2022-2024北京重點(diǎn)校高一（上）期末物理匯編：宇宙航行

第1頁(yè)/共1頁(yè)2022-2024北京重點(diǎn)校高一（上）期末物理匯編宇宙航行一、單選題1．（2024北京清華附中高一上期末）某通信衛(wèi)星是與地球自轉(zhuǎn)同步的人造衛(wèi)星，其繞地球運(yùn)動(dòng)的周期約為（）A．6小時(shí) B．12小時(shí) C．24小時(shí) D．36小時(shí)2．（2024北京清華附中高一上期末）一艘宇宙飛船繞一個(gè)不知名的行星表面飛行，要測(cè)定該行星的密度，只需要（）A．測(cè)定飛船的運(yùn)行周期 B．測(cè)定飛船的環(huán)繞半徑C．測(cè)定行星的體積 D．測(cè)定飛船的運(yùn)行速度3．（2024北京清華附中高一上期末）2010年10月1日19時(shí)整“嫦娥二號(hào)”成功發(fā)射。其環(huán)月飛行的高度為100km，所探測(cè)到的有關(guān)月球的數(shù)據(jù)將比環(huán)月飛行高度為200km的“嫦娥一號(hào)”更加翔實(shí)。若兩顆衛(wèi)星環(huán)月的運(yùn)行均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行軌道如圖所示。則（）A．“嫦娥二號(hào)”環(huán)月運(yùn)行的周期比“嫦娥一號(hào)”小B．“嫦娥二號(hào)”環(huán)月運(yùn)行的線速度比“嫦娥一號(hào)”小C．“嫦娥二號(hào)”環(huán)月運(yùn)行的向心加速度比“嫦娥一號(hào)”小D．“嫦娥二號(hào)”環(huán)月運(yùn)行的向心力與“嫦娥一號(hào)”相等4．（2024北京清華附中高一上期末）一個(gè)物體在地球表面所受的重力大小為，若不計(jì)地球自轉(zhuǎn)的影響，則在距地球地面的高度為地球半徑的2倍時(shí)，物體所受地球?qū)λ娜f(wàn)有引力大小為（）A． B． C． D．5．（2023北京匯文中學(xué)高一上期末）2021年12月9日，時(shí)隔8年之后，我國(guó)航天員再次進(jìn)行太空授課，乒乓球浮力消失實(shí)驗(yàn)是其中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。甲圖是地面教室中的乒乓球浮在水面上，乙圖是空間站中的乒乓球停在水中的任意位置，則乒乓球浮力消失的原因是空間站中（）A．水處于完全失重狀態(tài) B．水的密度變小了C．乒乓球的質(zhì)量變大了 D．乒乓球的重力變大了6．（2022北京海淀高一上期末）研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時(shí)。假設(shè)這種趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來(lái)人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在相比（）A．距地球的高度變大B．向心加速度變大C．線速度變大D．加速度變大7．（2022北京海淀高一上期末）人造地球衛(wèi)星在離地面的高度等于地球半徑R處運(yùn)行，已知地面上的重力加速度為g，則此衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小v等于（）A． B． C． D．8．（2022北京豐臺(tái)高一上期末）由航天員翟志剛、王亞平和葉光富執(zhí)行的載人飛行任務(wù)是我國(guó)空間站建設(shè)的重要任務(wù)之一、空間站是一個(gè)特別的太空實(shí)驗(yàn)室，繞地球運(yùn)行時(shí)，其中的物體將處于完全失重狀態(tài)。下列實(shí)驗(yàn)在運(yùn)行的空間站中可以進(jìn)行的是（）A．用牛頓管觀察輕重不同的物體下落的快慢B．觀察桌面的微小形變C．測(cè)量靜摩擦力D．用體重計(jì)測(cè)量人的質(zhì)量9．（2022北京清華附中高一上期末）2016年我國(guó)成功發(fā)射首顆微重力實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)，可以達(dá)到10-6g的微重力水平（10-6g其實(shí)指的是加速度），躋身世界先進(jìn)行列．在太空中不是應(yīng)該引力提供向心力而完全失重嗎？微重力的來(lái)源之一是“引潮力”．引潮力較為復(fù)雜，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)是由于衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)艙不能被看作質(zhì)點(diǎn)造成的，只有在衛(wèi)星的質(zhì)心位置引力才恰好等于向心力．假設(shè)衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)艙中各點(diǎn)繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度相同，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)判斷下列說(shuō)法中正確的是A．在衛(wèi)星質(zhì)心位置下方（靠近地心一側(cè)）的物體微重力方向向上（遠(yuǎn)離地心一側(cè)）B．在衛(wèi)星質(zhì)心位置上方的物體微重力方向向上C．處在衛(wèi)星質(zhì)心位置的物體所受合力為零D．在衛(wèi)星質(zhì)心位置上方的物體所受引力大于向心力10．（2022北京清華附中高一上期末）下列說(shuō)法正確的是（）A．第一宇宙速度是人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的速度B．第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度C．如果需要，地球同步通訊衛(wèi)星可以定點(diǎn)在地球上空的任何一點(diǎn)D．地球同步通訊衛(wèi)星的軌道可以是圓的也可以是橢圓的二、多選題11．（2024北京清華附中高一上期末）太陽(yáng)由于內(nèi)部的核反應(yīng)導(dǎo)致其質(zhì)量一直持續(xù)地在減少，則根據(jù)萬(wàn)有引力的相關(guān)規(guī)律可知在很久很久以前，太陽(yáng)系中地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的情況與現(xiàn)在相比（）A．公轉(zhuǎn)角速度比現(xiàn)在較小B．公轉(zhuǎn)半徑比現(xiàn)在較小C．公轉(zhuǎn)速率比現(xiàn)在較大D．公轉(zhuǎn)周期比現(xiàn)在較小12．（2024北京清華附中高一上期末）宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬(wàn)有引力作用相互繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)。在浩瀚的銀河系中，多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)。設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。若AO>OB，則（）A．星球A的質(zhì)量一定大于星球B的質(zhì)量B．星球A的線速度一定大于星球B的線速度C．雙星間距離一定，雙星的質(zhì)量越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大D．雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大13．（2024北京清華附中高一上期末）如圖所示，一顆衛(wèi)星剛開(kāi)始在半長(zhǎng)軸為a的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，其繞行周期為T(mén)，近地點(diǎn)Q與近地衛(wèi)星圓軌道（未畫(huà)出）相切，后來(lái)衛(wèi)星在經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)地點(diǎn)P時(shí)通過(guò)變軌進(jìn)入圓軌道，已知地球半徑為R，引力常量為G，則根據(jù)以上信息可知（）A．衛(wèi)星在圓軌道的環(huán)繞周期為B．地球的質(zhì)量為C．衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度大于第一宇宙速度D．衛(wèi)星分別在圓軌道上繞行和在橢圓軌道上繞行時(shí)，經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度不同14．（2024北京清華附中高一上期末）與嫦娥1號(hào)、2號(hào)月球探測(cè)器不同，嫦娥3號(hào)是一次性進(jìn)入距月球表面100km高的圓軌道Ⅰ（不計(jì)地球?qū)μ綔y(cè)器的影響），運(yùn)行一段時(shí)間后再次變軌，從100km的環(huán)月圓軌道Ⅰ，降低到距月球15km的近月點(diǎn)B、距月球100km的遠(yuǎn)月點(diǎn)A的橢圓軌道Ⅱ，如圖所示，為下一步月面軟著陸做準(zhǔn)備。關(guān)于嫦娥3號(hào)探測(cè)器下列說(shuō)法正確的是（）A．探測(cè)器在軌道Ⅱ經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度小于經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度B．探測(cè)器沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，探測(cè)器中的科考儀器對(duì)其支持面沒(méi)有壓力C．探測(cè)器從軌道Ⅰ變軌到軌道Ⅱ，在A點(diǎn)應(yīng)加速D．探測(cè)器在軌道Ⅱ經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的加速度小于在軌道Ⅰ經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的加速度三、解答題15．（2024北京清華附中高一上期末）“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器于2020年7月23號(hào)升空，2021年2月成功被火星捕獲開(kāi)始環(huán)繞火星運(yùn)轉(zhuǎn)。若把其運(yùn)轉(zhuǎn)軌道近似成圓軌道，且已知火星的質(zhì)量為M，火星的半徑為R，萬(wàn)有引力常量為G，“天問(wèn)一號(hào)”繞火星轉(zhuǎn)n圈所用的時(shí)間為t，求（1）“天問(wèn)一號(hào)”的周期T？（2）“天問(wèn)一號(hào)”離火星的高度h？16．（2024北京清華附中高一上期末）已知地球表面上的重力加速度約為10m/s2，第一宇宙速度約為8km/s，某星球半徑約為地球半徑的2倍，質(zhì)量是地球質(zhì)量的9倍，求：（1）該星球表面的重力加速度；（2）該星球的第一宇宙速度。17．（2023北京昌平高一上期末）北京時(shí)間2013年6月20日上午，我國(guó)航天員在天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了太空授課，演示了包括質(zhì)量的測(cè)量在內(nèi)的一系列實(shí)驗(yàn)。質(zhì)量的測(cè)量是通過(guò)艙壁上打開(kāi)的一個(gè)支架形狀的質(zhì)量測(cè)量?jī)x完成的。測(cè)量時(shí)，航天員把自己固定在支架的一端，另外一名航天員將支架拉開(kāi)到指定的位置，松手后，支架拉著航天員從靜止返回到艙壁，如圖所示。支架能夠產(chǎn)生一個(gè)恒定的拉力F；用光柵測(cè)速裝置能夠測(cè)量出支架復(fù)位的速度v和時(shí)間t。（1）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出計(jì)算航天員質(zhì)量m的表達(dá)式（2）在太空中能否用托盤(pán)天平測(cè)量物體的質(zhì)量？簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。

參考答案1．C【詳解】同步衛(wèi)星相對(duì)地球靜止，同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同約為24小時(shí)，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。2．A【詳解】A．取飛船為研究對(duì)象，由行星質(zhì)量滿足解得A正確；BC．測(cè)定飛船的環(huán)繞半徑和測(cè)定行星的體積，均無(wú)法求出行星質(zhì)量，無(wú)法測(cè)定行星密度，BC錯(cuò)誤；D．測(cè)定飛船的運(yùn)行速度，由得根據(jù)可知無(wú)法求解密度，D錯(cuò)誤。故選A。3．A【詳解】設(shè)月球的質(zhì)量為M，嫦娥衛(wèi)星的質(zhì)量為m，軌道半徑為r。根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有：解得：周期，線速度，向心加速度A．周期，由題知“嫦娥二號(hào)”環(huán)月運(yùn)行的半徑比“嫦娥一號(hào)”小，所以“嫦娥二號(hào)”環(huán)月運(yùn)行的周期比“嫦娥一號(hào)”更小，A正確；B．線速度，由題知“嫦娥二號(hào)”環(huán)月運(yùn)行的半徑比“嫦娥一號(hào)”小，所以“嫦娥二號(hào)”環(huán)月運(yùn)行時(shí)的線速度比“嫦娥一號(hào)”更大，B錯(cuò)誤；C．向心加速度，由題知“嫦娥二號(hào)”環(huán)月運(yùn)行的半徑比“嫦娥一號(hào)”小，所以“嫦娥二號(hào)”環(huán)月運(yùn)行時(shí)的向心加速度比“嫦娥一號(hào)”更大，C錯(cuò)誤；D．向心力，由于無(wú)法知道兩者質(zhì)量關(guān)系，所以無(wú)法判斷向心力的大小，D錯(cuò)誤。故選A。4．D【詳解】由題意知距地面高度為地球半徑2倍時(shí)，距地心的距離為3R，為便于區(qū)分重力與引力常量，故設(shè)引力常量為，則由萬(wàn)有引力等于重力有：在地球表面：距地面高度為地球半徑2倍時(shí)：D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。5．A【詳解】A．在太空空間站的水和乒乓球都是受重力提供向心力，加速度為重力加速度，則處于完全失重狀態(tài)，水是沒(méi)有浮力的，因此在水中的乒乓球并不會(huì)因浮力而上升，而是繼續(xù)停在水中，故A正確；BCD．完全失重時(shí)水的密度不變，乒乓球的質(zhì)量不變，空間站的重力加速度較地面小，則空間站內(nèi)的乒乓球的重力變小了，故BCD錯(cuò)誤；故選A。6．A【詳解】由題意可知，未來(lái)地球自轉(zhuǎn)的周期將進(jìn)一步變長(zhǎng)，所以未來(lái)發(fā)射的地球同步衛(wèi)星的周期也將變長(zhǎng)。設(shè)地球質(zhì)量為M，同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，軌道半徑為r，運(yùn)行周期為T(mén)，萬(wàn)有引力提供向心力化簡(jiǎn)可得可見(jiàn)要增大同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期，需增大同步衛(wèi)星的軌道半徑，則同步衛(wèi)星距地球的高度將變大。由及可知，同步衛(wèi)星的向心加速度、線速度和角速度都將變小。故選A。7．C【詳解】設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，地球的質(zhì)量為M，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力在地球表面有一質(zhì)量為的物體，根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力得聯(lián)立以上等式，得出衛(wèi)星得線速度故選C。8．B【詳解】A．因?yàn)橥耆е兀矬w不下落，無(wú)法比較下落快慢，A錯(cuò)誤；B．可以觀察微小形變，B正確；C．由于完全失重，木塊對(duì)木板沒(méi)有壓力，木塊和木板沒(méi)有摩擦力，無(wú)法測(cè)量靜摩擦力，C錯(cuò)誤；D．由于完全失重，人對(duì)體重計(jì)無(wú)壓力，不能用體重計(jì)測(cè)量人的質(zhì)量，D錯(cuò)誤。故選B。9．B【詳解】處于質(zhì)心位置的物體，萬(wàn)有引力提供向心力，合力不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可知，衛(wèi)星質(zhì)點(diǎn)上方的物體受到的萬(wàn)有引力比質(zhì)心的小，上方物體需要的向心力比質(zhì)心的大，此時(shí)引力不足以提供向心力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；此時(shí)需要支持力來(lái)彌補(bǔ)引力來(lái)提供向心力，“潮引力”是支持力的反方向，所以此時(shí)“潮引力”向上，選項(xiàng)B正確．下方的物體，需要的向心力小于萬(wàn)有引力，多有的萬(wàn)有引力由向外的支持力抵消，“潮引力”向內(nèi)，指向地心，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．故選B.10．B【詳解】A．第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，故A錯(cuò)誤；B．第一宇宙速度是人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道半徑為地球半徑所對(duì)應(yīng)的速度，故B正確；C．地球同步衛(wèi)星運(yùn)行軌道為位于地球赤道平面上圓形軌道、運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間相等，故C錯(cuò)誤；D．地球同步軌道衛(wèi)星，又稱對(duì)地靜止衛(wèi)星，是運(yùn)行在地球同步軌道上的人造衛(wèi)星，軌道一定是圓，故D錯(cuò)誤。故選B。11．BCD【詳解】B．萬(wàn)有引力由于太陽(yáng)的質(zhì)量一直持續(xù)地在減少，地球受到的萬(wàn)有引力減小，做離心運(yùn)動(dòng)，公轉(zhuǎn)半徑將增大，故很久很久以前地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)半徑比現(xiàn)在較小，B正確；ACD．研究地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，有解得又，由于太陽(yáng)的質(zhì)量一直持續(xù)地在減少，則公轉(zhuǎn)周期在變大，速度變小，角速度變小，所以很久很久以前的公轉(zhuǎn)周期比現(xiàn)在較小，公轉(zhuǎn)速率、角速度比現(xiàn)在較大，A錯(cuò)誤，CD正確。故選BCD。12．BD【詳解】A．由于兩星球間的萬(wàn)有引力提供各自做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)可得因AO>OB，故星球A的質(zhì)量一定小于星球B的質(zhì)量，A錯(cuò)誤；B．由于兩星球角速度相同，根據(jù)可知星球A的線速度一定大于星球B的線速度，B正確；CD．根據(jù)整理得雙星間距離一定，雙星的質(zhì)量越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越?。浑p星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大，C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。13．ABC【詳解】A．根據(jù)開(kāi)普勒第三定理可得解得故A正確；B．由解得故B正確；C．第一宇宙速度是近地面衛(wèi)星的運(yùn)行速度，也是最大環(huán)繞速度。所以衛(wèi)星在近地圓軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的速度等于第一宇宙速度，做離心運(yùn)動(dòng)到橢圓軌道，速度增大，故衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度大于第一宇宙速度，故C正確；D．由可知在同一點(diǎn)的軌道半徑相同，即加速度相同，故D錯(cuò)誤。故選ABC。14．AB【詳解】A．根據(jù)開(kāi)普勒第二定律，遠(yuǎn)月點(diǎn)速度最小，近月點(diǎn)速度最大，A正確；B．探測(cè)器沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，萬(wàn)有引力提供向心力，探測(cè)器中的科考儀器對(duì)其支持面沒(méi)有壓力，B正確；C．衛(wèi)星加速做離心運(yùn)動(dòng)，減速做向心運(yùn)動(dòng)。衛(wèi)星從軌道Ⅰ變軌到軌道II的過(guò)程中衛(wèi)星軌道必須減速，C錯(cuò)誤；D．在A點(diǎn)探測(cè)器產(chǎn)生的加速度都是由萬(wàn)有引力產(chǎn)生的，因?yàn)橥贏點(diǎn)萬(wàn)