2022-2024北京重点校高一（上）期末物理汇编：宇宙航行

第1页/共1页2022-2024北京重点校高一（上）期末物理汇编宇宙航行一、单选题1．（2024北京清华附中高一上期末）某通信卫星是与地球自转同步的人造卫星，其绕地球运动的周期约为（）A．6小时 B．12小时 C．24小时 D．36小时2．（2024北京清华附中高一上期末）一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行，要测定该行星的密度，只需要（）A．测定飞船的运行周期 B．测定飞船的环绕半径C．测定行星的体积 D．测定飞船的运行速度3．（2024北京清华附中高一上期末）2010年10月1日19时整“嫦娥二号”成功发射。其环月飞行的高度为100km，所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km的“嫦娥一号”更加翔实。若两颗卫星环月的运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示。则（）A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”小B．“嫦娥二号”环月运行的线速度比“嫦娥一号”小C．“嫦娥二号”环月运行的向心加速度比“嫦娥一号”小D．“嫦娥二号”环月运行的向心力与“嫦娥一号”相等4．（2024北京清华附中高一上期末）一个物体在地球表面所受的重力大小为，若不计地球自转的影响，则在距地球地面的高度为地球半径的2倍时，物体所受地球对它的万有引力大小为（）A． B． C． D．5．（2023北京汇文中学高一上期末）2021年12月9日，时隔8年之后，我国航天员再次进行太空授课，乒乓球浮力消失实验是其中的一个实验。甲图是地面教室中的乒乓球浮在水面上，乙图是空间站中的乒乓球停在水中的任意位置，则乒乓球浮力消失的原因是空间站中（）A．水处于完全失重状态 B．水的密度变小了C．乒乓球的质量变大了 D．乒乓球的重力变大了6．（2022北京海淀高一上期末）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相比（）A．距地球的高度变大B．向心加速度变大C．线速度变大D．加速度变大7．（2022北京海淀高一上期末）人造地球卫星在离地面的高度等于地球半径R处运行，已知地面上的重力加速度为g，则此卫星做匀速圆周运动的速度大小v等于（）A． B． C． D．8．（2022北京丰台高一上期末）由航天员翟志刚、王亚平和叶光富执行的载人飞行任务是我国空间站建设的重要任务之一、空间站是一个特别的太空实验室，绕地球运行时，其中的物体将处于完全失重状态。下列实验在运行的空间站中可以进行的是（）A．用牛顿管观察轻重不同的物体下落的快慢B．观察桌面的微小形变C．测量静摩擦力D．用体重计测量人的质量9．（2022北京清华附中高一上期末）2016年我国成功发射首颗微重力实验卫星——实践十号，可以达到10-6g的微重力水平（10-6g其实指的是加速度），跻身世界先进行列．在太空中不是应该引力提供向心力而完全失重吗？微重力的来源之一是“引潮力”．引潮力较为复杂，简单说来是由于卫星实验舱不能被看作质点造成的，只有在卫星的质心位置引力才恰好等于向心力．假设卫星实验舱中各点绕地球运动的角速度相同，请根据所学知识判断下列说法中正确的是A．在卫星质心位置下方（靠近地心一侧）的物体微重力方向向上（远离地心一侧）B．在卫星质心位置上方的物体微重力方向向上C．处在卫星质心位置的物体所受合力为零D．在卫星质心位置上方的物体所受引力大于向心力10．（2022北京清华附中高一上期末）下列说法正确的是（）A．第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的速度B．第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度C．如果需要，地球同步通讯卫星可以定点在地球上空的任何一点D．地球同步通讯卫星的轨道可以是圆的也可以是椭圆的二、多选题11．（2024北京清华附中高一上期末）太阳由于内部的核反应导致其质量一直持续地在减少，则根据万有引力的相关规律可知在很久很久以前，太阳系中地球绕太阳公转的情况与现在相比（）A．公转角速度比现在较小B．公转半径比现在较小C．公转速率比现在较大D．公转周期比现在较小12．（2024北京清华附中高一上期末）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相互绕转，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，如图所示。若AO>OB，则（）A．星球A的质量一定大于星球B的质量B．星球A的线速度一定大于星球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，其转动周期越大13．（2024北京清华附中高一上期末）如图所示，一颗卫星刚开始在半长轴为a的椭圆轨道运动，其绕行周期为T，近地点Q与近地卫星圆轨道（未画出）相切，后来卫星在经过远地点P时通过变轨进入圆轨道，已知地球半径为R，引力常量为G，则根据以上信息可知（）A．卫星在圆轨道的环绕周期为B．地球的质量为C．卫星在椭圆轨道上运动经过Q点时的速度大于第一宇宙速度D．卫星分别在圆轨道上绕行和在椭圆轨道上绕行时，经过P点时的加速度不同14．（2024北京清华附中高一上期末）与嫦娥1号、2号月球探测器不同，嫦娥3号是一次性进入距月球表面100km高的圆轨道Ⅰ（不计地球对探测器的影响），运行一段时间后再次变轨，从100km的环月圆轨道Ⅰ，降低到距月球15km的近月点B、距月球100km的远月点A的椭圆轨道Ⅱ，如图所示，为下一步月面软着陆做准备。关于嫦娥3号探测器下列说法正确的是（）A．探测器在轨道Ⅱ经过A点的速度小于经过B点的速度B．探测器沿轨道Ⅰ运动过程中，探测器中的科考仪器对其支持面没有压力C．探测器从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，在A点应加速D．探测器在轨道Ⅱ经过A点时的加速度小于在轨道Ⅰ经过A点时的加速度三、解答题15．（2024北京清华附中高一上期末）“天问一号”火星探测器于2020年7月23号升空，2021年2月成功被火星捕获开始环绕火星运转。若把其运转轨道近似成圆轨道，且已知火星的质量为M，火星的半径为R，万有引力常量为G，“天问一号”绕火星转n圈所用的时间为t，求（1）“天问一号”的周期T？（2）“天问一号”离火星的高度h？16．（2024北京清华附中高一上期末）已知地球表面上的重力加速度约为10m/s2，第一宇宙速度约为8km/s，某星球半径约为地球半径的2倍，质量是地球质量的9倍，求：（1）该星球表面的重力加速度；（2）该星球的第一宇宙速度。17．（2023北京昌平高一上期末）北京时间2013年6月20日上午，我国航天员在天宫一号空间实验室进行了太空授课，演示了包括质量的测量在内的一系列实验。质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成的。测量时，航天员把自己固定在支架的一端，另外一名航天员将支架拉开到指定的位置，松手后，支架拉着航天员从静止返回到舱壁，如图所示。支架能够产生一个恒定的拉力F；用光栅测速装置能够测量出支架复位的速度v和时间t。（1）根据上述数据，推导出计算航天员质量m的表达式（2）在太空中能否用托盘天平测量物体的质量？简要说明理由。

参考答案1．C【详解】同步卫星相对地球静止，同步卫星的周期与地球自转周期相同约为24小时，故C正确，ABD错误。故选C。2．A【详解】A．取飞船为研究对象，由行星质量满足解得A正确；BC．测定飞船的环绕半径和测定行星的体积，均无法求出行星质量，无法测定行星密度，BC错误；D．测定飞船的运行速度，由得根据可知无法求解密度，D错误。故选A。3．A【详解】设月球的质量为M，嫦娥卫星的质量为m，轨道半径为r。根据万有引力提供向心力有：解得：周期，线速度，向心加速度A．周期，由题知“嫦娥二号”环月运行的半径比“嫦娥一号”小，所以“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”更小，A正确；B．线速度，由题知“嫦娥二号”环月运行的半径比“嫦娥一号”小，所以“嫦娥二号”环月运行时的线速度比“嫦娥一号”更大，B错误；C．向心加速度，由题知“嫦娥二号”环月运行的半径比“嫦娥一号”小，所以“嫦娥二号”环月运行时的向心加速度比“嫦娥一号”更大，C错误；D．向心力，由于无法知道两者质量关系，所以无法判断向心力的大小，D错误。故选A。4．D【详解】由题意知距地面高度为地球半径2倍时，距地心的距离为3R，为便于区分重力与引力常量，故设引力常量为，则由万有引力等于重力有：在地球表面：距地面高度为地球半径2倍时：D正确，ABC错误。故选D。5．A【详解】A．在太空空间站的水和乒乓球都是受重力提供向心力，加速度为重力加速度，则处于完全失重状态，水是没有浮力的，因此在水中的乒乓球并不会因浮力而上升，而是继续停在水中，故A正确；BCD．完全失重时水的密度不变，乒乓球的质量不变，空间站的重力加速度较地面小，则空间站内的乒乓球的重力变小了，故BCD错误；故选A。6．A【详解】由题意可知，未来地球自转的周期将进一步变长，所以未来发射的地球同步卫星的周期也将变长。设地球质量为M，同步卫星的质量为m，轨道半径为r，运行周期为T，万有引力提供向心力化简可得可见要增大同步卫星的运行周期，需增大同步卫星的轨道半径，则同步卫星距地球的高度将变大。由及可知，同步卫星的向心加速度、线速度和角速度都将变小。故选A。7．C【详解】设卫星的质量为m，地球的质量为M，根据万有引力提供向心力在地球表面有一质量为的物体，根据万有引力等于重力得联立以上等式，得出卫星得线速度故选C。8．B【详解】A．因为完全失重，物体不下落，无法比较下落快慢，A错误；B．可以观察微小形变，B正确；C．由于完全失重，木块对木板没有压力，木块和木板没有摩擦力，无法测量静摩擦力，C错误；D．由于完全失重，人对体重计无压力，不能用体重计测量人的质量，D错误。故选B。9．B【详解】处于质心位置的物体，万有引力提供向心力，合力不为零，选项C错误．根据万有引力提供向心力可知，卫星质点上方的物体受到的万有引力比质心的小，上方物体需要的向心力比质心的大，此时引力不足以提供向心力，选项D错误；此时需要支持力来弥补引力来提供向心力，“潮引力”是支持力的反方向，所以此时“潮引力”向上，选项B正确．下方的物体，需要的向心力小于万有引力，多有的万有引力由向外的支持力抵消，“潮引力”向内，指向地心，选项A错误．故选B.10．B【详解】A．第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，故A错误；B．第一宇宙速度是人造卫星运动轨道半径为地球半径所对应的速度，故B正确；C．地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，故C错误；D．地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，轨道一定是圆，故D错误。故选B。11．BCD【详解】B．万有引力由于太阳的质量一直持续地在减少，地球受到的万有引力减小，做离心运动，公转半径将增大，故很久很久以前地球绕太阳的公转半径比现在较小，B正确；ACD．研究地球绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有解得又，由于太阳的质量一直持续地在减少，则公转周期在变大，速度变小，角速度变小，所以很久很久以前的公转周期比现在较小，公转速率、角速度比现在较大，A错误，CD正确。故选BCD。12．BD【详解】A．由于两星球间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力，根据可得因AO>OB，故星球A的质量一定小于星球B的质量，A错误；B．由于两星球角速度相同，根据可知星球A的线速度一定大于星球B的线速度，B正确；CD．根据整理得双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越小；双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，C错误，D正确。故选BD。13．ABC【详解】A．根据开普勒第三定理可得解得故A正确；B．由解得故B正确；C．第一宇宙速度是近地面卫星的运行速度，也是最大环绕速度。所以卫星在近地圆轨道上做圆周运动到Q点的速度等于第一宇宙速度，做离心运动到椭圆轨道，速度增大，故卫星在椭圆轨道上运动经过Q点时的速度大于第一宇宙速度，故C正确；D．由可知在同一点的轨道半径相同，即加速度相同，故D错误。故选ABC。14．AB【详解】A．根据开普勒第二定律，远月点速度最小，近月点速度最大，A正确；B．探测器沿轨道Ⅰ运动过程中，万有引力提供向心力，探测器中的科考仪器对其支持面没有压力，B正确；C．卫星加速做离心运动，减速做向心运动。卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道II的过程中卫星轨道必须减速，C错误；D．在A点探测器产生的加速度都是由万有引力产生的，因为同在A点万