2021-2022學(xué)年教科版2019必修第二冊-3.4人造衛(wèi)星-宇宙-課時檢測解析版

2021-2022學(xué)年教科版〔2021〕必修第二冊課時檢測〔解析版〕1．從申請參加國際空間站被拒，到成為全球第三個獨立自主擁有全套載人航天技術(shù)的國家，中國航天人克難攻堅，成果斐然。2021年4月29日，長征運載火箭在海南文昌成功將空間站“天和〞核心艙送入高度約400km的預(yù)定軌道，中國空間站在軌組裝建造全面展開。今年還將發(fā)射“問天〞和“夢天〞兩個實驗艙，完成與核心艙對接，并再發(fā)射“天舟〞貨運飛船、“神舟〞載人飛船各兩艘，為空間站送去乘組和物資，最終完成中國第一座空間站“天宮〞的建造。以下說法正確的選項是〔〕A．衛(wèi)星發(fā)射選在文昌會比在西昌更省燃料B．空間站繞地飛行周期大于24小時C．空間站繞地飛行速度大于第一宇宙速度D．要實現(xiàn)實驗艙與核心艙的對接，需要把實驗艙送入核心艙軌道后再加速追上核心艙2．當(dāng)人造衛(wèi)星進(jìn)入軌道做勻速圓周運動后，以下表達(dá)中不正確的選項是〔〕A．地球球心都在衛(wèi)星的軌道平面內(nèi)B．衛(wèi)星運動速度不超過C．衛(wèi)星內(nèi)的物體仍受重力作用，并可用彈簧秤直接測出所受重力的大小D．衛(wèi)星運行時的向心加速度等于衛(wèi)星軌道所在處的重力加速度3．如下圖，一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1上繞地球E運行，在A點變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運動，以下說法正確的選項是〔〕A．在軌道1上，衛(wèi)星在A點的速度等于在B點的速度B．衛(wèi)星在軌道2上的周期大于在軌道1上的周期C．在軌道1和軌道2上，衛(wèi)星在A點的速度大小相同D．在軌道1和軌道2上，衛(wèi)星在A點的加速度大小不同4．我國航天員翟志剛翻開神舟七號載人飛船軌道艙艙門，首度實施空間出艙活動，茫茫太空第一次留下中國人的足跡，如果軌道艙在半徑為的圓形軌道運行，萬有引力常量為，地球質(zhì)量為，那么運行速度為〔〕A． B． C． D．5．?武漢晨報?2013年4月12日報道，美國近日發(fā)射了一架名為X—37B的航天飛機(jī)，被指正在跟蹤中國的“天宮一號〞，因為X—37B的運行軌道和軌道傾角與“天宮一號〞非常接近，繞地運行軌道距地面約340~400km。如下圖，某一時刻“天宮一號〞和X—37B分別在同一軌道上的A點和B點繞地球做逆時針勻速圓周運動，那么〔〕A．兩個飛行器的線速度的大小和角速度的大小都相等B．兩個飛行器所受到的萬有引力大小相等C．X—37B啟動發(fā)動機(jī)加速運動就能追上“天宮一號〞D．“天宮一號〞的運行周期比同步衛(wèi)星的運行周期大6．2020年12月1日，嫦娥五號成功著陸月球，12月3日，嫦娥五號攜帶月壤從月面起飛進(jìn)入預(yù)定的環(huán)月軌道，并于12月17日返回地球，這是我國首個實施無人月面取樣返回的月球探測器。下面有關(guān)探月衛(wèi)星的說法正確的選項是〔〕A．估測嫦娥五號進(jìn)入環(huán)月軌道距月球的距離時不能將其看成質(zhì)點B．嫦娥五號在圍繞月球轉(zhuǎn)動時不會墜落地面，是因為嫦娥五號受到平衡力的作用C．嫦娥五號在預(yù)定的環(huán)月軌道圍繞月球做勻速圓周運動時的線速度一定小于D．取回的月壤在地球外表受到的重力和在月球外表受到月球的引力一樣大7．火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和，地球的第一宇宙速度為v，那么火星的第一宇宙速度約為〔〕A． B． C． D．8．2020年11月24日，長征五號運載火箭搭載嫦娥五號探測器成功發(fā)射升空并將其送入預(yù)定軌道，11月28日，嫦娥五號進(jìn)入環(huán)月軌道飛行，12月17日凌晨，嫦娥五號返回器攜帶月壤著陸地球。假設(shè)嫦娥五號環(huán)繞月球飛行時，在距月球外表高度為h處，繞月球做勻速圓周運動〔不計周圍其他天體的影響〕，測出飛行周期T，萬有引力常量G和月球半徑R。那么〔〕A．嫦娥五號繞月球飛行的線速度為B．月球外表的重力加速度C．月球的質(zhì)量為D．月球的第一宇宙速度9．2020年7月31日，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式建成開通。如圖是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中三個衛(wèi)星的圓軌道示意圖，其中A為地球赤道同步軌道；軌道B為傾斜同步軌道，軌道半徑與地球赤道同步軌道半徑相同；軌道C為一顆中地球軌道。那么以下說法中正確的選項是〔〕A．在軌道A、B、C上運動的衛(wèi)星的線速度大小關(guān)系為vA=vB<vCB．在軌道A、B上運動的衛(wèi)星需要的向心力大小一定相等C．在軌道A、C上運動的衛(wèi)星周期關(guān)系為TA<TCD．在軌道A、B、C上運動的衛(wèi)星周期的平方和軌道半徑三次方的比值相等10．嫦娥探月工程發(fā)射的嫦娥四號探測器，首次實現(xiàn)月球反面軟著陸。引力常量為G，月球半徑為R，月球外表的重力加速度大小為g，嫦娥四號將在離月球中心距離為r的軌道上運行，其繞月周期為T。根據(jù)以上信息判斷以下說法正確的選項是〔〕A．月球的第一宇宙速度為 B．嫦娥四號繞月運行的速度為C．月球的平均密度為 D．月球的質(zhì)量為11．2020年11月28日20時58分，“嫦娥五號〞探測器經(jīng)過約112小時奔月飛行，在距月面約400公里處成功實施發(fā)動機(jī)點火，由M點順利進(jìn)入環(huán)月橢圓軌道Ⅱ，繞月三圈后進(jìn)行第二次近月變軌，進(jìn)入環(huán)月圓軌道Ⅰ、關(guān)于“嫦娥五號〞在各個軌道上運行時，以下說法中正確的選項是〔〕A．在軌道Ⅱ上M點的加速度大小大于軌道Ⅰ上F點的加速度大小B．衛(wèi)星在軌道Ⅱ上由M向N運動的過程中速率越來越小C．衛(wèi)星在軌道Ⅰ上經(jīng)過M點時速率小于在軌道Ⅱ上經(jīng)過M點時速率D．在軌道Ⅱ上的運行周期小于在軌道Ⅰ的運行周期12．如下圖，A是靜止在赤道上的物體，B、C是同一平面內(nèi)兩顆人造衛(wèi)星。B位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上，C是地球同步衛(wèi)星。那么以下判斷正確的選項是〔〕A．衛(wèi)星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度B．A、B的線速度大小關(guān)系為vA<vBC．周期大小關(guān)系為TA=TC<TBD．假設(shè)衛(wèi)星B要靠近C所在軌道，需要先加速13．2020年7月31日，隨著北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成開通，“太空絲綢之路〞走上效勞全球造福人類的時代新舞臺！北斗系統(tǒng)的空間段主要由地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星和中軌道(MEO)衛(wèi)星等組成。如圖為導(dǎo)航系統(tǒng)中的MEO衛(wèi)星軌道(低于GEO衛(wèi)星軌道)示意圖，MEO衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時對地球的張角為θ，地球半徑為R0，地球外表處的重力加速度大小為g，不考慮地球的自轉(zhuǎn)，求：(1)MEO衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的周期；(2)設(shè)有GEO和MEO兩衛(wèi)星均在赤道平面內(nèi)運行，其周期分別為T1和T2。假設(shè)某時刻兩者與地球球心成一直線，求三者再次位于一直線的最短時間間隔。14．我國方案在2021年前后發(fā)射一顆返回式月球軟著陸器，進(jìn)行首次月球樣品自動取樣并平安返回地球，設(shè)想著陸器完成了對月球外表的考察任務(wù)后，由月球外表回到圍繞月球做圓周運動的軌道艙，其過程如下圖，設(shè)軌道艙的質(zhì)量為m，月球外表的重力加速度為g，月球的半徑為R，軌道艙到月球中心的距離為r，引力常量為G，那么試求：〔1〕月球的質(zhì)量；〔2〕軌道艙的速度和周期。15．2021年5月15日，天問一號探測器成功著陸火星，實現(xiàn)我國首次地外行星著陸。如下圖，質(zhì)量約為的天問一號在火星外表著陸前的動力減速階段可看做豎直方向的勻變速直線運動，探測器發(fā)動機(jī)翻開，經(jīng)速度由減至?；鹦前霃郊s為地球半徑的二分之一，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的十分之一，地球外表的重力加速度大小。求∶〔計算結(jié)果保存兩位有效數(shù)字〕〔1〕火星外表的重力加速度大小；〔2〕動力減速階段發(fā)動機(jī)提供的力的大小。16．科學(xué)家于2021年首次直接探測到來自雙中子星合并的引力波。將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，在它們合并前的一段時間內(nèi)，它們球心之間的距離為L，兩中子星在相互引力的作用下，圍繞二者連線上的某點O做勻速圓周運動，它們每秒鐘繞O點轉(zhuǎn)動n圈，引力常量為G。求：〔1〕兩顆中子星做勻速圓周運動的速率之和；〔2〕兩顆中子星的質(zhì)量之和M。參考答案1．A【詳解】A．文昌的維度低，離赤道近，發(fā)射衛(wèi)星時盡量利用地球的自轉(zhuǎn)線速度所需的能耗低。故A正確；BC．空間站軌道高度約400km，遠(yuǎn)小于地球同步衛(wèi)星的軌道高度，所以其飛行飛行速度小于第一宇宙速度且周期小于24小時。故BC錯誤；D．對接時，需要減速降軌再加速對接，不能在軌道上直接加速。故D錯誤。應(yīng)選A。2．C【詳解】A．由于引力作為向心力，故地球球心都在衛(wèi)星的軌道平面內(nèi)，A正確，不符合題意；B．為第一宇宙速度，即最大環(huán)繞速度，故衛(wèi)星運動速度不超過，B正確，不符合題意；C．衛(wèi)星內(nèi)的物體仍受重力作用，但作為向心力，故不可用彈簧秤直接測出所受重力的大小，C錯誤，符合題意；D．由可知，衛(wèi)星運行時的向心加速度等于衛(wèi)星軌道所在處的重力加速度，D正確，不符合題意。應(yīng)選C。3．B【詳解】在軌道1上，衛(wèi)星由A點運動到B點，萬有引力做正功，動能變大，速度變大，A錯誤；由開普勒第三定律知衛(wèi)星在軌道2上的周期較大，B正確；衛(wèi)星由軌道1變到軌道2，需要在A點加速，即在軌道1和軌道2上，衛(wèi)星在A點的速度大小不相同，C錯誤；由G=ma得可知在軌道1和軌道2上，衛(wèi)星在A點的加速度大小相等，D錯誤。應(yīng)選B。4．D【詳解】根據(jù)萬有引力提供向心力得解得故D正確。應(yīng)選D。5．A【詳解】A．根據(jù)萬有引力提供向心力，有求得軌道半徑r相同，所以兩個飛行器的線速度的大小和角速度的大小都相等，故A正確；B．由于未知兩個飛行器的質(zhì)量關(guān)系，所以所受到的萬有引力大小不能確定，故B錯誤；C．X—37B啟動發(fā)動機(jī)加速運動，將做離心運動到更高的軌道上，所以不能追上同一軌道上的“天宮一號〞，故C錯誤；D．根據(jù)萬有引力提供向心力，可得由于同步衛(wèi)星距地球外表約為，所以“天宮一號〞的運行周期比同步衛(wèi)星的運行周期小，故D錯誤。應(yīng)選A。6．C【詳解】A．估測嫦娥五號在環(huán)月軌道距月球的距離時，嫦娥五號大小可忽略，故可以將其看成質(zhì)點，A錯誤；B．嫦娥五號在圍繞月球轉(zhuǎn)動時做的是圓周運動，合力指向圓心，不是處于平衡狀態(tài)，B錯誤：C．最大環(huán)繞速度等于第一宇宙速度，月球重力加速度與半徑都小于地球，故月球的第一宇宙速度比地球的第一宇宙速度要小，C正確；D．月球外表的重力加速度大小約為地球重力加速度的六分之一，故取回的月壤在地球外表受到的重力大約是在月球外表的6倍，D錯誤。應(yīng)選C。7．A【詳解】由求得第一宇宙速度故所以故A正確，BCD錯誤。應(yīng)選A。8．BD【詳解】故A錯誤；M，嫦娥五號的質(zhì)量為m，那么根據(jù)牛頓第二定律可得解得設(shè)月球外表的重力加速度為g，月球外表質(zhì)量為m0的物體所受重力等于萬有引力，即解得故B正確，C錯誤；D.月球的第一宇宙速度是近月衛(wèi)星的環(huán)繞速度，那么有故D正確。應(yīng)選BD。9．AD【詳解】A．在軌道運動的衛(wèi)星的線速度大小由可得在軌道A、B、C上運動的衛(wèi)星半徑rA=rB>rC，所以有vA=vB<vC，故A正確；B．在軌道A、B上運動的衛(wèi)星向心加速度a相同，而向心力F=ma由于在軌道A、B上運動的衛(wèi)星的質(zhì)量未知，故B錯誤；C．在軌道運動的衛(wèi)星周期由得T=2π由于rA>rC，所以在軌道A、C上運動的衛(wèi)星周期關(guān)系為TA>TC，故C錯誤；D．根據(jù)開普勒第三定律可知D正確。應(yīng)選AD。10．AC【詳解】A．根據(jù)第一宇宙速度的定義有解得月球的第一宇宙速度A正確；B．嫦娥四號繞月球做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力可以得到嫦娥四號繞月運行的速度為B錯誤；C．根據(jù)萬有引力提供向心力公式月球的平均密度C正確；D．根據(jù)解得D錯誤。應(yīng)選AC。11．BC【詳解】A．根據(jù)可知，在軌道Ⅱ上M點的加速度大小等于軌道Ⅰ上F點的加速度大小，選項A錯誤；B．根據(jù)開普勒第二定律可知，衛(wèi)星在軌道Ⅱ上由M向N運動的過程中速率越來越小，選項B正確；C．衛(wèi)星由軌道Ⅱ到軌道Ⅰ要在M點減速做近心運動，那么在軌道Ⅰ上經(jīng)過M點時速率小于在軌道Ⅱ上經(jīng)過M點時速率，選項C正確；D．根據(jù)開普勒第三定律可知，在軌道Ⅱ上的運行周期大于在軌道Ⅰ的運行周期，選項D錯誤。應(yīng)選BC。12．BD【詳解】A．第一宇宙速度為近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，為最大環(huán)繞速度，所以B的速度小于第一宇宙速度，故A錯誤；B．A、C相比擬，角速度相等，由，可知，根據(jù)衛(wèi)星的線速度公式得那么故B正確；C．衛(wèi)星C為同步地球衛(wèi)星，所以TA＝TC，再根據(jù)得：衛(wèi)星的周期可知所以故C錯誤；D．衛(wèi)星要想從低軌道到達(dá)高軌道，需要加速做離心運動，故D正確。應(yīng)選BD。13．(1)；(2)【詳解】(1)在地球外表MEO衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得由幾何關(guān)系得MEO衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的周期(2)設(shè)三者在一條直線到再次位于一直線，GEO衛(wèi)星運動的圓心角為θG，MEO衛(wèi)星運動的圓心角為θM，假設(shè)經(jīng)歷最短的時間間隔為t，那么有θM-θG