宇宙航行提高優(yōu)化（含答案）

7.4宇宙航行提高優(yōu)化（含答案）

一、單選題

1.地球赤道上有一物體隨地球自轉(zhuǎn)，其所受的向心力為片，向心加速度為4,線(xiàn)速度為W，角速度為例；

繞地球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星（高度忽略），所受的向心力為心，向心加速度為出，線(xiàn)速度為嶺，

角速度為。2；地球的同步衛(wèi)星所受的向心力為尸3,向心加速度為的，線(xiàn)速度為匕，角速度為。3；地球表面

的重力加速度為g,第一宇宙速度為V,假設(shè)三者質(zhì)量相等，則（）

A.Ft=F2>F3B.at<a3<a2=gC.vl（v2=v）v3D.<0,<<a3<a>2

2.北京時(shí)間2021年7月29日12時(shí)01分，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征二號(hào)”丁運(yùn)載火箭，成功將“天

繪一號(hào)"04星發(fā)射升空。認(rèn)為衛(wèi)星入軌后繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知引力常量為G,地球的質(zhì)量為M,

衛(wèi)星運(yùn)行的周期為T(mén),則根據(jù)以上信息可求得（）

A.衛(wèi)星的質(zhì)量

B.地球表面的重力加速度大小

C.衛(wèi)星的向心加速度大小

D.衛(wèi)星離地的高度

3.“神舟十二號(hào)”即將返航，其與“天和核心艙”組成的中國(guó)空間站組合體目前正在低于地球同步衛(wèi)星的

軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間心小于其運(yùn)動(dòng)周期）內(nèi)，組合體沿軌道飛過(guò)的弧長(zhǎng)為s,引力常量為

G,則下列說(shuō)法正確的是（）

A.組合體運(yùn)行時(shí)的線(xiàn)速度大于第一宇宙速度

B.組合體的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度

C.組合體繞地球運(yùn)行的周期小于24小時(shí)

D.組合體的質(zhì)量為國(guó)

Gt2

4.如圖所示，。是靜止在地球赤道地面上的一個(gè)物體，人是與赤道共面的某近地衛(wèi)星，以d均為地球的衛(wèi)

星，其中"是地球的同步衛(wèi)星，以下關(guān)于氏c、d四者的線(xiàn)速度、角速度、周期，以及向心加速度的大

小關(guān)系正確的是（）

尸

A.Va>Vb>Vc>VJB.3">3戶(hù)3(>3C.R<TT?D.aa>ab>ac>ati

5.2019年11月5日01時(shí)43分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，成功發(fā)射第49顆北斗

導(dǎo)航衛(wèi)星，標(biāo)志著北斗三號(hào)系統(tǒng)3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星全部發(fā)射完畢。如圖所示，傾斜地球同步軌道

衛(wèi)星的運(yùn)行軌道面與地球赤道面有夾角，運(yùn)行周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期。傾斜地球同步軌道衛(wèi)星正常運(yùn)行，

則下列說(shuō)法正確的是（）

A.此衛(wèi)星相對(duì)地面靜止

B.如果有人站在地球赤道的地面上，此人的向心加速度比此衛(wèi)星的向心加速度大

C.此衛(wèi)星的發(fā)射速度小于地球的第一宇宙速度

D.此衛(wèi)星軌道正下方某處的人用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)，可能會(huì)一天看到兩次此衛(wèi)星

6.2021年5月15日，“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星北半球?yàn)跬邪钇皆哪喜款A(yù)選區(qū)域成功軟著陸，著陸后在

火星表面以極慢的速度運(yùn)動(dòng)。烏托邦平原為火星上最大的平原，其中央位置為（49.7°N,118°E）O已知火星

的自轉(zhuǎn)和地球十分相似，自轉(zhuǎn)一周為24小時(shí)37分，火星赤道半徑為3395km,火星表面的重力加速度約為

3.72m次；“祝融號(hào)”總質(zhì)量約240kg。則“祝融號(hào)”火星車(chē)在隨火星自轉(zhuǎn)時(shí)所需要的向心力大小最接近下

列哪個(gè)值（）

A.3NB.30NC.890ND.540N

7.我國(guó)已發(fā)射一顆繞月球運(yùn)行的探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”。設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面。已

知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的上，月球的半徑約為地球半徑的5，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s,則

814

該探月衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的速率約為（）

A.0.4km/sB.1.8km/sC.1lkm/sD.36km/s

8.北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱(chēng)為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導(dǎo)航、定位等功能?！氨倍贰毕到y(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星1和2均

繞地心。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑均為「，某時(shí)刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、8兩位置，如圖所

示?若衛(wèi)星均順時(shí)針運(yùn)行，地球表面處的重力加速度為g,地球半徑為R,不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用力。以下

判斷正確的是（）

A.兩顆衛(wèi)星的角速度相同，它們之間的距離為不

B.兩顆衛(wèi)星所受的向心力大小一定相等

C.衛(wèi)星1由位置A運(yùn)動(dòng)到位置B所需的時(shí)間可能為端步

D.如果要使衛(wèi)星2追上衛(wèi)星1,一定要使衛(wèi)星2加速

9.我國(guó)計(jì)劃發(fā)射“人造月亮”，屆時(shí)天空中將會(huì)同時(shí)出現(xiàn)月亮和“人造月亮”，月亮A和“人造月亮”B

繞地球（球心為0）的運(yùn)動(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，設(shè)/BA0=6,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中。的最大正弦值

為P，月亮繞地球運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小和周期分別為也和T”“人造月亮”繞地球運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小和周期

分別為必和不，則（）

B.臺(tái)加尹揚(yáng)

V,17；1

c丁77于加D?七點(diǎn)尹后

10.2021年6月17日，神舟十二號(hào)載人飛船在酒泉成功發(fā)射，并進(jìn)入預(yù)定軌道，順利將聶海勝、劉伯明、

湯洪波3名航天員送入太空，飛船入軌后，按照預(yù)定程序，與天和核心艙進(jìn)行自主快速交會(huì)對(duì)接.對(duì)接前，

神舟十二號(hào)和天和核心艙在軌運(yùn)動(dòng)的情形如圖甲所示，對(duì)接時(shí)的情形如圖乙所示，則下列說(shuō)法不正確的是

甲乙

A.甲圖中，A是神舟十二號(hào)，8是天和核心艙

B.甲圖中，A的加速度比8的加速度大

C.乙圖中，對(duì)接時(shí)，神舟十二號(hào)的速度比在甲圖中在軌運(yùn)行時(shí)速度大

D.乙圖中，對(duì)接時(shí)，神舟十二號(hào)的機(jī)械能比在甲圖中在軌運(yùn)行時(shí)機(jī)械能大

11.宇宙中存在一些質(zhì)量相等且離其他恒星較遠(yuǎn)的四顆星組成的四星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對(duì)它們的

引力作用.設(shè)四星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量均為〃?，半徑均為R,四顆星穩(wěn)定分布在邊長(zhǎng)為a的正方形的四個(gè)

頂點(diǎn)上.已知引力常量為G.關(guān)于宇宙四星系統(tǒng)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.四顆星圍繞正方形對(duì)角線(xiàn)的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

B.四顆星的軌道半徑均為羨

Gm

C.四顆星表面的重力加速度均為

2a

D.四顆星的周期均為2,

(4+\f2)Gm

12.宇宙中某一質(zhì)量為M、半徑為R的星球，有三顆衛(wèi)星A、B、C在同一平面上沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周

運(yùn)動(dòng)，其位置關(guān)系如圖所示，其中A到該星球表面的高度為〃，已知引力常量為G,則下列說(shuō)法不正確的是

)

A.衛(wèi)星A的公轉(zhuǎn)周期為

B.衛(wèi)星C加速后可以追到8

C.三顆衛(wèi)星的線(xiàn)速度大小以＞％=%

D.三顆衛(wèi)星的向心加速度大小關(guān)系為%

13.2021年7月9日，我國(guó)成功將''鐘子號(hào)衛(wèi)星星座02組衛(wèi)星”（用衛(wèi)星A表示）送入預(yù)定軌道。地球半

徑為R,衛(wèi)星B距地面的高度為3R,運(yùn)行周期為T(mén),如圖某時(shí)刻兩顆衛(wèi)星相距最近，經(jīng)時(shí)間f兩顆衛(wèi)星再次

相距最近。則“鐘子號(hào)衛(wèi)星星座02組衛(wèi)星”的軌道半徑為（)

223

A.B.C.

14.2021年5月22日10點(diǎn)40分，中國(guó)火星探測(cè)“天文一號(hào)”的火星車(chē)祝融號(hào)著陸火星表面，這標(biāo)志此領(lǐng)

域美國(guó)不在獨(dú)大，中國(guó)正式入局。設(shè)想未來(lái)某天人類(lèi)乘坐宇宙飛船到達(dá)火星開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，在火星“北極”附

近距“地面”幾處無(wú)初速釋放一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間，落至“地面”。已知火星的半徑為R、自轉(zhuǎn)周期為T(mén),引

力常量為G,不計(jì)阻力，則下列說(shuō)法正確的是（）

A.火星的平均密度為372M

DR

B.火星的第一宇宙速度為7干r

c.如果火星存在一顆同步衛(wèi)星，則它距火星表面的高度為，也注

D.宇宙飛船繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期不小于杼

15.“雙星系統(tǒng)”由相距較近的恒星組成，每個(gè)恒星的半徑遠(yuǎn)小于兩個(gè)恒星之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一

般遠(yuǎn)離其他天體，它們?cè)谙嗷ラg的萬(wàn)有引力作用下，繞某一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示為某一雙星系統(tǒng)，

A星球的質(zhì)量為〃?”B星球的質(zhì)量為〃?2,它們中心之間的距離為乙，引力常量為G,則下列說(shuō)法正確的是

()

A.A星球的軌道半徑為尺;」1—乙

班+叫

B.雙星運(yùn)行的周期為7=2萬(wàn)4~;

V+，巧）

C.B星球的軌道半徑為八;.乙

班

D.若近似認(rèn)為B星球繞A星球中心做圓周運(yùn)動(dòng)，則B星球的運(yùn)行周期為7=2乃4勺

VGm?

16.“天問(wèn)一號(hào)”從遙遠(yuǎn)的火星傳來(lái)新春的大禮，2021年2月10日晚，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在火星附近的

某點(diǎn)（稱(chēng)為“捕獲點(diǎn)”）成功被火星引力“捕獲”實(shí)現(xiàn)變軌，開(kāi)始在火星赤道所在面內(nèi)繞火星運(yùn)行，2月

15日，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了完美的“側(cè)手翻”，將軌道調(diào)整為經(jīng)過(guò)火星兩極的環(huán)火星軌道。將“天

問(wèn)一號(hào)”繞火星的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知“天問(wèn)一號(hào)”繞火星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為「，“天問(wèn)一號(hào)”相

對(duì)于火星的張角為a,如圖所示，火星的平均密度為P,萬(wàn)有引力常量為G,則（）

A.“天問(wèn)一號(hào)”要實(shí)現(xiàn)被火星引力“捕獲”需要在“捕獲點(diǎn)”加速

B.“天問(wèn)一號(hào)”在“側(cè)手翻”前瞬間的加速度大于“側(cè)手翻”后瞬間的加速度

3萬(wàn)

C.“天問(wèn)一號(hào)”繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為，「.、a

UG/JSin3-

Azy

D.火星表面的重力加速度為］G中,si/￡

17.2021年2月100,天間一號(hào)探測(cè)器成功實(shí)現(xiàn)近火制動(dòng)開(kāi)始繞火星運(yùn)行，2月15日，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器實(shí)

現(xiàn)了完美的“側(cè)手翻”，將軌道調(diào)整為經(jīng)過(guò)火星兩極的環(huán)火星軌道。天間一號(hào)在繞火星運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于火星遮

擋太陽(yáng)光，也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似于地球上觀察到的日全食現(xiàn)象，如圖所示。已知天問(wèn)一號(hào)繞火星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑

為r,火星質(zhì)量為M,引力常量為G,天問(wèn)一號(hào)相對(duì)于火星的張角為a（用弧度制表示），將天問(wèn)一號(hào)環(huán)火

星看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，天問(wèn)一號(hào)、火星和太陽(yáng)的球心在同一平面內(nèi)，太陽(yáng)光可看作平行光，則（）

A.火星表面的重力加速度為T(mén)V

B.火星的第一宇宙速度為

rsnra

C.天間一號(hào)每次日全食持續(xù)的時(shí)間為aj」一D.天問(wèn)一號(hào)運(yùn)行的角速度為

\GM

二、解答題

18.如圖所示，已知“神舟十一號(hào)”從捕獲''天宮二號(hào)”到實(shí)現(xiàn)對(duì)接用時(shí)為r,這段時(shí)間內(nèi)組合體繞地球轉(zhuǎn)

過(guò)的角度為0（此過(guò)程軌道不變，速度大小不變）。地球半徑為R，地球表面重力加速度為g,引力常量為G,

不考慮地球自轉(zhuǎn)，求組合體運(yùn)動(dòng)的周期T及所在圓軌道離地高度H.

19.2020年7月23日，我國(guó)“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器成功發(fā)射，2021年2月10日，順利進(jìn)入環(huán)火星大橢

圓軌道，并變軌到近火星圓軌道運(yùn)動(dòng)，將于2021年5月至6月?lián)駲C(jī)實(shí)施火星著陸，最終實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”

三大目標(biāo)。已知火星質(zhì)量約為地球的半徑約為地球的;，地球表面的重力加速度為g,火星和地球均

繞太陽(yáng)做逆時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，火星的公轉(zhuǎn)周期是地球公轉(zhuǎn)周期的兩倍。質(zhì)量為加的著陸器在著陸

火星前，會(huì)在火星表面附近經(jīng)歷一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為，、速度由丫減速到零的過(guò)程.若該減速過(guò)程可以視為一個(gè)豎直

向下的勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，忽略火星大氣阻力，求：

(1)著陸過(guò)程中，著陸器受到的制動(dòng)力大?。?/p>

(2)探測(cè)器分別圍繞火星和地球做圓周運(yùn)動(dòng)一周的最短時(shí)間之比。

20.“天間一號(hào)”探測(cè)器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為探測(cè)器)執(zhí)行我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)，將一次性完成“繞落巡”三

大任務(wù)。

(1)已知火星的質(zhì)量為M、半徑為R,萬(wàn)有引力常量為G,求火星表面的第一宇宙速度外

(2)為了支持火星探測(cè)任務(wù)，在天津武清建造了一個(gè)直徑為70米的天線(xiàn)，如圖甲所示。假設(shè)探測(cè)器向周

圍空間均勻發(fā)射信號(hào),，探測(cè)器與地球表面距離為h時(shí)發(fā)出電磁波的功率為凡，求直徑為70米的天線(xiàn)接收到

該電磁波的最大功率P。

(3)如圖乙所示，當(dāng)?shù)厍蛭挥贏點(diǎn)、火星位于8點(diǎn)時(shí)發(fā)射探測(cè)器，它通過(guò)地火轉(zhuǎn)移軌道在C點(diǎn)與火星相遇。

地火轉(zhuǎn)移軌道是半橢圓軌道(圖中橢圓軌道的實(shí)線(xiàn)部分)，其長(zhǎng)軸一端與地球公轉(zhuǎn)軌道相切于A點(diǎn)，另一端

與火星公轉(zhuǎn)軌道相切于C點(diǎn)，太陽(yáng)位于橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)。上，探測(cè)器在地火轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于

太陽(yáng)系的一顆行星。地球和火星繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)均近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球的公轉(zhuǎn)半徑為“、周期為"，

火星的公轉(zhuǎn)半徑約為1.38%、周期約為1.624。

口根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等。求探測(cè)器從

2

A點(diǎn)通過(guò)半橢圓軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)所用的時(shí)間f(已知(]]9f?1.30);

〃.求從地球上發(fā)射探測(cè)器時(shí)，太陽(yáng)與地球連線(xiàn)OA和太陽(yáng)與火星連線(xiàn)。8之間的夾角仇

甲乙

參考答案

1.B

【詳解】

A.根據(jù)題意三者質(zhì)量相等，軌道半徑

4=4<g

物體與近地衛(wèi)星比較，因?yàn)槌嗟郎衔矬w所受萬(wàn)有引力和支持力的合力提供向心力，而近地衛(wèi)星只受萬(wàn)有引

力，故

故A錯(cuò)誤；

B.物體和同步衛(wèi)星周期相等，則角速度相等，而加速度

a=arr

則

火

近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都由萬(wàn)有引力提供向心力，根據(jù)

GMm

——--=ma

r

得

GM

a

=-廣r

知半徑越大，加速度。越小，所以

a2>%

對(duì)于近地衛(wèi)星來(lái)說(shuō)

GMm

---=mg=ma2

所以

g=a2>a3>

故B正確；

C.物體和同步衛(wèi)星周期相等，則角速度相等，根據(jù)

v-a)r

可得

匕〉匕

近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都由萬(wàn)有引力提供向心力，根據(jù)

GMmv2

知軌道半徑越大，線(xiàn)速度v越小，所以

整理得

馬>匕>匕

故C錯(cuò)誤：

D.物體和同步衛(wèi)星周期相等，則角速度相等，近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都由萬(wàn)有引力提供向心力，根據(jù)

知半徑越大，角速度。越小，所以

整理得

69,=<a>2

故D錯(cuò)誤。

故選B。

2.C

【詳解】

D.由引力作為向心力可得

解得衛(wèi)星軌道半徑為

IGMT2

r=V4TV2

衛(wèi)星離地的高度為

h=r-R

由于地球半徑R未知，故力無(wú)法求解，D錯(cuò)誤；

A.結(jié)合D解析可知，衛(wèi)星質(zhì)量機(jī)會(huì)被消去，無(wú)法求解，A錯(cuò)誤；

B.在地球表面上的物體受到的引力等于重力，可得

6方='%

解得

g=G產(chǎn)

由于R未知，故g無(wú)法求解，B錯(cuò)誤；

C.衛(wèi)星的向心加速度大小為

由D解析可解出衛(wèi)星軌道半徑r,故衛(wèi)星的向心加速度大小可以求解，C正確。

故選C。

3.C

【詳解】

A.第一宇宙速度近似等于近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度，組合體的軌道半徑大于近地衛(wèi)星的軌道半徑，所以組合體

運(yùn)行時(shí)的線(xiàn)速度小于第一宇宙速度，故A錯(cuò)誤；

B.由

GMm

——--=ma

r

可知組合體在低于地球同步衛(wèi)星的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心加速度大于地球同步衛(wèi)星的向心

加速度，故B錯(cuò)誤；

C.由萬(wàn)有引力提供向心力可得

GMm4/

—L=m-r-r

r2T2

解得

VGM

可知軌道半徑越大周期越大，組合體繞地球運(yùn)行的周期小于同步衛(wèi)星的周期，即小于24小時(shí)，故C正確;

D.組合體繞地球運(yùn)行，地球?qū)M合體的萬(wàn)有引力提供組合體的向心力

GMmv2

——--=m—

rr

其中

s

v=-

但是組合體的質(zhì)量會(huì)被約掉，因此不能求出其質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。

故選C。

4.C

【詳解】

B.對(duì)于6、c、"三個(gè)衛(wèi)星，根據(jù)

「Mm

G——=mrco2

r~

解得

[GM

rb<rc<rd

則有

3b>2>5

對(duì)于“物體來(lái)說(shuō)它屬于地球的一部分，它轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度以及周期與地球自轉(zhuǎn)的相同，而地球自轉(zhuǎn)的角速度、

周期又與地球同步衛(wèi)星的相同，即

4=%=%

則

B錯(cuò)誤；

A.對(duì)于氏c、d三個(gè)衛(wèi)星，根據(jù)

_Mmv2

G—丁二m—

廣r

解得

[GM

v=

r<r<r

bcd

則有

Vb>Vc>Vd

根據(jù)

v=ra)

Q>a,

則

vd>匕

即

%>v?.>vd>va

A錯(cuò)誤；

C.對(duì)于江c、〃三個(gè)衛(wèi)星，根據(jù)

〃Mm4乃2

下='亞下

解得

T=\乒

VGM

則有

Tb<Tc<Td

對(duì)于。物體來(lái)說(shuō)它屬于地球的一部分，它轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度以及周期與地球自轉(zhuǎn)的相同，而地球自轉(zhuǎn)的角速度、

周期又與地球同步衛(wèi)星的相同，即

則

Tb<Tc<T,=Ta

C正確；

D.對(duì)于仇c、d三個(gè)衛(wèi)星，根據(jù)

Mm

=ma

r<r<r

bcd

解得

Mm

則

4>&>ad

對(duì)于〃物體來(lái)說(shuō)它屬于地球的一部分，它轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度以及周期與地球自轉(zhuǎn)的相同，而地球自轉(zhuǎn)的角速度、

周期又與地球同步衛(wèi)星的相同，即

4=緯=5

根據(jù)

a=rar

rd>r?

則

a

d>生,

即

ah>ac>ad>au

D錯(cuò)誤。

故選Co

5.D

【詳解】

A.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星相對(duì)地面有運(yùn)動(dòng)，而地球同步軌道衛(wèi)星相對(duì)于地球靜止，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.赤道上的人的角速度與同步衛(wèi)星的角速度相同，但運(yùn)動(dòng)半徑較小，根據(jù)

a=a>2r

可知，赤道上的人的向心加速度小于此衛(wèi)星的向心加速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.地球的第一宇宙速度是地球上發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，此衛(wèi)星的發(fā)射速度大于地球的第一宇宙速度，選項(xiàng)

C錯(cuò)誤；

D.如題圖所示，地球同步軌道與傾斜同步軌道有兩個(gè)交點(diǎn)，交點(diǎn)位置正下方的人用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)，一天能看

到兩次此衛(wèi)星，選項(xiàng)D正確。

故選D。

6.A

【詳解】

根據(jù)向心力公式

琮=m(y)2r

可得若“祝融號(hào)''火星車(chē)在赤道處，則所需向心力

廠2兀、2240X4/X3395x1()3

R.=m(-)-r=---------------------------Nu4N

2

向T[(24x60+37)x60J

物體在赤道處所需向心力最大，因?yàn)椤白Ｈ谔?hào)''火星車(chē)所在位置不在赤道處，故A正確，BCD錯(cuò)誤。

故選Ao

7.B

【詳解】

設(shè)地球的質(zhì)量、半徑分別為"、R,月球的質(zhì)量、半徑分別為〃八/，則

M

m=——

81

r=-R

4

在星體表面，物體的重力近似等于萬(wàn)有引力，在地球表面

GMm0

在月球表面

=f2

由以上兩式得

,16

gR

由于地球表面的第一宇宙速度

v\==1.9kn}/s

則月球表面

v'=0=舊gx；R=|廂~1.8km/s

故選B。

8.C

【詳解】

A.由

知兩顆衛(wèi)星的角速度相同，由幾何關(guān)系得它們之間的距離為「，故A錯(cuò)誤；

B.由

F^-F7J-G—5-

兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量不清楚，所以不能確定兩顆衛(wèi)星所受的向心力大小是否相等，故B錯(cuò)誤;

C.由

及黃金代換

聯(lián)立解得

則衛(wèi)星從位置A運(yùn)動(dòng)到位置B的時(shí)間可能為

當(dāng)〃=0時(shí)，時(shí)間

故C正確；

D.如果衛(wèi)星2加速，萬(wàn)有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星2做離心運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)原軌道，不會(huì)追上衛(wèi)星1,故

D錯(cuò)誤。

故選C。

9.A

【詳解】

由題圖知，當(dāng)4B的連線(xiàn)與“人造月亮”的軌道圓相切時(shí)，。最大，有最大正弦值為p,根據(jù)幾何關(guān)系可得

sin0=-=p

r\

根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力

—Mm

G——-m—

rr

可得：

由

得

4乃2d

GM

所以

故A正確，BCD錯(cuò)誤.

故選Ao

10.C

【詳解】

A.對(duì)接過(guò)程是神舟十二號(hào)在低軌道合適的位置加速做離心運(yùn)動(dòng)，到達(dá)天和核心艙所在的軌道與之對(duì)接，A

不符合題意；

B.衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，由

GMm

——I-=ma

可得

GM

r~

軌道半徑越小，加速度越大，B不符合題意;

CD.對(duì)接時(shí)，神舟十二號(hào)所在的軌道半徑比甲圖中神舟十二號(hào)所在的軌道半徑大

GMmv2

——--=m—

rr

可得

GM

v=

因此速度比甲圖中在軌運(yùn)行時(shí)速度小，甲圖中需要點(diǎn)火加速才能進(jìn)到乙圖的軌道，機(jī)械能比在甲圖中在軌

運(yùn)行時(shí)大，D不符合題意，C符合題意。

故選C。

11.B

【詳解】

AB.四星系統(tǒng)中任一顆星體均在其他三顆星體的萬(wàn)有引力作用下，合力方向指向?qū)蔷€(xiàn)的交點(diǎn)，圍繞正方

形對(duì)角線(xiàn)的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)’由幾何知識(shí)可得軌道半徑均為等故A正確'B錯(cuò)誤:

C.在星體表面，根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力，可得

mm,

G-^=ms

解得

Gm

故C正確;

D.由萬(wàn)有引力定律和向心力公式得

Gm2y/2Gm24/yfla

2a

T=2兀a

(4+

故D正確.

此題選擇錯(cuò)誤選項(xiàng)，故選B。

12.B

【詳解】

A.根據(jù)萬(wàn)有引力提供圓周運(yùn)動(dòng)向心力

可得周期

A衛(wèi)星的軌道半徑為。=6+R,則

￡=2%

故A正確，不符合題意；

B.衛(wèi)星在軌道上加速或減速將改變圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力，而提供向心力的萬(wàn)有引力保持不變，故衛(wèi)星在軌

道上加速或減速時(shí)衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)或近心運(yùn)動(dòng)而改變軌道高度，故不能追上或等候同一軌道上的衛(wèi)星；

需要C衛(wèi)星加速后不能追上8衛(wèi)星；故B錯(cuò)誤，符合題意；

C.根據(jù)萬(wàn)有引力提供圓周運(yùn)動(dòng)向心力

2

_Mm=v

CJ—r-m—

rr

可得線(xiàn)速度

知半徑越大線(xiàn)速度越小，因,<%=2，可知

以>%=匕:

故C正確，不符合題意;

D.根據(jù)萬(wàn)有引力提供圓周運(yùn)動(dòng)向心力

可得加速度

知半徑越大加速度越小，因勿<"=分，可知

aA>aB=aC

故D正確，不符合題意。

故選B。

13.B

【詳解】

設(shè)“鐘子號(hào)衛(wèi)星星座02組衛(wèi)星”的運(yùn)行周期為"，由題意可得

解得

由開(kāi)普勒第三定律得

解得

故選B。

14.A

【詳解】

A.根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)，可得火星表面的重力加速度為

2/?

g*

根據(jù)萬(wàn)有引力提供重力有

「Mm

G丁='"g

解得

M上工

GGt2

火星的平均密度為

_M_3〃

3

A正確；

B.根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有

解得

B錯(cuò)誤;

C.如果火星存在一顆同步衛(wèi)星，則它距火星表面的高度為h,則有

Mm

（J-------------------7

（R+力）

解得

嗎-E氣

蹙-R

c錯(cuò)誤;

D.宇宙飛船繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期的r,則有

_Mm2萬(wàn)

G——=m

解得

則軌道半徑越大其周期越長(zhǎng)，則最短周期為

D錯(cuò)誤。

故選Ao

15.B

【詳解】

AC.雙星靠他們之間的萬(wàn)有引力提供向心力，設(shè)A星球的軌道半徑為R,B星球的軌道半徑為r,根據(jù)萬(wàn)

有引力提供向心力有

G—加%］，=n\co~2rRn=m^2r

得

m}R=m2r

且

R+r=L

解得

"4+m2

m.L

r------!-----

tnx+m2

故AC錯(cuò)誤；

B.根據(jù)萬(wàn)有引力等于向心力

故B正確；

D.若近似認(rèn)為B星球繞A星球中心做圓周運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有

6等二陪

解得

故D錯(cuò)誤。

故選Bo

16.C

【詳解】

A.“天問(wèn)一號(hào)”要實(shí)現(xiàn)被火星引力“捕獲”需要在“捕獲點(diǎn)”減速，減小需要的向心力

ctnv2

/丁

才能實(shí)現(xiàn)繞火星運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤

B.火星對(duì)“天問(wèn)一號(hào)”的萬(wàn)有引力為“天問(wèn)一號(hào)”的合力，在“側(cè)手翻”變軌前后瞬間火星對(duì)“天問(wèn)一號(hào)”的萬(wàn)有

引力相同，根據(jù)牛頓第二定律，則加速度相同，B錯(cuò)誤

C.“天問(wèn)一號(hào)”相對(duì)于火星的張角為a,根據(jù)幾何關(guān)系可得火星半徑為

/?=rsin—

2

設(shè)火星的質(zhì)量為則

M=OX—TTR7)=—7rpr3sin3—

332

設(shè)“天問(wèn)一號(hào)”的質(zhì)量為掰，周期為T(mén),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，有

廠Mm4/

G~^='nrF

與

M=px—7rR3=A-7ipQsin3—

332

聯(lián)立解得‘‘天間一號(hào)"的周期

T=

G「psi.n3?2

C正確

D.質(zhì)量為〃%的物體在火星表面，有

G嗡/g

火星的質(zhì)量為

4,

M=px—jrR3

兩式聯(lián)立解得火星表面的重力加速度為

4〃八

將火星半徑為

7?=rsin—

2

代入上式解得火星表面的重力加速度為

4ct

g=—G^rsin—

D錯(cuò)誤

故選C。

17.C

【分析】

本題以天問(wèn)一號(hào)的成功制動(dòng)為載體，考查了萬(wàn)有引力定律、重力加速度、第一宇宙速度以及天體運(yùn)動(dòng)的知

識(shí)，考查了考生的推理能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題的能力，本題體現(xiàn)了物理觀念和科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度

與責(zé)任的素養(yǎng)。

【詳解】

A.天間一號(hào)相對(duì)于火星的張角為a,根據(jù)幾何關(guān)系可得火星半徑為

R=rsin—

2

質(zhì)量為的物體在火星表面，有

兩式聯(lián)立解得火星表面的重力加速度為

選項(xiàng)A錯(cuò)誤;

B.根據(jù)質(zhì)量為人的物體在火星表面運(yùn)動(dòng)時(shí)萬(wàn)有引力提供向心力，有

/?=rsin—

2

聯(lián)立解得火星的第一宇宙速度

選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.作出天問(wèn)一號(hào)發(fā)生日全食的示意圖，日全食持續(xù)的時(shí)間為運(yùn)行在GE之間的時(shí)間，如圖所示，根據(jù)幾何

關(guān)系可得三角形。出與三角形OE￡＞全等，則

OE平行于04,則

ZA0E=Z0ED=-

2

同理可得

ZAOG=-

2

則發(fā)生日全食時(shí)天間一號(hào)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為

ZEOG=2x-=a

2

設(shè)天間一號(hào)的周期為7,根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，有

「Mm4乃？

G卞=皿亍

解得周期

T=2)

GM

發(fā)生日全食的時(shí)間為

選項(xiàng)C正確;

D.設(shè)天問(wèn)一號(hào)的角速度為。，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，有

「Mm2

G——=mrojr

解得角速度為

GM

(D=

選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選C。

>DE

設(shè)地球質(zhì)量為M,組合體角速度為e依題意，地球表面處萬(wàn)有引力等于重力有

G充=〃2g