2025年高一物理寒假銜接講練 (人教版)第11講 宇宙航行（學(xué)生版）

第11講宇宙航行模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全梳理（吃透教材）模塊三核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練（4大考點(diǎn)）模塊四小試牛刀過(guò)關(guān)測(cè)1．知道三個(gè)宇宙速度的含義和數(shù)值，會(huì)計(jì)算第一宇宙速度.2.掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、加速度與軌道半徑的關(guān)系.3.理解近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的區(qū)別，掌握衛(wèi)星的變軌問(wèn)題.知識(shí)點(diǎn)1宇宙速度數(shù)值意義第一宇宙速度7.9km/s物體在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度第二宇宙速度11.2km/s使物體掙脫地球引力束縛的最小地面發(fā)射速度第三宇宙速度16.7km/s使物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小地面發(fā)射速度知識(shí)點(diǎn)2人造地球衛(wèi)星1．動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)一般情況下可認(rèn)為人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其向心力由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供。2．地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星位于地面上方高度約3.6×104km處,周期等于地球自轉(zhuǎn)周期。其中一種的軌道平面與赤道平面成0度角,運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,稱為靜止衛(wèi)星。具有以下特點(diǎn):(1)軌道平面一定:衛(wèi)星在赤道的正上方,其軌道平面與赤道平面重合。(2)繞行方向一定:和地球自轉(zhuǎn)方向一致。(3)周期一定:和地球自轉(zhuǎn)周期相同,即T=24h。(4)高度一定:位于赤道上方高度約3.6×104km處,距地面高度固定不變。知識(shí)點(diǎn)3人造衛(wèi)星的變軌問(wèn)題衛(wèi)星變軌時(shí)，先是線速度v發(fā)生變化導(dǎo)致需要的向心力發(fā)生變化，進(jìn)而使軌道半徑r發(fā)生變化.如圖所示，圓形軌道1、3與橢圓軌道2相切于Q、P兩點(diǎn).1．當(dāng)衛(wèi)星減速時(shí)，衛(wèi)星所需的向心力Fn在圖示中衛(wèi)星從軌道3上P處變遷到軌道2上，速度關(guān)系：v3>v2．當(dāng)衛(wèi)星加速時(shí)，衛(wèi)星所需的向心力Fn在圖示中衛(wèi)星從軌道1上Q處變遷到軌道2上，速度關(guān)系：v1<v知識(shí)點(diǎn)4雙星及多星模型1．雙星系統(tǒng)雙星系統(tǒng)由兩個(gè)星體構(gòu)成，其中每個(gè)星體的直徑都遠(yuǎn)小于它們間的距離，一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠(yuǎn)，可以作為孤立系統(tǒng)處理.它們繞其連線上的某固定點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).雙星具有以下特點(diǎn)：(1)由于雙星和該固定點(diǎn)總保持三點(diǎn)共線，所以雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度和周期分別相同.(2)由于每顆星的向心力都是由雙星間相互作用的萬(wàn)有引力提供的，因此大小必然相等.(3)軌道半徑與質(zhì)量的關(guān)系根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，有Gm1m2L2=m12．三星系統(tǒng)宇宙中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)(可忽略其他星體對(duì)它們的引力作用)的三顆星組成的三星系統(tǒng).已觀測(cè)到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)主要有兩種基本的構(gòu)成形式：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為R?的圓軌道上運(yùn)動(dòng)；另一種是三顆星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，并沿外接于等邊三角形的圓軌道運(yùn)動(dòng).如圖甲和乙所示(設(shè)每顆星體的質(zhì)量均為m).(1)對(duì)第一種形式中A而言，B、C對(duì)A的萬(wàn)有引力提供A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則有G(2)對(duì)第二種形式中A而言，B、C對(duì)A的萬(wàn)有引力的合力提供A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則有Gm2r2cos考點(diǎn)一宇宙速度1．（23-24高一下·北京海淀·期末）如圖所示，牛頓在他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中說(shuō)到：把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也就一次比一次遠(yuǎn)；拋出速度足夠大時(shí)，物體就不會(huì)落回地面，而是成為人造地球衛(wèi)星?？烧J(rèn)為山的高度遠(yuǎn)小于地球的半徑，不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是（）A．對(duì)于那些拋出后可以落回地面的物體，無(wú)論拋出速度是多大，落地時(shí)間都一樣B．圖中圓軌道對(duì)應(yīng)的拋出速度近似等于第一宇宙速度C．若拋出的速度大于第一宇宙速度，則物體在之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將無(wú)法返回山頂D．若拋出的速度大于第二宇宙速度，則物體被拋出后可能繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)2．（23-24高一下·河北·期末）宇宙速度是從地球表面向宇宙空間發(fā)射人造地球衛(wèi)星、行星際和恒星際飛行器所需的最低速度．下列關(guān)于宇宙速度的說(shuō)法正確的是（

）A．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度B．若飛行器的發(fā)射速度大于第二宇宙速度，則飛行器將繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)C．若飛行器的發(fā)射速度大于第三宇宙速度，則飛行器將繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)D．衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的速率可能大于第一宇宙速度3．（23-24高二下·安徽阜陽(yáng)·期末）2024年3月20日8時(shí)31分，探月工程四期“鵲橋二號(hào)”中繼星由長(zhǎng)征八號(hào)遙三運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射升空，該衛(wèi)星經(jīng)地一月轉(zhuǎn)移軌道逐步送入穩(wěn)定橢圓環(huán)月軌道，后經(jīng)點(diǎn)火減速進(jìn)入離月球表面高度為h的圓軌道運(yùn)行。已知月球半徑為R，月球表面重力加速度大小為g月，下列說(shuō)法正確的是（）A．該衛(wèi)星的發(fā)射速度應(yīng)大于11.2km/sB．該衛(wèi)星在圓軌道運(yùn)行的角速度大小為C．該衛(wèi)星在圓軌道運(yùn)行的向心加速度大小為D．該衛(wèi)星在橢圓環(huán)月軌道的周期小于在圓軌道的周期考點(diǎn)二同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星的相關(guān)計(jì)算4．（23-24高一下·江蘇常州·期末）2024年1月18日，我國(guó)成功完成了天舟七號(hào)貨運(yùn)飛船與空間站的對(duì)接，形成的組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，離地面高度約400km；地球同步衛(wèi)星離地面高度約為36000km。下列說(shuō)法正確的是（）A．組合體中的貨物處于超重狀態(tài)B．組合體的運(yùn)行速度略小于7.9km/sC．地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度略大于7.9km/sD．組合體的加速度比地球同步衛(wèi)星的小5．（23-24高一下·重慶沙坪壩·期末）如圖所示，a為地球赤道上的物體、b為離地心距離約為的衛(wèi)星、c為同步衛(wèi)星，b、c沿相同方向繞地球運(yùn)動(dòng)．已知同步衛(wèi)星c離地心距離約為，R為地球半徑。某一時(shí)刻b、c剛好位于a的正上方，從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)24小時(shí)，a、b、c的大致位置是（）A． B．C． D．6．（23-24高一下·北京懷柔·期末）如圖，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過(guò)程中，衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ，然后在Q點(diǎn)通過(guò)改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道Ⅱ。則下列說(shuō)法正確的是（）A．在軌道Ⅱ上，衛(wèi)星的運(yùn)行速度大于7.9km/sB．在軌道Ⅰ上，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度小于在Q點(diǎn)的速度C．衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過(guò)加速由軌道Ⅰ進(jìn)入軌道ⅡD．衛(wèi)星從軌道Ⅰ經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度小于它從軌道Ⅱ經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度考點(diǎn)三雙星（多星）問(wèn)題7．（23-24高一下·河北秦皇島·期末）研究團(tuán)隊(duì)近期發(fā)現(xiàn)了一個(gè)距離地球約2760光年、以20．5分鐘為公轉(zhuǎn)周期飛速繞轉(zhuǎn)的雙星系統(tǒng)，該雙星系統(tǒng)由白矮星和熱亞矮星組成。如圖所示，熱亞矮星A、白矮星B均以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，熱亞矮星A的球心到點(diǎn)的距離為，白矮星B的球心到點(diǎn)的距離為，兩星球之間的距離保持不變。兩星球均可視為質(zhì)點(diǎn)且該雙星系統(tǒng)不受其他星球影響，下列說(shuō)法正確的是（）A．熱亞矮星A、白矮星B的角速度之比等于B．熱亞矮星A、白矮星B的線速度之比等于C．熱亞矮星A、白矮星B的向心力大小之比等于D．熱亞矮星A、白矮星B的向心加速度大小之比等于8．（23-24高一下·河南三門峽·期末）在銀河系中，雙星的數(shù)量非常多，研究雙星，對(duì)于了解恒星形成和演化過(guò)程的多樣性有重要的意義。由A、B兩顆恒星組成的雙星系統(tǒng)如圖所示，A、B繞其連線上的一點(diǎn)O做圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得A、B兩顆恒星間的距離為L(zhǎng)，恒星A的周期為T，恒星A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度是恒星B的2倍，已知萬(wàn)有引力常量為G，忽略其他星球?qū)、B的影響，則下列說(shuō)法正確的是（）A．恒星B的周期為 B．A、B兩顆恒星質(zhì)量之比為C．恒星A的線速度是恒星B的4倍 D．A、B兩顆恒星質(zhì)量之和為9．（23-24高一下·湖北咸寧·期末）《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》曾報(bào)道天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了2例來(lái)自黑洞—中子星并合的引力波事件。質(zhì)量較大的天體為黑洞，質(zhì)量較小的天體是中子星，在一段較長(zhǎng)時(shí)間，這兩顆相距較近的天體，在相互間萬(wàn)有引力的作用下，繞連線上某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。對(duì)于黑洞—中子星構(gòu)成的雙星，下列說(shuō)法中正確的是（

）A．兩顆天體中質(zhì)量大的黑洞動(dòng)能較小 B．黑洞做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度較大C．中子星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力較小 D．兩顆天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相等考點(diǎn)四衛(wèi)星變軌問(wèn)題10．（23-24高一下·江西·期末）“天舟六號(hào)”貨運(yùn)飛船于北京時(shí)間2023年5月11日5時(shí)16分成功對(duì)接于空間站“天和”核心艙后向端口。已知“天舟六號(hào)”貨運(yùn)飛船現(xiàn)在離地大約400km。下列說(shuō)法正確的是（）A．“天舟六號(hào)”貨運(yùn)飛船中的貨物處于平衡狀態(tài)B．在稀薄空氣阻力的影響下，若無(wú)動(dòng)力補(bǔ)充，“天舟六號(hào)”貨運(yùn)飛船速度會(huì)越來(lái)越大C．在“天舟六號(hào)”貨運(yùn)飛船中不能用水銀氣壓計(jì)測(cè)艙內(nèi)氣壓D．“天舟六號(hào)”減速可與更高的同步衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)對(duì)接11．（23-24高二下·廣東揭陽(yáng)·期末）2024年4月26日，神舟十八號(hào)載人飛船與天宮空間站成功對(duì)接．空間站運(yùn)行在距離地面340~370千米的軌道上，對(duì)接前，神舟十八號(hào)與空間站運(yùn)行在同一軌道的前后位置上。下列關(guān)于飛船和空間站的說(shuō)法正確的是（

）A．神舟十八號(hào)通過(guò)加速即可趕上空間站B．空間站繞地球運(yùn)行的速度大于7.9km/sC．飛船和空間站里的航天員不受重力作用D．空間站的公轉(zhuǎn)周期小于24h12．（23-24高二下·廣西南寧·期末）2024年3月20日，鵲橋二號(hào)中繼星成功發(fā)射升空，為嫦娥六號(hào)在月球背面的探月任務(wù)提供地月間中繼通訊。如圖，鵲橋二號(hào)采用周期為24的環(huán)月橢圓凍結(jié)軌道，近月點(diǎn)為A，遠(yuǎn)月點(diǎn)為B，CD為橢圓軌道的短軸，下列說(shuō)法正確的是（）A．鵲橋二號(hào)在地球表面附近的發(fā)射速度大于11.2km/sB．鵲橋二號(hào)在A點(diǎn)的加速度大于B點(diǎn)的加速度C．鵲橋二號(hào)從C經(jīng)B到D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為12hD．鵲橋二號(hào)在C、D兩點(diǎn)的速度方向垂直于其與月心的連線一、單選題1．（24-25高三上·江蘇南京·階段練習(xí)）2024年華為隆重推出搭載我國(guó)自主研發(fā)的麒麟9010s芯片的Mate70手機(jī)，該手機(jī)可以與地球靜止軌道衛(wèi)星“天通一號(hào)01”實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信。已知地球半徑為R，“天通一號(hào)01”離地高度約為6R，以下關(guān)于該衛(wèi)星的說(shuō)法正確的是（）A．“天通一號(hào)01”衛(wèi)星在地球同步軌道上處于平衡狀態(tài)B．“天通一號(hào)01”衛(wèi)星的發(fā)射速度小于近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度C．若地球自轉(zhuǎn)加快，“天通一號(hào)01”衛(wèi)星為保持與地面同步，軌道高度應(yīng)降低D．“天通一號(hào)01”衛(wèi)星的加速度約為靜止在赤道上物體加速度的6倍2．（24-25高二上·浙江·期中）華為衛(wèi)星通話是華為推出的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，該技術(shù)可以通過(guò)部署在地球靜止衛(wèi)星軌道上的多顆“天通一號(hào)”系列衛(wèi)星與外界進(jìn)行聯(lián)系。“天通一號(hào)”系列衛(wèi)星均位于36000公里的地球同步軌道，單顆衛(wèi)星可以覆蓋地球的面積三分之一，其離地高度約為地球半徑的5倍。關(guān)于該系列衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是（）A．“天通一號(hào)”系列衛(wèi)星與赤道上待發(fā)射的衛(wèi)星速率相等B．“天通一號(hào)”系列衛(wèi)星質(zhì)量越大周期越小C．為了實(shí)現(xiàn)全球通信，至少需要部署三顆衛(wèi)星D．“天通一號(hào)”系列衛(wèi)星的向心加速度約為地表重力加速度3．（23-24高一下·江蘇·期中）我國(guó)首個(gè)獨(dú)立火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”已于2021年5月15日成功著陸火星表面，對(duì)我國(guó)持續(xù)推進(jìn)深空探測(cè)、提升國(guó)家軟實(shí)力和國(guó)際影響力具有重要意義。假設(shè)火星是質(zhì)量分布均勻的球體，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G，則（）A．火星密度為B．此探測(cè)器的發(fā)射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間C．火星赤道表面重力加速度為D．一個(gè)質(zhì)量為m的物體分別靜止在火星兩極和赤道時(shí)對(duì)地面的壓力的差值為4．（2024·河南新鄉(xiāng)·一模）隨著中國(guó)航天科技的飛躍發(fā)展，中國(guó)宇航員將登上月球。假設(shè)宇航員登月后，在月面做了一個(gè)自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，將一小球由靜止釋放，經(jīng)過(guò)一小段時(shí)間t，小球的速度大小為v0，已知月球的第一宇宙速度大小為nv0，引力常量為G，一探測(cè)器在離月面的高度為月球半徑倍的軌道上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．月面的重力加速度大小為B．探測(cè)器的線速度大小為C．月球的半徑為D．月球的密度為5．（24-25高二上·浙江·階段練習(xí)）2024年11月4日1時(shí)24分，神舟十八號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸，神舟十八號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。若簡(jiǎn)化其返回地球過(guò)程為如右圖所示。飛船先在軌道Ⅲ上勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)通過(guò)點(diǎn)火變軌到軌道Ⅱ，穩(wěn)定運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)再次變軌到軌道Ⅰ。則下列說(shuō)法正確的是（

）A．從軌道Ⅲ變軌到軌道Ⅱ需要點(diǎn)火加速B．軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的向心加速度等于軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的向心加速度C．軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度大于軌道Ⅲ上經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度D．軌道Ⅱ的周期與軌道Ⅲ的周期之比等于二、多選題6．（23-24高一下·河北保定·期末）如圖是嫦娥六號(hào)探測(cè)器成功實(shí)施近月制動(dòng)后變軌示意圖，它先進(jìn)入近月點(diǎn)高度200km、遠(yuǎn)月點(diǎn)高度8600km、周期12小時(shí)的大橢圓環(huán)月軌道，然后進(jìn)入近月點(diǎn)高度200km遠(yuǎn)月點(diǎn)高度2200km的橢圓停泊軌道，最后進(jìn)入高度約200km的圓軌道。已知月球半徑約為1800km，則嫦娥六號(hào)探測(cè)器（）A．離開(kāi)地球的發(fā)射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間B．在大橢圓軌道經(jīng)過(guò)近月點(diǎn)的加速度大于橢圓停泊軌道經(jīng)過(guò)近月點(diǎn)的加速度C．橢圓停泊軌道的運(yùn)行周期約為4小時(shí)D．圓軌道的運(yùn)行周期約為1小時(shí)7．（2024·重慶·模擬預(yù)測(cè)）吸血鬼恒星是一種理論上的天體，它通過(guò)從伴星吸取物質(zhì)來(lái)維持自身的光和熱。這種恒星通常處于雙星系統(tǒng)中，吸血鬼恒星通過(guò)這種方式獲得額外的物質(zhì)，從而延長(zhǎng)自己的壽命。這種現(xiàn)象在天文學(xué)中被稱為質(zhì)量轉(zhuǎn)移或吸積過(guò)程。假設(shè)兩恒星中心之間的距離保持不變，忽略因熱核反應(yīng)和輻射等因素導(dǎo)致的質(zhì)量虧損，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間演化后，則（）A．兩恒星的周期不變 B．兩恒星的軌道半徑保持不變C．吸血鬼恒星的線速度增大 D．伴星的線速度增大8．（24-25高三上·福建廈門·期中）北京時(shí)間2020年11月24題時(shí)30分，長(zhǎng)征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空，嫦娥五號(hào)順利發(fā)射。如圖所示，經(jīng)多次變軌修正之后，“著陸器、上升器組合體”降落月球表面。下列正確的是（）A．在地球上的發(fā)射速度一定大于第一宇宙速度B．在P點(diǎn)由軌道1進(jìn)入軌道2需要瞬間點(diǎn)火加速C．在軌道1的運(yùn)行周期小于軌道2的運(yùn)行周期D．經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度三、填空題9．（23-24高一下·上海黃浦·期中）我國(guó)自主研制的首艘貨運(yùn)飛船“天舟一號(hào)”發(fā)射升空后，與已經(jīng)在軌運(yùn)行的“天宮二號(hào)”成功對(duì)接形成組合體，在距地面高度為h的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，引力常量為G，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。則地球質(zhì)量為，組合體運(yùn)動(dòng)的角速度大小為。10．（23-24高一下·山西大同·階段練習(xí)）如圖所示，A、B、C是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的三顆人造地球衛(wèi)星，它們軌道半徑的關(guān)系為rA＝rB<rC，它們的線速度關(guān)系vAvC（選填“小于”、“等于”、“大于”），他們的周期關(guān)系TBTC（選填“小于”、“等于”、“大于”）11．（23-24高一下·福建三明·期末）雙星系統(tǒng)由兩顆相距較近的恒星組成，每個(gè)恒星的直徑遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠(yuǎn)離其他天體。如圖所示，兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬(wàn)有引力作用下，繞連線上的O點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)測(cè)得兩顆星之間的距離為L(zhǎng)，質(zhì)量之比為。則、做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比；向心加速度之比。12．（24-25高三上·福建廈門·階段練習(xí)）如圖所示，同步衛(wèi)星的運(yùn)行速率為，向心加速度為，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為，第一宇宙速度為，已知同步衛(wèi)星的軌道半徑為r，地球半徑為R，則；（用r和R表示）。四、解答題13．（24-