航天技術(shù)類(三)1.(2022湖南衡陽一模)飛船在進(jìn)行星際飛行時,使用離子發(fā)動機(jī)作為動力,這種發(fā)動機(jī)工作時,由電極發(fā)射的電子射入稀有氣體(如氙氣),使氣體離子化,電離后形成的離子由靜止開始在電場中加速并從飛船尾部高速連續(xù)噴出,利用反沖使飛船本身得到加速。已知一個氙離子質(zhì)量為m,電荷量為q,加速電壓為U,飛船單位時間內(nèi)向后噴射出的氙離子的個數(shù)為N,從飛船尾部高速連續(xù)噴出氙離子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于飛船的質(zhì)量,則飛船獲得的反沖推力大小為()A.1N2qUmC.N2qUm D.N2.(2022河北石家莊一模)我國天文學(xué)家通過“天眼”在武仙座球狀星團(tuán)M13中發(fā)現(xiàn)一個脈沖雙星系統(tǒng)。如圖所示,由恒星A與恒星B組成的雙星系統(tǒng)繞其連線上的O點各自做勻速圓周運動,經(jīng)觀測可知恒星B的運行周期為T。若恒星A的質(zhì)量為m,恒星B的質(zhì)量為2m,引力常量為G,則恒星A與O點間的距離為()A.3B.3C.3D.33.(2022河北保定七校聯(lián)合一模)設(shè)想在赤道上建造如圖甲所示的“太空電梯”,航天員可通過豎直的電梯直通太空站,圖乙中r為航天員到地心的距離,R為地球半徑,曲線A為地球引力對航天員產(chǎn)生的加速度大小與r的關(guān)系;直線B為航天員由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的向心加速度大小與r的關(guān)系。關(guān)于相對地面靜止在不同高度的航天員,下列說法正確的有()A.隨著r增大,航天員的線速度減小B.航天員在r=R處的線速度等于第一宇宙速度C.圖中r0作為地球同步衛(wèi)星的軌道半徑D.隨著r增大,航天員感受到“重力”也增大4.(2022山東濰坊模擬)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由地球同步靜止軌道衛(wèi)星a、與地球自轉(zhuǎn)周期相同的傾斜地球同步軌道衛(wèi)星b以及比它們軌道低一些的中軌道衛(wèi)星c組成,它們均為圓軌道衛(wèi)星。若中軌道衛(wèi)星與地球同步靜止軌道衛(wèi)星運動軌跡在同一平面內(nèi),下列說法正確的是()A.衛(wèi)星b運行的線速度大于衛(wèi)星c的線速度B.衛(wèi)星a與衛(wèi)星b一定具有相同的機(jī)械能C.可以發(fā)射一顆地球同步靜止軌道衛(wèi)星,每天同一時間經(jīng)過北京上空同一位置D.若衛(wèi)星b與衛(wèi)星c的周期之比為3∶1,某時刻兩者相距最近,則約12小時后,兩者再次相距最近5.(2022廣東潮州二模)為適應(yīng)太空環(huán)境,去太空旅行的航天員都要穿航天服。航天服是一套生命系統(tǒng),為航天員提供合適的溫度、氧氣和氣壓,讓航天員在太空中如同在地面上一樣。假如在地面上航天服內(nèi)氣壓為1.0×105Pa,氣體體積為2L,到達(dá)太空后由于外部氣壓低,航天服急劇膨脹,內(nèi)部氣體體積變?yōu)?L。已知航天服內(nèi)氣體的溫度不變,氣體可視為理想氣體,將航天服視為封閉系統(tǒng)。(1)求此時航天服內(nèi)的氣體壓強(qiáng);(2)航天服內(nèi)氣體體積4L不變,向航天服內(nèi)充氣,使航天服內(nèi)的氣壓恢復(fù)到9×104Pa,則需補(bǔ)充1.0×105Pa的等溫氣體多少升?6.(2022廣東潮州模擬)假設(shè)航天員登上某一星球,該星球的半徑R=4500km,在該星球表面有一傾角為30°的固定斜面,一質(zhì)量為1kg的小物塊在力F的作用下由靜止開始沿斜面向上運動,力F始終與斜面平行。已知小物塊和斜面間的動摩擦因數(shù)μ=33,力F隨時間變化的規(guī)律如圖所示(取沿斜面向上為正方向),2s末小物塊的速度恰好為0,引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2(1)求該星球表面的重力加速度。(2)求該星球的平均密度。(3)若在該星球表面上水平拋出一個物體,使該物體不再落回該星球表面,則物體至少需要多大的初速度?答案：1.C解析根據(jù)動能定理有qU=12mv2,解得v=2qUm,對Δt時間內(nèi)噴射出的氙離子,根據(jù)動量定理有ΔMv=FΔt,其中ΔM=NmΔt,聯(lián)立有F=Nmv=N·m·2qUm=N2.A解析雙星系統(tǒng)兩個恒星的角速度相同,周期相同,設(shè)恒星A和恒星B的軌道半徑分別為rA和rB,對A根據(jù)萬有引力提供向心力得Gm·2mL2=m4π2T2rA,對B根據(jù)萬有引力提供向心力得Gm·2mL2=2m4π2T3.C解析航天員的線速度v=rΩ,地球自轉(zhuǎn)角速度不變,隨著r增大線速度v增大,A錯誤;航天員在地面上并非衛(wèi)星,除了受到萬有引力還受到地面的支持力,故速度遠(yuǎn)小于第一宇宙速度,B錯誤;當(dāng)r=r0時,引力加速度正好等于航天員做圓周運動的向心加速度,即萬有引力提供做圓周運動的向心力,所以航天員相當(dāng)于衛(wèi)星,此時航天員的角速度跟地球的自轉(zhuǎn)角速度一致,可以看做是地球的同步衛(wèi)星,C正確;根據(jù)重力和萬有引力相等可得GMmr2=mg',隨著r增大,其重力mg'4.D解析設(shè)地球質(zhì)量為m0,質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞地球做半徑為r、線速度大小為v的勻速圓周運動,根據(jù)牛頓第二定律有Gm0mr2=mv2r,解得v=Gm0r,因為衛(wèi)星b的軌道半徑比衛(wèi)星c的軌道半徑大,根據(jù)上式可知衛(wèi)星b運行的線速度小于衛(wèi)星c的線速度,A錯誤;衛(wèi)星a與衛(wèi)星b軌道高度相同,周期相同,線速度相同,但二者質(zhì)量不一定相同,所以機(jī)械能不一定相同,B錯誤;人造衛(wèi)星的軌道平面一定過地心,否則無法在萬有引力作用下繞地球做勻速圓周運動,而同步靜止軌道衛(wèi)星相對地面靜止,與地球自轉(zhuǎn)周期相同,所以其軌道平面一定和赤道平面重合,即同步靜止軌道衛(wèi)星需要在赤道上空做勻速圓周運動,不可能每天同一時間經(jīng)過北京上空同一位置,C錯誤;由題意可知衛(wèi)星b的周期為24h,衛(wèi)星c的周期為8h,某時刻兩者相距最近,設(shè)經(jīng)過時間t后二者再次相距最近,5.答案(1)5×104Pa(2)1.6L解析(1)航天服內(nèi)氣體經(jīng)歷等溫過程p1=1.0×105PaV1=2LV2=4L由玻意耳定律p1V1=p2V2得p2=5×104Pa。(2)設(shè)需要補(bǔ)充的氣體體積為V,將補(bǔ)充的氣體與原航天服內(nèi)氣體視為一個整體,充氣后的氣壓p3=9.0×104Pa由玻意耳定律p2V2+p1V=p3V2得V=1.6L。6.答案(1)8m/s2(2)6.4×103kg/m3(3)6.0km/s解析(1)假設(shè)該星球表面的重力加速度為g,小物塊在力F1=20N作用的過程中,有F1-mgsinθ-μmgcosθ=ma1小物塊1s末的速度v=a1t1小物塊在力F2=-4N作用的過程