2020届高三全国名校联考12月月考物理宇宙航行试题及答案

2020 届高三全国名校联考 12 月月考物理宇宙航行试题及答案 1、（2020·甘肃省甘南藏族自治州合作一中高三上学期期中）“神舟十号”与“天宫一号”已多次成功实现交会 对接。如图所示，交会对接前“神舟十号”飞船先在较低圆轨道 1 上运动，在适当位置经变轨与在圆轨道 2 上 运动的“天宫一号”对接。M，Q 两点在轨道 1 上，P 点在轨道 2 上，三点连线过地球球心，把飞船的加速过 程简化为只做一次短时加速。下列关于“神舟十号”变轨过程的描述，正确的有（　　） A. “神舟十号”在 M 点加速，可以在 P 点与“天宫一号”相遇 B. “神舟十号”在 M 点减速，即可变轨到轨道 2 C. “神舟十号”经变轨后速度总大于变轨前的速度 D. “神舟十号”变轨后的运行周期总大于变轨前的运行周期 【答案】AD 【解析】 A．神舟十号与天宫一号实施对接，需要神舟十号抬升轨道，即神舟十号开动发动机加速做离心运动使轨道 高度抬长与天宫一号实现对接，故“神舟十号”在 M 点加速，可以在 P 点与“天宫一号”相遇，故Ａ正确； B．神舟十号与天宫一号实施对接，需要神舟十号抬升轨道，即神舟十号开动发动机加速做离心运动使轨道 高度抬长与天宫一号实现对接，故 B 错误； C．根据万有引力提供向心力 解得 可知卫星轨道高度越大线速度越小，故 C 错误； 2 2 Mm vG mr r = GMv r =D．根据万有引力提供向心力 解得 可知轨道半径越大，周期越大，“神舟十号”变轨后的运行周期总大于变轨前，故 D 正确。 故选：AD 2、（2020·福建省厦门市双十中学高三上学期 12 月月考）为了实现人类登陆火星的梦想，我国宇航员王跃 和俄罗斯宇航员一起进行了“模拟登火星”的实验活动，假设火星半径与地球半径之比为 1:2，火星质量与地 球质量之比为 1:9。已知地球表面的重力加速度为 g；地球半径为 R，引力常量为 G，忽略自转的影响，则 ( ) A. 火星表面与地球表面的重力加速度之比为 2:9 B. 火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为 :3 C. 火星的密度为 D. 若王跃以相同初速度在火星表面与地球表面能竖直跳起的最大高度之比为 9:2 【答案】BC 【解析】 A．由万有引力等于重力： ，可得： 由于火星半径与地球半径之比为 1：2，火星质量与地球质量之比为 1：9，则火星表面的重力加速度是地球 表面重力加速度的 ，即为 。故 A 不符合题意。 。 2 2 2 4πMmG m rr T = 3 2π rT GM = 2 2 3 g GRπ 2 MmG mgR = 2 GMg R = 4 9 4 9 gB．由 ，解得： 则火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的 倍。故 B 符合题意。 C．设火星质量为 M'，由万有引力等于重力可得： 解得： 密度为： 故 C 符合题意。 D．王跃以 v0 在地球上起跳时，根据竖直上抛的运动规律可知跳起的最大高度是： ，由于火星表面 的重力加速度是 ，王跃以相同的初速度在火星上起跳时，可跳的最大高度 ，故 D 不符合题意。 故选 BC。 3、（2020·河北省武邑中学高三上学期 12 月月考）使物体成为卫星的最小发射速度称为第一字宙速度 ， 而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度 与 的关系是 = ，已知某星 球半径是地球半径 R 的 ，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度 g 的 ，地球的平均密度为 ，不 计其他星球的影响，则 A. 该星球上的第一宇宙速度为 2 2 Mm vG mR R = GMv R = 2 3 2 M mG mgR ′ ′ ′ = 9 gRM G ′ = 2 3 M g V RG ρ π ′ ′= = 2 0 2 vh g = 4 9 g 9 4h h′ = 1v 2 2v v， 1v 2v 12v 1 3 1 6 ρ 3 3 gRB. 该星球上的第二宇宙速度为 C. 该星球的平均密度为 D. 该星球的质量为 【答案】BC 【解析】 A．根据第一宇宙速度 故 A 错误； B．根据题意，第二宇宙速度 故 B 正确； C．根据公式 且 故 所以 3 gR 2 ρ 38 81 Rπ ρ ' 1 2 6 3 6 gRg Rv g R= = =′ ′ ' ' 2 12 3 gRv v= = 2gR GM= 34 R3M ρ π= 3 4 g GR ρ π=故 C 正确； D．根据公式 故 D 错误. 4、（2020·江苏省苏州市五校高三上学期 12 月联考）“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星,被称为“太空 110”, 它可在太空中给“垃圾”卫星补充能源,延长卫星的使用寿命,假设“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨 道半径的五分之一,其运动方向与地球自转方向一致,轨道平面与地球赤道平面重合,下列说法正确的是( ) A. “轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的 倍 B. “轨道康复者”的速度大于地球的第一宇宙速度 C. 站在赤道上的人的角速度大于“轨道康复者”的角速度 D. “轨道康复者”可在高轨道上加速，以实现对低轨道上卫星的拯救 【答案】A 【解析】 【分析】 由题中“轨道平面与地球赤道平面重合”可知，本题考查不同轨道卫星的速度、角速度比较，根据万有引 力定律可分析本题。 A.卫星做匀速圆周运动，由公式 可得 1 1 6 3 2 ρρ ρ÷′ = = 3 3 34 4 2 3 2 3 3 81 R RM R ρ π ρρ π π ′ = = × =  ′ ′  5 2 2 GMm vmr r =因为“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，所以其速度是地球同步卫星速度的 倍，故 A 正确； B.根据万有引力定律可知 半径约小，速度越大，故 B 错误； C.根据公式 可得 地球赤道的角速度跟地球同步卫星的角速度相同，因此半径越大，角速度越小，故 C 错误； D.在高轨道加速，卫星将做离心运动，轨道将变高，不可能实现对低轨道卫星的拯救，故 D 错误。 5、（2020·江西省南昌市安义中学高三上学期 12 月月考）2019 年 1 月 3 日 10 时 26 分，在反推发动机和着 陆缓冲机构的“保驾护航”下，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面的预选着陆区，已知“嫦娥四号”的运行 过程示意图如图所示，下列说法正确的是 A. “嫦娥四号”的发射速度可以小于第一宇宙速度 B. “嫦娥四号”从地月转移轨道进入绕月椭圆轨道时必须减速 C. “嫦娥四号”在绕月轨道上运行时，轨道降低，周期减小 GMv r = 5 2 2 GMm vmr r = 2 2 GMm m rr ω= 3 GMm r ω =D. “嫦娥四号”在向月球着陆过程中始终处于失重状态 【答案】BC 【解析】 A.第一宇宙速度是最小的发射速度，“嫦娥四号”的发射速度一定大于第一宇宙速度，故 A 错误； B.“嫦娥四号”从地月转移轨道进入绕月椭圆轨道时，轨道半径减小，做近心运动，必须减速，故 B 正确； C.嫦娥四号”在绕月轨道上运行时，轨道降低，根据 ， 周期减小，故 C 正确； D.“嫦娥四号”在向月球着陆过程中，做减速，加速度向上，处于超重状态，故 D 错误； 6、（2020·辽宁省辽河油田二中高三上学期 12 月摸底考试）假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已 知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么( ) A. 地球公转的角速度大于火星公转的角速度 B. 地球公转周期大于火星的公转周期 C. 地球公转的线速度小于火星公转的线速度 D. 地球公转的加速度小于火星公转的加速度 【答案】A 【解析】 BC．根据万有引力提供向心力 得: 3 2 rT GM π= 2 2 2 2( )Mm vG m m rr r T π= =由此可知，轨道半径越大，线速度越小、周期越大，由于地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，所以 v 地＞v 火，T 地＜T 火．故 B、C 错误。 A．根据： 所以： 可知轨道半径比较小的地球的公转的角速度比较大；故 A 正确。 D．据万有引力提供加速度，得： 可知轨道半径比较小的地球的加速度比较大；故 D 错误。 故选 A。 7、（2020·陕西省安康中高三上学期 12 月月考）如图所示，一颗卫星在近地轨道 1 上绕地球做匀速圆周运 动，轨道 1 的半径可近似等于地球半径，卫星运动到轨道 1 上 A 点时进行变轨，进入椭圆轨道 2，其远地点 B 离地面的距离为地球半径的 2 倍，已知地球的密度为 ρ，引力常量为 G，求： （1）卫星在轨道 1 上做圆周运动的周期； （2）卫星在轨道 2 上从 A 点运动到 B 点所用的时间． GMv r = 2 34 rT GM π= 2T π ω= 3 2 GM T r πω = = 2 MmG mar =【答案】(1) (2) 【解析】 （1）设卫星在轨道 1 上做圆周运动的周期为 T1，则 又　 解得： （2）设卫星在轨道 2 上运动 周期为 T2，根据开普勒第三定律有 求得： 卫星从 A 到 B 运动的时间： 的 3 G π ρ 6 G π ρ 2 2 1 2( )MmG mRR T π= 34 3 M R ρ π = 1 3T G π ρ= 2 3 2 2 3 1 (2 )T R T R = 2 12 2T T= 2 1 6 2t T G π ρ= =