的2倍

【解析】选B。探测器放射速度达到其次宇宙速度即可，A错误；ρ=，=·()3=×8=，B正确；由=mg知=·()2=×4=，C错误；由=m得v=，===，D错误。

二、计算题(本题共2小题，共30分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)

7.(14分)设想一颗返回式月球软着陆器完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱，其过程如图所示。设轨道舱的质量为m，月球表面的重力加速度为g，月球的半径为R，轨道舱到月球中心的距离为r，引力常量为G，试