宇宙航行练习题含答案

1、第七章万有引力与宇宙航行第4节宇宙航行i .观看科幻电影流浪地球后，某同学设想地球仅在木星引力作用下沿椭圆轨道通过木星的情景,如图所示，轨道上 p点距木星最近（距木星表面的高度可忽略）。则 懦团认道.、地球.一.JA.地球靠近木星的过程中运行速度减小B.地球远离木星的过程中加速度增大C.地球远离木星的过程中角速度增大D.地球在P点的运行速度大于木星第一宇宙速度【答案】D【解析】A.地球靠近木星时所受的万有引力与速度成锐角，做加速曲线运动，则运行速度变大，A错误;B.地球远离木星的过程，其距离 r变大，则可知万有引力增大,由牛顿第二定律:GMm2r则加速度逐渐减小，B错误;C.地球远离木星的过程

2、线速度逐渐减小，而轨道半径逐渐增大,根据圆周运动的角速度关系可知运行的角速度逐渐减小，C错误;D.木星的第一宇宙速度指贴着木星表面做匀速圆周的线速度,设木星的半径为R,满足v1 =GM,而地球过P点后做离心运动，则万有引力小于需要的向心力，可得MmR22m也，可推得:RVpGM,Rvi即地球在P点的运行速度大于木星第一宇宙速度,D正确;故选Do2.星球GJ357d被科学家称为 超级地球”，它是绕着矮星 GJ357旋转的三颗行星之一，其余两颗行星分别为 GJ357b和GJ 357co已知GJ 357d公转一圈55.7个地球日，其质量约是地球的六倍；GJ357b的公转周期为3.9个地球日；矮星 G

3、J357的质量和体积只有太阳的三分之一，温度比太阳低约40%。由上述信息可知A . GJ357b的线速度比GJ 357d的线速度小B. GJ357d的第一宇宙速度比地球第一宇宙速度小C. GJ357b公转的角速度比地球公转的角速度小D. GJ357d公转的半径比地球公转的半径小【答案】D【解析】A. GJ357b离恒星更近，其线速度比 GJ 357 d的线速度大；B.由于GJ357d的半径与地球半径关系未知，其第一宇宙速度无法计算；C.地球公转周期比 GJ357b公转周期大，则角速度比GJ357b公转的角速度小；22D.由G=m mTr可知，r3 大计算可知地球公转的半径比GJ357d公转的半

4、径大。故选r2T24 2Do3.地球同步卫星离地心距离为r,运行速度为 ,加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a2,第一宇宙速度为 V2 ,地球半径为 R,则以下正确的是（）A.2 L 2 B.亘 R 2 C, v1 -D.也心a2Ra2rv2Rv2r【答案】D【解析】同步卫星的角速度和地球自转的角速度相等，物体的角速度也等于地球自转的角速度，所以地球同步卫星与物体的角速度相等，根据a r 2得：a1 ：a2 r: R ,故a错误，B正确；对于卫星，根据万有引力等于向心力，得：GMm1 mC，解得：v JGM，故v1:v2 JR:J7 r rr,故C错误，D正确；故选BDo4.

5、土星外层上有一个环（如图），为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离 R之间的关系来判断A.若V8R,则该层是土星的卫星群B.若v2ccR,则该层是土星的一部分C.若V8j,则该层是土星的一部分D.若v2则该层是土星的卫星群【答案】D【解析】若外层的环为土星的一部分，则它们各部分转动的角速度3相等，由v=coR知V8R, AGhn1错误，B正确；若是土星的卫星群，则由 -=，得v2,故C错误，D正确.R* 二 R5. 2017年12月23日12时14分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将陆地勘查卫星二号发射升空，卫星进入预定轨道

6、（设轨道为圆形），发射任务获得圆满成功.则A .陆地勘查卫星二号的发射速度大于11.2km/sB.陆地勘查卫星二号运行速度一定大于7.9km/sC.卫星进入预定轨道后，卫星内的物体处于完全失重状态D.卫星进入预定轨道后，卫星内的物体不受地球引力作用【答案】C【解析】第一宇宙速度7.9km/s是绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，也是最小的发射速度，则陆地勘查卫星二号的发射速度大于7.9km/s,小于11.2km/s;陆地勘查卫星二号运行速度一定小于7.9km/s,选项AB错误；卫星进入预定轨道后，卫星所受的万有引力提供向心力，则卫星内的物体 处于完全失重状态，选项 C正确；卫星进入预定轨道后

7、，卫星内的物体仍然受地球引力作用，选项D错误；故选Co6.月亮正加速远离地球！后代没月亮看了.”一项新的研究表明，月球的引力在地球上产生了周期3.性的潮汐现象，潮汐力耗散地球的自转能量，降低地球的旋转速度，同时也导致月球正在以每年8cm的速度远离地球.不考虑其他变化，则很多年后与现在相比，下列说法正确的是：A.地球同步定点卫星的高度增大B.地球同步定点卫星的角速度增大C.月球绕地球做圆周运动的周期将减小D.月球绕地球做圆周运动的线速度增大【答案】A【解析】AB.地球的旋转速度减小，自转周期增加，故自转角速度变小，故同步卫星的角速度变小；23同步卫星的周期变大，根据 9Mm mr ,得T 2 J

8、,轨道半径变大，故高度增大；故 r T: GMA正确，B错误；3-C.月球绕着地球做匀速圆周运动，故：GMm mjrr ,解得：T 2 J,随着地月间距增r2 T2. GM加，月球绕地球做圆周运动的周期将变大，故C错误；D.月球绕着地球做匀速圆周运动，故：GMm m上,解得：v .曜，随着地月间距增加，月球r2r r绕地球做圆周运动的线速度变小，故D错误。7 .四颗人造卫星 a、b、c、d在地球大气层外的圆形轨道上运行，其中a、c的轨道半径相同，b、d在同步卫星轨道上，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，则（A .四颗卫星的运行速度均大于7.9km/s8 .卫星a、

9、c的加速度大小相等，且小于 b的加速度C.卫星b、d的线速度大小相等，且小于月球绕地球运动的线速度D.在相等时间里，a、c两颗卫星的运转半径所扫过的面积相等【答案】D【解析】A.第一宇宙速度大小等于 7.9km/s,第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的环绕速度,所有卫星的环绕速度都不可能大于第一宇宙速度,A错误; GMm-， GMB.由万有引力提供向心力：一 ma,可得，向心加速度 a ,卫星a、c的轨道半径相rr同，所以卫星a、c的加速度大小相等，卫星 b轨道半径大于卫星 a、c的轨道半径，所以卫星 b的加速度小于卫星a、c的加速度，B错误；C.由万有引力提供向心力：GMm mv-,可得，向

10、心加速度v 7GM ,卫星b、d在同步卫星r r1r轨道上，轨道半径相同，所以卫星b、d的线速度大小相等，月球绕地球运动的轨道半径大于同步卫星的轨道半径，所以月球绕地球运动的线速度小于卫星b、d的线速度，C错误；D.根据开普勒第二定律可知，在相等时间里，a、c两颗卫星的运转半径所扫过的面积相等，D正确；故选D。8. 2013年发射的 嫦娥三号”卫星，实现我国首次对地外天体的直接探测，如图为嫦娥三号”卫星在月球引力作用下，先沿椭圆轨道向月球靠近，并在P处 刹车制动”后绕月球做匀速圆周运动，并再次变轨最后实现软着陆，已知嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动的半径为r,周期为T,引力常量为G,则(”卫星的

11、发射速度必须大于11.2km/s8 .嫦娥三号”卫星在椭圆轨道与圆轨道上经过P点的速度相等C.嫦娥三号”卫星由远月点Q点向P点运动过程中速度逐渐减小D.由题给条件可求出月球质量【解析】A.飞行器没有挣脱地球的束缚，所以其发射速度小于第二宇宙速度，即小于11.2km/s, A错误;B.根据题意，卫星先沿椭圆轨道向月球靠近，并在P处刹车制动”后绕月球做匀速圆周运动，则 嫦娥三号”卫星在椭圆轨道经过 P点的速度大于圆轨道上经过 P点的速度，B错误；C.嫦娥三号”探月卫星在靠近月球的过程中，万有引力做正功，动能增加，速度越来越大，C错误；一一、， 4 M Mm 2、2-4 2r3 - 一D.根据万有引

12、力提供向心力，有：Gr m()r ,解得M 2-, D正确。r TGT2故选D。9 .在2018年12月27日下午举行的国务院新闻办公室新闻发布会上，中国卫星导航系统管理办公 室主任冉承其宣布：北斗三号基本系统完成建设，今日起开始提供全球服务。这标志着北斗系统服务范围由区域扩展为全球，北斗系统正式迈入全球时代。已知北斗第三十颗导航卫星”做匀速圆周运动的轨道半径小于地球同步卫星轨道半径，运行速度为v,向心加速度为a；地球表面的重力加为g,引力常量为Go下列判断正确的是（）4A.地球质量为GaB.该导航卫星的运行周期大于24小时c.该导航卫星的轨道半径与地球半径之比为如：nD.该导航卫星的运行速度

13、与地球第一宇宙速度之比为Va ： jg【答案】AC【解析】A .根据Mm G r2vm 一得地球的质重Mr2v r -,又aG24vv,联立解得地球的质重 M ,rGaA正确；,-Mm B.根据G r,2、2 ,口m()r ,得TT由于北斗第三十颗导航卫星”做匀速圆周运动的轨道半径小于地球同步卫星轨道半径，则周期小于同步卫星的周期，即小于24小时，B错误。MmC.根据G2- mg ,解得R =R生，联立 gA项解得rGM ,则导航卫星的轨道半径与地GM,根据mg球半径之比为 内：括，故C正确。D.根据gM；mv-,得导航卫星的运行速度r r导航卫星的运行速度与地球第一宇宙速度之比为 故选AC。

14、I,然后在 Q点通过改变卫10.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星速度，让卫星进人地球同步轨道 n ,则（）IIA.该卫星的发射速度必定大于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进人轨道II【答案】CD【解析】A . 11.2km/s是卫星脱离地球束缚的发射速度，而同步卫星仍然绕地球运动，A错误；B. 7.9km/s即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，而同步卫星 的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，所以同步卫星运行的

15、线速度一定小于第一宇宙速度，B错误；C.在轨道I上，P点是近地点，Q点是远地点，则卫星在 P点的速度大于在 Q点的速度，C正确; D.从椭圆轨道I到同步轨道n,卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须卫星 所需向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，增加所需的向心力。所以在轨道n上Q点的速度大于轨道I上Q点的速度，D正确。故选CD。11.据报道，我国数据中继卫星 矢链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空， 经过4次变轨控制后，于 5月1日成功定点在东经 770赤道上空的同步轨道.关于成功定点后的决链一号01星”，下列说法正确的是A运行速度大于 7.9 km/s

16、B.离地面高度一定，相对地面静止C绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等【答案】BC【解析】同步卫星在轨道上运动时，由万有引力提供它做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，可以得出 忏 ，其中，.是卫星的轨道半径，说明轨道半径越大，线速度越小.所以可得同步V ，卫星的线速度小于第一宇宙速度.第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的轨道速度.同步卫星的特点就是相对地面静止，所以它离地面的高度是确定不变的.即同步卫星有五定，这是必须掌握的.根据万有引力定律和牛顿第二定律及向心力公式，可以得出加=，丝，说明轨道半径越大，角速度越小.所以绕 地球运行的

17、角速度比月球绕地球运行的角速度大.也可能通过常识来分析：月球绕地球一周需要27天，而同步卫星绕地球一周是一天，所以角速度不同.但在地球赤道上相对地球静止的物体和同步卫星具有相同的角速度，根据向心加速度的公式日二,。得，同步卫星的向心加速度 大.所以答案为BC。12.我国发射的 嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4 m高处做一次悬停（可认为是相对于月球静止）；最后关闭发动机，探测器自由下落.已知探测器的质量约为1.3 M03 kg,地球质量约为月球的 81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8 m/s2.则此探测器（A.在着陆前的瞬间，速度大小约为8.9 m/sB.悬停时受到的反冲作用力约为2X103 NC.从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒D.在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度BD月球有:A,根据万有引力等于重力，则有:GMm -mg,解得:R一 GM g -地球有:RgiGMR2 G M8_ g2 a(R