2025版高考物理考點(diǎn)題型歸納總結(jié)（含答案）考點(diǎn)25　宇宙航行

考點(diǎn)25宇宙航行強(qiáng)基固本對點(diǎn)練知識點(diǎn)1衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律1．[2023·天津卷]運(yùn)行周期為24h的北斗衛(wèi)星比運(yùn)行周期為12h的()A．加速度大B．角速度大C．周期小D．線速度小2．(多選)有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在赤道表面上隨地球一起轉(zhuǎn)動，b是近地軌道衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，它們均做勻速圓周運(yùn)動，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，則()A．在相同時間內(nèi)a轉(zhuǎn)過的弧長最長B．b的向心加速度近似等于重力加速度gC．c在6h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是eq\f(π,2)D．d的運(yùn)動周期有可能是25h知識點(diǎn)2三個宇宙速度3．(多選)物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動時的速度叫作第一宇宙速度．關(guān)于第一宇宙速度，下列說法正確的是()A．第一宇宙速度大小約為11.2km/sB．第一宇宙速度是使人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動所需的最小發(fā)射速度C．第一宇宙速度是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的最小運(yùn)行速度D．若已知地球的半徑和地球表面的重力加速度，即可求出第一宇宙速度4．(多選)下列關(guān)于三種宇宙速度的說法中正確的是()A．第一宇宙速度v1＝7.9km/s，第二宇宙速度v2＝11.2km/s，則人造衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運(yùn)行時的速度大于等于v1，小于v2B．我國發(fā)射的火星探測器，其發(fā)射速度大于第三宇宙速度C．第二宇宙速度是在地面附近使物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度D．第一宇宙速度7.9km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的最大運(yùn)行速度5．某星球的半徑為R，在其表面上方高度為aR的位置，以初速度v0水平拋出一個金屬小球，水平位移為bR，a、b均為數(shù)值極小的常數(shù)，不計阻力，忽略星球的自轉(zhuǎn)，則這個星球的第一宇宙速度為()A．eq\f(\r(2a),b)v0B．eq\f(\r(b),a)v0C．eq\f(\r(a),b)v0D．eq\f(\r(a),2b)v0知識點(diǎn)3地球同步衛(wèi)星6．關(guān)于“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星，下述說法正確的是()A．已知它的質(zhì)量是1.24t，若將它的質(zhì)量增為2.84t，其同步軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?倍B．它的運(yùn)行速度為7.9km/sC．它可以繞過北京的正上方，所以我國能利用其進(jìn)行電視轉(zhuǎn)播D．它距地面的高度約為地球半徑的5倍，衛(wèi)星的向心加速度約為其下方地面上物體的重力加速度的eq\f(1,36)7．如圖所示，1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星“東方紅一號”，目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行，其軌道近地點(diǎn)高度約為440km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2060km；1984年4月8日成功發(fā)射的“東方紅二號”衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35786km的地球同步軌道上．設(shè)“東方紅一號”在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a1，“東方紅二號”的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3，則a1、a2、a3的大小關(guān)系為()A．a(chǎn)2＞a1＞a3B．a(chǎn)3＞a2＞a1C．a(chǎn)3＞a1＞a2D．a(chǎn)1＞a2＞a3培優(yōu)提能模擬練8．[2024·廣東省佛山市順德區(qū)教學(xué)質(zhì)量檢測一]如圖所示，“羲和號”是我國首顆可24小時全天候?qū)μ栠M(jìn)行觀測的試驗(yàn)衛(wèi)星，該衛(wèi)星繞地球可視為勻速圓周運(yùn)動，軌道平面與赤道平面垂直．衛(wèi)星距離A點(diǎn)的最小距離是517千米，每天繞地球運(yùn)行n圈(n＞1)，下列關(guān)于“羲和號”的說法錯誤的是()A．“羲和號”的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度B．“羲和號”的發(fā)射速度大于第一宇宙速度C．“羲和號”的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星D．“羲和號”的運(yùn)行周期大于地球同步衛(wèi)星9．[2024·湖北省鄂東南教育教學(xué)聯(lián)盟聯(lián)考]2023年5月30日9時31分，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空．從點(diǎn)火發(fā)射到進(jìn)入地球環(huán)繞軌道，神舟十六號需要大約10分鐘的時間．然后，它將在距地面高度約400公里的軌道上做勻速圓周運(yùn)動．下列說法正確的是()A．神舟十六號在軌道上做勻速圓周運(yùn)動時，艙內(nèi)航天員處于完全失重狀態(tài)B．神舟十六號的發(fā)射速度一定大于11.2km/sC．神舟十六號在軌道上做勻速圓周運(yùn)動時的速度應(yīng)大于7.9km/s而小于11.2km/sD．發(fā)射過程中為了保證航天員的安全，航天員需要固定在艙壁，保持頭部朝上來維持大腦供氧10．[2024·江西省上饒市月考]北京時間2023年10月5日上午8時24分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運(yùn)載火箭成功將遙感三十九號衛(wèi)星送入太空．其中遙感三十九號衛(wèi)星的工作軌道高度約為700km，遙感三十九號衛(wèi)星、地球的同步衛(wèi)星和月球繞地球飛行的軌道如圖所示，下列說法正確的是()A．遙感三十九號衛(wèi)星的發(fā)射速度一定小于7.9km/sB．同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球的角速度大C．遙感三十九號衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期大于24hD．所有衛(wèi)星在運(yùn)行軌道上完全失重，重力加速度為零11．[2024·廣東省江門市調(diào)研]2023年8月12日我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了一顆名為陸地探測四號的衛(wèi)星，這是世界上第一顆在同步靜止軌道上運(yùn)行的合成孔徑雷達(dá)(SAR)衛(wèi)星．同步靜止衛(wèi)星的離地高度比近地衛(wèi)星高，下列說法正確的是()A．同步靜止衛(wèi)星可以運(yùn)行在江門市正上方B．同步靜止衛(wèi)星的線速度比近地衛(wèi)星大C．同步靜止衛(wèi)星的周期比近地衛(wèi)星大D．同步靜止衛(wèi)星受到的萬有引力一定比近地衛(wèi)星小

1．答案：D解析：2．答案：BCD解析：因a在地球上，c為地球同步衛(wèi)星，所以a、c角速度相同，由v＝ωr可知c的線速度比a的線速度大，在相同時間的c轉(zhuǎn)過弧長一定比a大，A錯誤；b為近地軌道衛(wèi)星，根據(jù)牛頓第二定律可得Geq\f(Mm,R2)＝mg＝ma，解得a＝g，b的向心加速度近似等于地球表面重力加速度g，B正確；c為地球同步衛(wèi)星，24h內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為2π，則6h內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(π,2)，C正確；由開普勒第三定律eq\f(R3,T2)＝k可知衛(wèi)星的半徑越大，周期越大，所以d的運(yùn)動周期大于c的周期24h，則d的運(yùn)動周期可能是25h，D正確．3．答案：BD解析：由萬有引力提供向心力可知第一宇宙速度v1＝eq\r(\f(GM,R))，根據(jù)萬有引力等于重力得mg＝eq\f(GMm,R2)，聯(lián)立以上兩式可得v1＝eq\r(gR)，將g＝9.8m/s2，R＝6.4×106m代入得v1≈7.9km/s，A錯誤，D正確；由于第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，B正確；由v＝eq\r(\f(GM,r))可得，當(dāng)軌道半徑越大時，其運(yùn)行速度越小，所以第一宇宙速度是衛(wèi)星能繞地球做勻速圓周運(yùn)動的最大速度，C錯誤．4．答案：CD解析：根據(jù)v＝eq\r(\f(GM,r))可知，衛(wèi)星的軌道半徑r越大，即距離地面越遠(yuǎn)，衛(wèi)星的繞行速度越小，v1＝7.9km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的最大運(yùn)行速度，D正確；實(shí)際上，由于人造衛(wèi)星的軌道半徑都大于地球半徑，故衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運(yùn)行時的速度都小于第一宇宙速度，A錯誤；我國發(fā)射的火星探測器，仍在太陽系內(nèi)，所以其發(fā)射速度小于第三宇宙速度，選項B錯誤；第二宇宙速度是在地面附近使物體掙脫地球引力束縛而成為繞太陽運(yùn)行的人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，C正確．5．答案：A解析：設(shè)該星球表面的重力加速度為g，小球落地時間為t，拋出的金屬小球做平拋運(yùn)動，根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律得aR＝eq\f(1,2)gt2，bR＝v0t，聯(lián)立以上兩式解得g＝eq\f(2aveq\o\al(2,0),b2R)，第一宇宙速度即為該星球表面衛(wèi)星的線速度，在星球表面衛(wèi)星的重力充當(dāng)向心力，得mg＝meq\f(v2,R)，所以第一宇宙速度v＝eq\r(gR)＝eq\f(\r(2a),b)v0，A正確．6．答案：D解析：同步衛(wèi)星的軌道是一定的，和同步衛(wèi)星的質(zhì)量沒有關(guān)系，A錯誤；同步衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度7.9km/s，B錯誤；同步衛(wèi)星只能在赤道的上方，不能繞過北京，C錯誤；根據(jù)eq\f(GMm,r2)＝ma，化簡得a＝eq\f(GM,r2)，則a同∶a地＝eq\f(1,（5＋1）2)∶1＝eq\f(1,36)，D正確．7．答案：D解析：由于“東方紅二號”衛(wèi)星是同步衛(wèi)星，則其角速度和赤道上的物體角速度相等，根據(jù)a＝ω2r，r2>r3，則a2>a3；由萬有引力定律和牛頓第二定律得，Geq\f(Mm,r2)＝ma，由題目中數(shù)據(jù)可以得出，r1<r2，則a2<a1；綜合以上分析有，a1>a2>a3，D正確．8．答案：D解析：第一宇宙速度是以地球半徑為軌道半徑的衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的最大環(huán)繞速度，也是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度，因此“羲和號”的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，A正確；因“羲和號”的運(yùn)行軌道半徑大于地球的半徑，所以其發(fā)射速度大于第一宇宙速度，B正確；由牛頓第二定律得Geq\f(Mm,r2)＝ma，解得a＝Geq\f(M,r2)，由題意可知，“羲和號”每天繞地球運(yùn)行n圈（n＞1），因此“羲和號”的運(yùn)行周期小于地球同步衛(wèi)星，根據(jù)開普勒第三定律可知“羲和號”的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑，因此“羲和號”的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星，C正確，D錯誤．9．答案：A解析：神舟十六號在軌道上做勻速圓周運(yùn)動時，萬有引力提供向心力，艙內(nèi)航天員處于完全失重狀態(tài)，A正確；神舟十六號圍繞地球做圓周運(yùn)動，則發(fā)射速度一定大于7.9km/s小于11.2km/s，B錯誤；神舟十六號在軌道上做勻速圓周運(yùn)動時的速度一定小于第一宇宙速度7.9km/s，C錯誤；發(fā)射過程中為了保證航天員的安全，航天員需要固定在座椅上，頭部和身體軸線是保持水平的，面部朝上，D錯誤．10．答案：B解析：7.9km/s是發(fā)射地球人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，即遙感三十九號衛(wèi)星的發(fā)射速度一定不小于7.9km/s，A錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力Geq\f(Mm,r2)＝mrω2得ω＝eq\r(\f(GM,r3))，同步衛(wèi)星的軌道半徑小于月球的軌道半徑，則同步衛(wèi)星的角速度大于月球繞地球運(yùn)動的角速度，B正確；根據(jù)萬有引力提供向心力Geq\f(Mm,r2)＝mreq\f(4π2,T2)得T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))，遙感三十九號的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，即遙感三十九號衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期小于24h，C錯誤；衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時，處于完全失重狀態(tài)，但是重力加速度不為零，D錯誤．11．答案：C解析：地球同步靜止衛(wèi)星必須位于赤道平面，即同步靜止衛(wèi)星不可能運(yùn)行在江門市正上方，A錯誤；根據(jù)萬有引力提供圓周運(yùn)動的向心力有Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，解得v＝eq\r(\f(GM,r))，地球同步