專題11-月球探測-高考物理萬有引力與航天常用模型(原卷版)

高考物理《萬有引力與航天》常用模型最新模擬題精練專題11.月球探測一．選擇題 1．.(2022年福建漳州七校聯(lián)考)嫦娥五號返回器從月球歸來初入大氣層時的速度可以接近第二宇宙速度，為避免高速帶來的高溫過載風險，采用了“半彈道跳躍式返回”減速技術(shù)。如圖所示，返回器從a點第一次進入大氣層，調(diào)整返回器姿態(tài)，使其經(jīng)b點升高，再從c點“跳”出大氣層，在太空中瀟灑地打個“水漂”，升高到距地面高度為h的d點后，再次從e點進入大氣層返回地球。假設返回器從c到e的過程為無動力飛行。已知地球表面重力加速度為g，地球的半徑為R，引力常量為G。結(jié)合以上信息，下列說法正確的是（）A.從a點到c點的過程中，返回器機械能守恒 B.在d點，返回器的速度大于第一宇宙速度C.在d點，返回器的加速度大小為 D.在e點返回器處于超重狀態(tài)2．(2022福建南平聯(lián)考)如圖所示，月球探測器在一個環(huán)繞月球的橢圓軌道上運行，周期為，飛行一段時間后實施近月制動，進入距月球表面高度為的環(huán)月圓軌道，運行周期為。月球的半徑為。下列說法正確的是（）A．根據(jù)題中數(shù)據(jù)，無法求出月球探測器的質(zhì)量B．探測器在橢圓軌道遠月點的速度大于近月點的速度C．橢圓軌道的半長軸為D．探測器在橢圓軌道上運行的最大速度為3．（2021天津和平區(qū)期末）2020年11月24日凌晨，嫦娥5號探測器發(fā)射成功，開啟了探月工程難度最大的階段.某研究小組的同學們在網(wǎng)上查閱了關(guān)于月球的信息：地球半徑約是月球半徑的倍，地球質(zhì)量約是月球質(zhì)量的倍.借助所學知識，可以對繞月飛行的有關(guān)規(guī)律做出如下推斷（）A.月球表面的重力加速度大于地球表面重力加速度B.飛船繞月球表面做圓周運動的周期是繞地球表面運動周期的倍C.月球的第一宇宙速度大于D.探測器在月球表面受到的萬有引力等于在地球表面所受的萬有引力4.(2021江西南昌一模)2020年12月17日，我國自主研發(fā)的探月工程嫦娥五號探測器在月球表面挖取2千克重的月壤樣本后成功返回地球，完成了我國迄今為止最為復雜的航天任務，標志著我國的航天技術(shù)處于世界巔峰水平。隨著人類航天技術(shù)的進步，未來會有越來越多的其它星球的物質(zhì)被運回地球，假設最終使得地球的質(zhì)量逐漸增大，而月球的質(zhì)量保持不變且只考慮地月間的萬有引力，下列說法正確的是（）A.月球受到地球的引力將逐漸變小 B.月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑將逐漸變小C.月球繞地球公轉(zhuǎn)的線速度將逐漸變大 D.月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期將逐漸變大5.（2021廣東惠州第三次調(diào)研）“嫦娥五號”月球探測器實現(xiàn)了人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察。“嫦娥五號”月球探測器在月球上空巡視可看成勻速圓周運動，其軌道半徑為r,運動周期為T.已知地球質(zhì)量為M1、半徑為R1、表面的重力加速度為g，月球質(zhì)量為M2、半徑為R2，兩者均可視為質(zhì)量分布均勻的球體。則月球表面的重力加速度為A．B．C．D.6．（2021高考二輪驗收評估模擬）2019年1月3日，“嫦娥四號”月球探測器順利著陸在月球背面，成為人類首顆軟著陸月背的探測器．著陸前，探測器先在距月面高度約為100km的環(huán)月段圓軌道Ⅰ上運行；然后在A點實施變軌，使運行軌道變?yōu)檫h月點A高度約為100km，近月點P高度約為15km的環(huán)月段橢圓軌道Ⅱ；再在P點實施制動，降落到月球上．設“嫦娥四號”在軌道Ⅰ和軌道Ⅱ上運動時，只受到月球的萬有引力，下列說法正確的是()A．“嫦娥四號”在實施制動減速下降階段，其機械能減小B．“嫦娥四號”探測器的發(fā)射速度大于地球的第二宇宙速度C．“嫦娥四號”在地月轉(zhuǎn)移段上經(jīng)過A點的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A點的速度D．若已知引力常量、“嫦娥四號”在軌道Ⅰ的運動半徑和周期，則可算出月球的質(zhì)量7.（2020江蘇高考仿真模擬3）2018年12月8日發(fā)射成功的嫦娥四號探測器經(jīng)過約110小時奔月飛行，到達月球附近，成功實施近月制動，順利完成“太空剎車”，被月球捕獲并順利進入環(huán)月軌道。若將發(fā)射過程簡化如下：探測器從地球表面發(fā)射后，進人地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過M點時變軌進入距離月球表面100km的圓形軌道I，在軌道I上經(jīng)過P點時再次變軌進入橢圓軌道Ⅱ，之后將擇機在Q點著陸月球表面。下列說法正確的是（）圖A．“嫦娥四號”在軌道Ⅰ上的速度小于月球的第一宇宙速度圖B．“嫦娥四號”沿軌道Ⅱ運行時，在P點的加速度大于在Q點的加速度C．“嫦娥四號”沿軌道Ⅱ運行的周期大于沿軌道I運行的周期D．“嫦娥四號”在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過M點的動能大于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M點的動能8.（2021北京海淀一模）2020年12月17日凌晨，嫦娥五號返回器在我國內(nèi)蒙古中部四子王旗著陸場成功著陸，這一事件標志著我國首次月球采樣任務取得圓滿成功。此次任務中，為了節(jié)省燃料、保證返回器的安全，也為之后的載人登月返回做準備，返回器采用了半彈道跳躍返回方式，具體而言就是返回器先后經(jīng)歷兩次“再入段”，利用大氣層減速。返回器第一次再入過程中，除受到大氣阻力外還會受到垂直速度方向的大氣升力作用，使其能再次跳躍到距地面高度120km以上的大氣層，做一段跳躍飛行后，又再次進入距地面高度120km以下的大氣層，使再入速度達到安全著陸的要求。這一返回過程如圖10所示。若不考慮返回器飛行中質(zhì)量的變化，從以上給出的信息，可以判斷下列說法中正確的是A．若沒有大氣層的減速作用，返回器返回著陸點時的速度等于第一宇宙速度B．返回器在第一次再入段，經(jīng)過軌道最低點前已開始減速C．返回器在第一次再入段，經(jīng)過軌道最低點時所受大氣升力與萬有引力大小相等D．返回器從第一次再入至著陸過程中與大氣摩擦產(chǎn)生的熱量等于其第一次再入時的動能9..（2021遼寧模擬預測12）我國月球探測計劃嫦娥工程已經(jīng)啟動，“嫦娥1號”探月衛(wèi)星也已發(fā)射。設想嫦娥1號登月飛船貼近月球表面做勻速圓周運動，飛船發(fā)射的月球車在月球軟著陸后，自動機器人在月球表面豎直向上以初速度v0拋出一個小球，測得小球經(jīng)時間t落回拋出點，已知該月球半徑為R，萬有引力常量為G，月球質(zhì)量分布均勻，則月球的質(zhì)量為（）A． B． C． D．10.（2021東北三省四市教研聯(lián)合體模擬）2020年11月24日“嫦娥五號”月球探測器發(fā)射，12月1日成功著陸月球正面預選區(qū)。著陸月球前，探測器先在圓軌道I上環(huán)月飛行；然后在A點實施變軌，使運行軌道變?yōu)榄h(huán)月橢圓軌道II；最后在近月點P實施制動下降，降落到月球上。設“嫦娥五號”在軌道I和II上運動時，僅受到月球的萬有引力作用。已知引力常量為G，以下說法正確的是（）A.若已知探測器在軌道I運動的半徑和周期，則可求出月球的質(zhì)量B.在軌道II上A點加速度大于在軌道I上A點時的加速度C.在軌道II運行經(jīng)過A點時的速度等于沿軌道I運行經(jīng)過A點時的速度D.沿軌道II運行的周期大于沿軌道I運行的周期11.（2021廣東模擬）2020年12月17日，嫦娥五號成功返回地球，創(chuàng)造了我國到月球取土的偉大歷史。如圖所示，嫦娥五號取土后，在P處由圓形軌道Ⅰ變軌到橢圓軌道Ⅱ，以便返回地球。下列說法正確的是（）A.嫦娥五號在軌道Ⅰ和Ⅱ運行時均超重B.嫦娥五號在軌道Ⅰ和Ⅱ運行時機械能相等C.嫦娥五號在軌道Ⅰ和Ⅱ運行至P處時速率相等D.嫦娥五號在軌道Ⅰ和Ⅱ運行至P處時加速度大小相等12．（2021四川綿陽三模）2020年12月17日凌晨，嫦娥五號成功著陸在內(nèi)蒙古四子王旗，標志著我國首次月球采樣返回任務圓滿完成。若嫦娥五號在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動的周期為T1,在月球表面附近繞月球做勻速圓周運動的周期為T2,則地球與月球的平均密度之比為A.B.C.D.13.（2021寧夏銀川模擬）嫦娥五號（chang’e5）由國家航天局組織實施研制，是中國首個實施無人月面取樣返回的月球探測器，為中國探月工程本階段的收官之戰(zhàn)。已知登月探測器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運行，然后經(jīng)過一系列過程，在理月面4m高處做一次懸停（可認為是相對于月球靜止）；最后關(guān)閉發(fā)動機，探測器自由下落，取樣后再擇機返回地球。已知探測器的質(zhì)量約為8.2×103kg，地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為月球半徑的3.7倍，地球表面的重力加速度大小約為9.8m/s2。則此探測器A．在著陸前的瞬間，速度大小約為8.9m/sB．懸停時受到的反沖作用力約為8.0×104NC．從離開近月圓軌道到著陸這段時間內(nèi)，機械能守恒D．在近月圓軌道上運行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的線速度14.（2021廣州一模）我國于2020年11月24日發(fā)射的嫦娥五號月球探測器成功實施無人月面取樣返回。已知地球的質(zhì)量為M1、表面的重力加速度大小為g1、半徑為R1、第一宇宙速度為v1，月球的質(zhì)量為M2、表面的重力加速度大小為g2、半徑為R2、月球探測器近月環(huán)繞速度為v2,則v1與v2之比為A.B.C.D.15.（2021山西太原期末）嫦娥五號返回器帶著月壤初入大氣層時，速度高達11km/s為利用大氣層多次減速，采用了跳躍式返回技術(shù)——太空“打水漂”。如圖，虛線球面為大氣層的邊界，返回器從a點無動力滑入大氣層，然后經(jīng)b點從c點“跳”出，到達最遠的d點后以7.9km/s的速度從e點二次進入大氣層。已知d離地面高h，地球質(zhì)量為M、半徑為R，引力常量為G，不考慮其他變化，則返回器（）A.在b點的機械能小于在c點的機械能B.在d點加速度的大小為C.在d點速度的大小為D.在c、e兩點的動能相等16.（2021遼寧適應性考試）“嫦娥五號”探測器繞月球做勻速圓周運動時，軌道半徑為r，速度大小為v。已知月球半徑為R，引力常量為G，忽略月球自轉(zhuǎn)的影響。下列選項正確的是（）A.月球平均密度為B.月球平均密度為C.月球表面重力加速度為D.月球表面重力加速度為17.（2021遼寧撫順重點高中期末）2020年11月24日，“嫦娥五號”月球探測器發(fā)射成功，這是我國首次執(zhí)行月球采樣返回任務，也是迄今為止我國執(zhí)行的最為復雜的航天任務?！版隙鹞逄枴碧綔y器由四大部分組成：軌道器、著陸器、上升器和返回器。下列說法正確的是（）A．軌道器駐留在繞月軌道上，其速度大于月球的第一宇宙速度B．著陸器在靠近月球表面時需要啟動反推火箭徐徐降落以實現(xiàn)軟著陸，在軟著陸的過程中其機械能減小C．上升器以著陸器作為發(fā)射架，從月面上加速起飛，這時月壤樣品處于失重狀態(tài)D．返回器在回到與軌道器相同的繞月軌道后，可以直接加速，實現(xiàn)與軌道器的對接18．[2021·遼寧沈陽鐵路實驗中學月考]“嫦娥四號”月球探測器于2018年12月8日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長征三號乙運載火箭發(fā)射成功．“嫦娥四號”經(jīng)歷地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行，最終實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察．已知地球質(zhì)量為M1、半徑為R1、地球表面的重力加速度為g，月球質(zhì)量為M2、半徑為R2，兩者均可視為質(zhì)量分布均勻的球體．則下列說法正確的是()A．月球表面的重力加速度為eq\f(M2g,M1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R2,R1)))2B．探測器在月面行走時，探測器內(nèi)的儀器處于完全失重狀態(tài)C．月球的第一宇宙速度為R1eq\r(\f(M2g,M1R2))D．“嫦娥四號”環(huán)月飛行的最小周期為2πeq\r(\f(M1R\o\al(3,2),M2gR\o\al(2,1)))19.（2020年5月北京朝陽模擬）中國探月工程三期主要實現(xiàn)采樣返回任務，部分過程可簡化如下：探測器完成樣本采集后從月球表面升空，沿橢圓軌道在遠月點與繞月圓軌道飛行的嫦娥五號完成對接。已知月球半徑約為地球半徑的1/4，月球質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/100，地球表面的重力加速度g=10m/s2。下列說法正確的是（）A．探測器從月球表面發(fā)射時的速度至少為7.9km/sB．對接前嫦娥五號飛行的加速度小于1.6m/s2C．若對接后嫦娥五號在圓軌道上運行，則其速度比對接前的大D．對接前探測器在橢圓軌道上運行的周期大于嫦娥五號的運行周期20.（2020江蘇高考仿真模擬3）2018年12月8日發(fā)射成功的嫦娥四號探測器經(jīng)過約110小時奔月飛行，到達月球附近，成功實施近月制動，順利完成“太空剎車”，被月球捕獲并順利進入環(huán)月軌道。若將發(fā)射過程簡化如下：探測器從地球表面發(fā)射后，進人地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過M點時變軌進入距離月球表面100km的圓形軌道I，在軌道I上經(jīng)過P點時再次變軌進入橢圓軌道Ⅱ，之后將擇機在Q點著陸月球表面。下列說法正確的是（）A．“嫦娥四號”在軌道Ⅰ上的速度小于月球的第一宇宙速度B．“嫦娥四號”沿軌道Ⅱ運行時，在P點的加速度大于在Q點的加速度C．“嫦娥四號”沿軌道Ⅱ運行的周期大于沿軌道I運行的周期D．“嫦娥四號”在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過M點的動能大于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M點的動能21.（2020河南南陽期末）按照我國月球探測活動計劃，在第一步“繞月”工程圓滿完成各項目標和科學探測任務后，第二步是“落月”工程，該計劃已在2013年之前完成。設月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0，飛船沿距月球表面高度為3R的圓形軌道I運動，到達軌道的A點時點火變軌進入橢圓軌道Ⅱ，到達軌道的近月點B時再次點火進入月球近月軌道Ⅲ繞月球做圓周運動。則（）A.飛船在軌道1上運行的線速度大小為v=

B.飛船在A點變軌時動能增大

C.飛船在軌道Ⅲ繞月球運動一周所需的時間為T=2π

D.飛船從A到B運行的過程中機械能增加22．（2020江蘇高考仿真模擬2）如圖所示，“嫦娥四號”由地面發(fā)射后進入地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)多次變軌最終進入距離月球表面100公里、周期為118分鐘的圓軌道Ⅲ，此后在該軌道再次成功實施變軌控制，順利進入預定的著陸準備軌道，并于2019年1月3日成功著陸在月球背面的艾特肯盆地馮.卡門撞擊坑的預選著陸區(qū)，自此中國成為全球首個在月球背面著陸的國家。不計四號衛(wèi)星的質(zhì)量變化，下