第4節(jié)宇宙航行宇宙速度1．（2022秋·山東青島·高三山東省青島第五十八中學期中）第73屆國際宇航大會于2022年9月18日至22日在法國巴黎舉行，我國“天問一號”火星探測團隊獲得了2022年度“世界航天獎”?！疤靻栆惶枴被鹦翘綔y器的發(fā)射速度（）A．只要大于第一宇宙速度即可B．小于第一宇宙速度也可以C．只有達到第三宇宙速度才可以D．大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度2．（多選）有關(guān)宇宙速度下列說法正確的是（）A．第一宇宙速度是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，最大運行速度B．第二宇宙速度是從地面發(fā)射衛(wèi)星到無窮遠處，所需最小的發(fā)射速度C．從地球表面發(fā)射月球的衛(wèi)星嫦娥三號，需要達到第二宇宙速度D．移民火星是我們正努力實現(xiàn)的夢想，從地球發(fā)射火星探測器需要達到第三宇宙速度3．2021年10月16日6時56分，神舟十三號載人飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接，繞地球做勻速圓周運動（如圖甲）。三位宇航員在空間站內(nèi)進行了多項科學實驗，并于2021年12月9日和2022年3月23日兩次為廣大青少年“太空授課”，其中一次演示了“浮力消失”實驗（如圖乙），下列相關(guān)說法正確的是（）A．神舟十三號在地面的發(fā)射速度大于11.2km/sB．完成對接后，組合體的環(huán)繞速度大于7.9km/sC．實驗時水中的乒乓球不會上浮，是因為浮力等于重力D．對接后組合體的加速度大小等于對接前飛船的加速度大小4．如圖所示，牛頓在思考萬有引力定律時就曾設(shè)想，把物體從高山上O點以不同的速度v水平拋出，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠。如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星，則下列說法正確的是（）A．以的速度拋出的物體可能落在A點B．以的速度拋出的物體將沿B軌道運動C．以的速度拋出的物體可能沿B軌道運動D．以的速度拋出的物體可能沿C軌道運動5．兩千多年前，我國古代偉大詩人屈原在其傳奇詩篇《天問》中發(fā)出疑問：“日月安屬？列星安陳？”兩千多年后，中國人秉承著屈原的質(zhì)疑精神和探索精神啟動了行星探測任務(wù)，我們的目標，是星辰大海。我國的火星探測器“天問一號”從地球發(fā)射后，在如圖甲所示的P點沿地火轉(zhuǎn)移軌道到Q點，再依次進入如圖乙所示的調(diào)相軌道和停泊軌道，則“天問一號”（）A．從P到Q的運動過程中，太陽引力對其做正功B．發(fā)射速度介于與之間C．從P點轉(zhuǎn)移到Q點的時間大于6個月D．天問一號在調(diào)相軌道的運行周期小于在停泊軌道的運行周期6．天宮一號是我國研發(fā)的一個目標飛行器，目的是作為其他飛行器的接合點，是中國空間實驗室的雛形，于北京時間2011年9月29日21時16分03秒發(fā)射升空。（1）若萬有引力常量為G，地球質(zhì)量為，地球半徑為，天宮一號離地面的高度為H，求：天宮一號的運行周期T；（2）發(fā)射天官一號的速度必須大于第一宇宙速度，試推導第一宇宙速度的表達式；若，g取，求地球的第一宇宙速度；（3）若萬有引力常量為G，中心天體的質(zhì)量為M，質(zhì)量為m的物體距中心天體r時具有的引力勢能為（以無窮遠處勢能為零）。求地球的第二宇宙速度。人造衛(wèi)星7．（2022春·陜西漢中·高一期末）（多選）關(guān)于“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A．它的運行速度小于7.9km/sB．它的周期是24h，其軌道平面與赤道平面重合且距地面高度一定C．它可以繞過北京的正上方，所以我國能利用其進行電視轉(zhuǎn)播D．它距離地面的高度約為地球半徑的6倍，則它的向心加速度大小約為地球表面上重力加速度的8．（2022春·貴州黔西·高一期末）（多選）已知地球半徑為，地球表面的重力加速度為，地球自轉(zhuǎn)周期為，地球同步衛(wèi)星距地面的高度為，則地球同步衛(wèi)星的線速度的大小可以表示為（）A． B．C． D．9．（2022春·湖南常德·高一漢壽縣第一中學?？茧A段練習）（多選）如圖所示，地球半徑為R，甲、乙兩顆人造衛(wèi)星繞地球做圓周運動，甲離地面的高度為R，乙離地面的高度為2R，下列說法正確的是（）A．甲、乙做圓周運動的速率之比B．甲、乙做圓周運動的速率之比C．甲、乙做圓周運動的周期之比D．甲、乙做圓周運動的周期之比10．（2022春·河北張家口·高一期末）（多選）“北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)”是我國自行研制開發(fā)的三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（CNSS）該系統(tǒng)包括5顆同步衛(wèi)星和30顆一般軌道衛(wèi)星。該系統(tǒng)中某一同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，它離地面的高度為h，地球半徑為，地球表面處的重力加速度為，地球自轉(zhuǎn)的角速度為，則該同步衛(wèi)星受到地球?qū)λ娜f有引力大小為（

）A． B． C． D．11．（2022春·河南鄭州·高一鄭州外國語學校階段練習）“祝融號”火星車登陸火星之前，“天問一號”探測器沿橢圓形的停泊軌道繞火星飛行，其周期為2個火星日，已知一個火星日的時長約為一個地球日（地球自轉(zhuǎn)一圈的時間稱為一個地球日），火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的0.1倍，則“天問一號”探測器的橢圓形的停泊軌道的半長軸與地球同步衛(wèi)星的軌道半徑的比值約為（）A． B． C． D．12．（2022·高一課時練習）北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)有5顆靜止軌道衛(wèi)星。已知地球赤道處的重力加速度大小為，將地球視為半徑為的球體，地球的自轉(zhuǎn)周期為，則地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）距離地球表面的高度為（）A． B．C． D．13．（2023·全國·高一假期作業(yè)）我國的航空航天事業(yè)取得了巨大成就。2010年10月1日，我國成功發(fā)射了“嫦娥二號”探月衛(wèi)星。“嫦娥二號”的質(zhì)量為m，它繞月球做勻速圓周運動時距月球表面的距離為h。已知引力常量G、月球質(zhì)量M、月球半徑R。求：（1）求月球表面的重力加速度；（2）“嫦娥二號”繞月球做勻速圓周運動的線速度。14．（2022秋·湖南常德·高二漢壽縣第一中學?？茧A段練習）（多選）如圖所示，設(shè)行星繞太陽的運動是勻速圓周運動。木星的半徑是地球半徑的n倍（n>1），其質(zhì)量為地球質(zhì)量的k倍。不考慮行星自轉(zhuǎn)的影響，則（）A．木星表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的倍B．木星的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的倍C．木星繞太陽運動的加速度比地球繞太陽運動的加速度大D．木星繞太陽運動的周期比地球繞太陽運動的周期大15．（多選）2020年7月23日12時41分，長征五號遙四運載火箭托舉著火星探測器“天問一號”在中國文昌航天發(fā)射場點火升空，這是中國航天的又一巨大進步。若“天問一號”從地球發(fā)射后沿如圖所示的轉(zhuǎn)移軌道飛向火星，并在火星位置3恰好與火星相遇。假設(shè)地球和火星均繞太陽做圓周運動，則下列說法正確的是（）A．“天問一號”發(fā)射時，火星可能位于位置1B．“天問一號”發(fā)射時，火星可能位于位置2C．“天問一號”發(fā)射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度D．“天問一號”發(fā)射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度16．（2022·全國·高一專題練習）如圖，P是緯度為的地球表面上一點，人造地球衛(wèi)星Q、R均做勻速圓周運動，衛(wèi)星R為地球赤道同步衛(wèi)星。若某時刻P、Q、R與地心O在同一平面內(nèi)，其中O、P、Q在一條直線上，且，下列說法正確的是（）A．12小時候后O、P、Q、R再一次共面B．P點向心加速度大于衛(wèi)星Q的向心加速度C．P、Q、R均繞地心做勻速圓周運動D．R的線速度小于Q的線速度17．（2022·全國·高一專題練習）我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成。空間段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星A（GEO）、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星B（IGSO）和中圓地球軌道衛(wèi)星C（MEO）組成，如圖所示。設(shè)三類衛(wèi)星都繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑關(guān)系為。下列說法正確的是（）A．A的線速度比B的小B．A的角速度比C的大C．B和C的周期之比為D．B和C的線速度之比為18．（2022·全國·高一專題練習）“天問一號”探測器需要通過霍曼轉(zhuǎn)移軌道從地球發(fā)送到火星，地球軌道和火星軌道看成圓形軌道，此時霍曼轉(zhuǎn)移軌道是一個近日點Q和遠日點P分別與地球軌道、火星軌道相切的橢圓軌道（如圖所示）。在近日點短暫點火后“天問一號”進入霍曼轉(zhuǎn)移軌道，接著“天問一號”沿著這個軌道直至抵達遠日點，然后再次點火進入火星軌道。已知引力常量為G，太陽質(zhì)量為M，地球軌道和火星軌道半徑分別為r和R，地球、火星、“天問一號”運行方向都為逆時針方向。下列說法正確的是（）A．兩次點火噴氣方向相同B．兩次點火之間的時間大于C．“天問一號”在地球軌道上的角速度小于在火星軌道上的角速度D．“天問一號”在轉(zhuǎn)移軌道上近日點的速度大小大于地球公轉(zhuǎn)速度大小19．（2021·江蘇·高考真題）我國航天人發(fā)揚“兩彈一星”精神砥礪前行，從“東方紅一號”到“北斗”不斷創(chuàng)造奇跡?！氨倍贰钡?9顆衛(wèi)星的發(fā)射邁出組網(wǎng)的關(guān)鍵一步。該衛(wèi)星繞地球做圓周運動，運動周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，軌道平面與地球赤道平面成一定夾角。該衛(wèi)星（）A．運動速度大于第一宇宙速度B．運動速度小于第一宇宙速度C．軌道半徑大于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星D．軌道半徑小于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星20．（2022·湖北·統(tǒng)考高考真題）2022年5月，我國成功完成了天舟四號貨運飛船與空間站的對接，形成的組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運動，周期約90分鐘。下列說法正確的是（

）A．組合體中的貨物處于超重狀態(tài)B．組合體的速度大小略大于第一宇宙速度C．組合體的角速度大小比地球同步衛(wèi)星的大D．組合體的加速度大小比地球同步衛(wèi)星的小21．（2022·海南·高考真題）（多選）火星與地球的質(zhì)量比為a，半徑比為b，則它們的第一宇宙速度之比和表面的重力加速度之比分別是（）A． B． C． D．22．（2021·海南·高考真題）2021年4月29日，我國在海南文昌用長征五號B運載火箭成功將空間站天和核心艙送入預定軌道。核心艙運行軌道距地面的高度為左右，地球同步衛(wèi)星距地面的高度接近。則該核心艙的（）A．角速度比地球同步衛(wèi)星的小B．周期比地球同步衛(wèi)星的長C．向心加速度比地球同步衛(wèi)星的大D．線速度比地球同步衛(wèi)星的小23．（2020·海南·高考真題）2020年5月5日，長征五號B運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功首飛，將新一代載人飛船試驗船送入太空，若試驗船繞地球做勻速圓周運動，周期為T，離地高度為h，已知地球半徑為R，萬有引力常量為G，則（

）A．試驗船的運行速度為B．地球的第一宇宙速度為C．地球的質(zhì)量為D．地球表面的重力加速度為24．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）“天問一號”從地球發(fā)射后，在如圖甲所示的P點沿地火轉(zhuǎn)移軌道到Q點，再依次進入如圖乙所示的調(diào)相軌道和停泊軌道，則天問一號（）A．發(fā)射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間B．從P點轉(zhuǎn)移到Q點的時間小于6個月C．在環(huán)繞火星的停泊軌道運行的周期比在調(diào)相軌道上小D．在地火轉(zhuǎn)移軌道運動時的速度均大于地球繞太陽的速度25．（2021·重慶·高考真題）（多選）2021年5月15日“祝融號”火星車成功著陸火星表面，是我國航天事業(yè)發(fā)展中具有里程碑意義的進展。此前我國“玉兔二號”月球車首次實現(xiàn)月球背面軟著陸，若“祝融號”的質(zhì)量是“玉兔二號”的K倍，火星的質(zhì)量是月球的N倍，火星的半徑是月球的P倍，火星與月球均視為球體，則（）A．火星