高考物理萬有引力與航天專題最新模擬題精練專題09.衛(wèi)星的發(fā)射和回收一．選擇題1.（2022江西南昌三模）2021年10月15日，伴隨著“三、二、一”的倒計時，“神舟十三號”在“長征二號”運載火箭的推動下順利進入太空，“神舟十三號”航天員翟志剛、王亞平和葉光富也將開始為期6個月的“太空旅行”。如圖所示為“長征二號”運載火箭，下列關(guān)于它在豎直方向加速起飛過程的說法，正確的是（）A.火箭加速上升時，航天員對座椅的壓力小于自身重力B.燃料燃燒推動空氣，空氣反作用力推動火箭升空C.保溫泡沫塑料從箭殼上自行脫落后處于失重狀態(tài)D.火箭噴出的熱氣流對火箭的作用力大于火箭對熱氣流的作用力【參考答案】C【名師解析】火箭加速上升時，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可知航天員受到的支持力大于自身的重力，由牛頓第三定律知航天員對座椅的壓力大于自身重力，A錯誤；火箭受到重力、空氣阻力以及內(nèi)部燃料噴出時的作用力，燃料燃燒向下噴氣，噴出的氣體的反作用力推動火箭升空，B錯誤；保溫泡沫塑料從箭殼上自行脫落后，由于具有豎直向上的速度，所受重力和空氣阻力均豎直向下，合外力方向豎直向下，故加速度方向豎直向下，處于失重狀態(tài)，C正確；火箭噴出的熱氣流對火箭的作用力與火箭對熱氣流的作用力是作用力和反作用力，二者等大反向，D錯誤；A.分離后空間站運行速度變小B.飛船在過渡軌道的速度大于第一宇宙速度C.飛船沿徑向與空間站分離后在重力作用下運動到過渡軌道D.與空間站分離后，返回艙進入大氣層之前機械能減少【參考答案】D【名師解析】【參考答案】B【名師解析】因此從地面開始發(fā)射到繞地心做圓周運動需要對空間站做的功為故ACD錯誤，B正確。4.（2022安徽淮安模擬）2021年4月29日，長征五號遙二運載火箭在海南文昌成功將空間站天和核心艙送入離地高約450km的預(yù)定軌道。2021年10月16日，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，將航天員翟志剛、王亞平、葉光富成功送入了天和核心艙。他們將在核心艙駐留6個月，主要任務(wù)是驗證中國空間站建造相關(guān)技術(shù)，為我國空間站后續(xù)建造及運營任務(wù)奠定基礎(chǔ)。下列說法正確的是（）A.核心艙在軌運行周期小于24小時B.組合體在軌運行速度大于7.9km/sC.火箭發(fā)射升空過程中，發(fā)動機噴出的燃氣推動空氣，空氣推動火箭上升D.在宇宙飛船加速升空過程中，宇航員處于超重狀態(tài)；當宇航員進入空間站仍然受重力作用，但處于失重狀態(tài)【參考答案】AD【名師解析】。5.（2021高考仿真模擬10）“天舟一號”貨運飛船在完成空間實驗室階段任務(wù)及后續(xù)拓展試驗后受控離軌，并進入地球大氣層燒毀，殘骸墜入南太平洋一處號稱“航天器墳場”的遠離大陸的深海區(qū)．在受控墜落前，“天舟一號”在離地面380km的圓軌道上飛行，下列說法中正確的是()A．在軌運行時，“天舟一號”受到平衡力的作用B．在軌運行時，“天舟一號”的角速度小于同步衛(wèi)星的角速度C．“天舟一號”離軌后在進入大氣層前，其動能將不斷減小D．若測得“天舟一號”環(huán)繞地球近地軌道的運行周期，則可求出地球的密度【參考答案】D【名師解析】.“天舟一號”在離地面380km的圓軌道上做圓周運動，運動方向不斷發(fā)生變化，故受到的力不是平衡力，選項A錯誤；Geq\f(Mm,r2)＝mω2r，因“天舟一號”的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，則其角速度大于同步衛(wèi)星的角速度，選項B錯誤；“天舟一號”離軌后，在進入大氣層前，因只有引力做功，機械能守恒，那么減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為增加的動能，其運行速度不斷增大，動能增大，選項C錯誤；Geq\f(Mm,R2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2R，而M＝ρeq\f(4,3)πR3，可得ρ＝eq\f(3π,GT2)，即若測得“天舟一號”環(huán)繞地球近地軌道的運行周期，即可求出地球的密度，選項D正確．6.（2020湖南長郡中學三模）牛頓在1687年出版的《自然哲學的數(shù)學原理》中設(shè)想，物體拋出的速度很大時，就不會落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星。如圖12所示，將物體從一座高山上的O點水平拋出，拋出速度一次比一次大，落地點一次比一次遠，設(shè)圖中A、B、C、D、E是從O點以不同的速度拋出的物體所對應(yīng)的運動軌道。己知B是圓形軌道，C、D是橢圓軌道，在軌道E上運動的物體將會克服地球的引力，永遠地離開地球，空氣阻力和地球自轉(zhuǎn)的影響不計，則下列說法正確的是A.物體從O點拋出后，沿軌道A運動落到地面上，物體的運動可能是平拋運動B．在軌道B上運動的物體，拋出時的速度大小為11.2km/sC．使軌道C、D上物體的運動軌道變?yōu)閳A軌道，這個圓軌道可以過O點D．.在軌道E上運動的物體，拋出時的速度一定等于或大于16.7km/s【參考答案】AC【名師解析】物體從O點拋出后，沿軌道A運動落到地面上，物體的運動可能是平拋運動,選項A正確；將物體從一座高山上的O點水平拋出，由于高山的高度遠小于地球半徑，所以在軌道B上運動的物體，可視為近地面衛(wèi)星，拋出時的速度大小為7.9km/s，選項B錯誤；使軌道C、D上物體的運動軌道變?yōu)閳A軌道，可以在物體經(jīng)過O點時減速，這個圓軌道可以過O點，選項C正確；.在軌道E上運動的物體，將脫離地球的引力范圍，拋出時的速度一定等于或大于第二宇宙速度11.2km/s，選項D錯誤。7.（2023安徽名校聯(lián)考）在發(fā)射人造衛(wèi)星時，可利用地球的自轉(zhuǎn)讓衛(wèi)星發(fā)射前就獲得相對地心的速度，設(shè)地球表面的重力加速度在兩極的大小為go，在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為T，將地球視為質(zhì)量均勻分布的球體，則衛(wèi)星利用地球自轉(zhuǎn)能獲得相對地心的最大速度為（）.【參考答案】A【名師解析】地球表面兩極處的物體

①而赤道處的物體受力滿足

②由①②兩式可解得地球半徑為：R=故赤道處物體線速度大小為：v=Rω==所以A正確，BCD錯誤8.（2023湖南懷化名校聯(lián)考）2017年6月19號，長征三號乙遙二十八火箭發(fā)射中星9A衛(wèi)星過程中出現(xiàn)變故，由于運載火箭的異常，致使衛(wèi)星沒有按照原計劃進入預(yù)定軌道。經(jīng)過航天測控人員的配合和努力，通過多次軌道調(diào)整，衛(wèi)星成功變軌進入同步衛(wèi)星軌道。衛(wèi)星變軌原理圖如圖所示，衛(wèi)星從橢圓軌道Ⅰ遠地點Q改變速度進入地球同步軌道Ⅱ，P點為橢圓軌道近地點。下列說法正確的是A.衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ運行時，在P點的速度等于在Q點的速度B.衛(wèi)星耗盡燃料后，在微小阻力的作用下，機械能減小，軌道半徑變小，動能變小C.衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的Q點加速度大于在同步軌道Ⅱ的Q點的加速度D.衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的Q點速度小于在同步軌道Ⅱ的Q點的速度【參考答案】.D【名師解析】解析：根據(jù)衛(wèi)星在橢圓軌道上運動時機械能保持不變，可知衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ運行時，在P點的速度大于在Q點的速度，選項A錯誤；衛(wèi)星耗盡燃料后，在微小阻力的作用下，機械能減小，軌道半徑變小，重力勢能減小，但是速度變大，動能變大，選項B錯誤；在同一Q點，衛(wèi)星所受萬有引力相同，根據(jù)牛頓第二定律，衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的Q點加速度等于在同步軌道Ⅱ的Q點的加速度，選項C錯誤；衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ上運動到Q點需要增大速度，才能變軌到同步軌道Ⅱ，所以衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的Q點速度小于在同步軌道Ⅱ的Q點的速度，選項D正確。9．假設(shè)將來一艘飛船靠近火星時，經(jīng)歷如圖所示的變軌過程，則下列說法正確的是()A．飛船在軌道Ⅱ上運動到P點的速度小于在軌道Ⅰ上運動到P點的速度B．若軌道Ⅰ貼近火星表面，測出飛船在軌道Ⅰ上運動的周期，就可以推知火星的密度C．飛船在軌道Ⅰ上運動到P點時的加速度大于飛船在軌道Ⅱ上運動到P點時的加速度D．飛船在軌道Ⅱ上運動時的周期小于在軌道Ⅰ上運動時的周期【參考答案】.B【命題意圖】本題考查萬有引力定律、飛船的運動、飛船變軌、開普勒定律及其相關(guān)的知識點。10.某火星探測器的發(fā)射過程的簡化圖如圖8所示，首先將該探測器發(fā)射到一停泊測試軌道，使探測器沿橢圓軌道繞地球運行，其中圖中的P點為橢圓軌道上的遠地點；再經(jīng)一系列的變軌進入工作軌道，使探測器沿圓軌道繞火星運行。已知地球的半徑和火星的半徑分別為R1、R2，P點距離地面的高度為h1，在工作軌道上的探測器距離火星表面的高度為h2，地球表面的重力加速度為g，火星的質(zhì)量為M，引力常量為G，忽略地球和火星自轉(zhuǎn)的影響。則由以上條件可求解的是() A.探測器在P點的線速度 B.探測器在P點的加速度 C.探測器繞火星運動的周期 D.火星表面的重力加速度【參考答案】BCD【名師解析】11.（2015·全國理綜I）我國發(fā)射的“嫦娥三號”登月探測器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運行；然后經(jīng)過一系列過程，在離月面4m高處做一次懸停（可認為是相對與月球靜止）；最后關(guān)閉發(fā)動機，探測器自由下落。已知探測器的質(zhì)量約為1.3×103kg,地球質(zhì)量約為月球的81倍，地球半徑約為月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小約為9.8m/s2.則此探測器（）A．在著陸前的瞬間，速度大小約為9.8m/sB．懸停時受到的反沖作用力約為2×103NC．從離開近月圓軌道到著陸這段時間內(nèi)，機械能守恒D．在近月圓軌道上運行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的線速度【參考答案】BD【名師解析】12.(多選)如圖所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進入橢圓軌道Ⅰ，然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進入地球同步軌道Ⅱ，則()A.該衛(wèi)星在P點的速度大于7.9km/s，小于11.2km/sB.衛(wèi)星在同步軌道Ⅱ上的運行速度大于7.9km/sC.在軌道Ⅰ上，衛(wèi)星在P點的速度大于在Q點的速度D.衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ【參考答案】ACD【名師解析】衛(wèi)星在P點做圓周運動的速度為7.9km/s，衛(wèi)星在P點的速度大于7.9km/s會做離心運動，運動軌跡為橢圓，但必須小于11.2km/s，否則就會脫離地球束縛，故A正確；環(huán)繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星，最大的運行速度是7.9km/s，故B錯誤；P點比Q點離地球近些，故在軌道Ⅰ上，衛(wèi)星在P點的速度大于在Q點的速度，C正確；衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ，故D正確。13.太空行走又稱為出艙活動。狹義的太空行走即指航天員離開載人航天器乘員艙，只身進入太空的出艙活動。假設(shè)某宇航員出艙離開飛船后身上的速度計顯示其對地心的速度為v，該航天員從離開艙門到結(jié)束太空行走所用時間為t，已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，則()A.航天員在太空行走時可模仿游泳向后劃著前進B.該航天員在太空“走”的路程估計只有幾米C.該航天員離地高度為eq\f(gR2,v2)－RD.該航天員的加速度為eq\f(v2,gR2)【參考答案】C【名師解析】由于太空沒有空氣，因此航天員在太空中行走時，無法模仿游泳向后劃著前進，選項A錯誤；航天員在太空行走的路程是以速度v運動的路程，即為vt，選項B錯誤；由Geq\f(Mm,R2)＝mg和Geq\f(Mm,（R＋h）2)＝meq\f(v2,R＋h)，得h＝eq\f(gR2,v2)－R，選項C正確；再由eq\f(a,g)＝eq\f(R2,（R＋h）2)得a＝eq\f(v4,gR2)，選項D錯誤。14．中國國家航天局目前計劃于2020年發(fā)射嫦娥工程第二階段的月球車“嫦娥四號”。中國探月計劃總工程師吳偉仁近期透露，此臺月球車很可能在離地球較遠的月球背面著陸，假設(shè)運載火箭先將“嫦娥四號”月球探測器成功送入太空，由地月轉(zhuǎn)移軌道進入100千米環(huán)月軌道后成功變軌到近月點為15千米的橢圓軌道，在從15千米高度降至月球表面成功實現(xiàn)登月。則關(guān)于“嫦娥四號”登月過程的說法正確的是()A．“嫦娥四號”由地月轉(zhuǎn)移軌道需要減速才能進入100千米環(huán)月軌道B．“嫦娥四號”在近月點為15千米的橢圓軌道上各點的速度都大于其在100千米圓軌道上的速度C．“嫦娥四號”在100千米圓軌道上運動的周期小于其在近月點為15千米的橢圓軌道上運動的周期D．從15千米高度降至月球表面過程中，“嫦娥四號”處于失重狀態(tài)【參考答案】A【名師解析】“嫦娥四號”由地月轉(zhuǎn)移軌道實施近月制動才能進入100千米環(huán)月圓軌道上，A正確；由衛(wèi)星變軌條件可知近月點為15千米的橢圓軌道上遠月點的速度小于圓軌道上的速度，B錯誤；由開普勒第三定律可得“嫦娥四號”在100千米圓軌道上運動的周期大于其在橢圓軌道上運動的周期，C錯誤；從15千米高度降至月球表面過程“嫦娥四號”需要減速下降，處于超重狀態(tài)，D錯誤。15.發(fā)射地球同步衛(wèi)星要經(jīng)過三個階段：先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后使其沿橢圓軌道2運行，最后將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示。當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，其中說法正確的是()A.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度B.衛(wèi)星在軌道3上的動能小于它在軌道1上的動能C.衛(wèi)星在軌道3上的引力勢能小于它在軌道1上的引力勢能D.衛(wèi)星在軌道3上的機械能大于它在軌道1上的機械能【參考答案】ABD【名師解析】地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力為Geq\f(Mm,r2)，由Geq\f(Mm,r2)＝ma，可得衛(wèi)星在Q點的加速度a＝eq\f(GM,r2)，故選項A正確；軌道1、3均為圓軌道，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，可得v2＝eq\f(GM,r)，由于軌道3的半徑大于軌道1的半徑，故衛(wèi)星在軌道3上的動能小于在軌道1上的動能，故選項B正確；從軌道1到軌道3，地球與衛(wèi)星間的引力做負功，引力勢能將增加，選項C錯誤；由軌道1到軌道3經(jīng)過兩次加速，外力做正功，所以衛(wèi)星在軌道3上的機械能大于它在軌道1上的機械能，故選項D正確。16．中國志愿者王躍曾參與人類歷史上第一次全過程模擬從地球往返火星的試驗“火星—500”．假設(shè)將來人類一艘飛船從火星返回地球時，經(jīng)歷如圖所示的變軌過程，則下列說法正確的是()A．飛船在軌道Ⅱ上運動時，在P點的速度大于在Q點的速度B．飛船在軌道Ⅰ上運動時，在P點的速度大于在軌道Ⅱ上運動時在P點的速度C．飛船在軌道Ⅰ上運動到P點時的加速度等于飛船在軌道Ⅱ上運動到P點時的加速度D．若軌道Ⅰ貼近火星表面，測出飛船在軌道Ⅰ上運動的周期，就可以推知火星的密度【參考答案】ACD【名師解析】根據(jù)開普勒第二定律，行星在單位時間內(nèi)掃過的面積相等可以知道，行星在遠離中心天體的位置處速度一定小于在靠近中心天體位置處的速度，類比可以知道，A對；人造飛船在P點處受到的萬有引力F引＝Geq\f(Mm,r2)，為其提供做圓周運動所需要的向心力F向＝meq\f(v2,r)，當萬有引力等于所需向心力時，人造飛船做圓周運動，當萬有引力小于所需向心力時，人造飛船做離心運動，飛船在P點，Ⅱ軌道速度大于Ⅰ軌道速度，B錯；根據(jù)牛頓第二定律F＝F引＝Geq\f(Mm,r2)＝man，同一個位置萬有引力大小與方向相同，所以在P點任一軌道的加速度相同，C對；當軌道Ⅰ貼近火星時，設(shè)火星的半徑為R，萬有引力用來提供向心力可以得到：F＝Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(4π2,T2)R，于是M＝eq\f(4π2R3,GT2)＝ρV，又因為V＝eq\f(4πR3,3)，所以ρ＝eq\f(3π,GT2)，D對．二．計算題（1）在主傘打開后的瞬間，返回艙的加速度大?。唬?）若在反推發(fā)動機工作時主傘與返回艙之間的繩索處于松弛狀態(tài)，則反推發(fā)動機在該過程中對返回艙做的功?！久麕熃馕觥浚?）由牛頓第二定律可知由題意聯(lián)立可得所以加速度大小為70m/s2；（2）從離地一米到速度為0時，由動能定理可知解得2．(8分)（２０２２山東名校模擬）我國航天員翟志剛、王亞平、葉光富于2022年4月16日9時56分搭乘神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。返回艙在離地面約6000m的高空打開主傘(降落傘)，在主傘的作用下返回艙速度從80m／s降至10m／s，此后可視為勻速下降，當返回艙在距離地面1m時啟動反推發(fā)動機，速度減至0后恰落到地面上。設(shè)主傘所受的空氣阻力為f=kv，其中k為定值，v為速率，其余阻力不計。已知返回艙(含宇航員)總質(zhì)量為3000kg，主傘的質(zhì)量忽略不計，忽略返回艙質(zhì)量的變化，重力加速度g取10m／s2，全過程為豎直方向的運動。求：(1)在主傘打開后的瞬間，返回艙的加速度；(2)若在反推發(fā)動機工作時主傘與返回艙之間的繩索處于松弛狀態(tài)，則反推發(fā)動機在該過程中對返回艙做的功W?！久麕熃馕觥?1)由牛頓第二定律可知mgf1=ma1分由題意f1=kv11分勻速f2=kv2=mg1分聯(lián)立可得a=70m/s２所以加速度大小為70m/s2,方向豎直向上。2分(2)從離地一米到速度為0時，由動能定理可知mgh+W=0mv22解得W=1.8×105J3.如圖所示，探月衛(wèi)星的發(fā)射過程可簡化如下：首先進入繞地球運行的“停泊軌道”，在該軌道的P處通過變速再進入“地月轉(zhuǎn)移軌道”，在快要到達月球時，對衛(wèi)星再次變速，衛(wèi)星被月球引力“俘獲”后，成為環(huán)月衛(wèi)星，最終在環(huán)繞月球的“工作軌道”繞月飛行(視為圓周運動)，對月球進行探測?！肮ぷ鬈壍馈敝芷跒門、距月球表面的高度為h，月球半徑為R，引力常量為G，忽略其他天體對探月衛(wèi)星在“工作軌道”上環(huán)繞運動的影響。(1)要使探月衛(wèi)星從“轉(zhuǎn)移軌道”進入“工作軌道”，應(yīng)增大速度還是減小速度？(2)求探月衛(wèi)星在“工作軌道”上環(huán)繞的線速度大??；(3)求月球的第一宇宙速度。【名師解析】(1)要使探月衛(wèi)星從“轉(zhuǎn)移軌道”進入“工作軌道”，應(yīng)減小速度使衛(wèi)星做近心運動。(2)根據(jù)線速度與軌道半徑和周期的關(guān)系可知探月衛(wèi)星線速度的大小v＝eq\f(2π（R＋h）,T)。(3)設(shè)月球的質(zhì)量為M，探月衛(wèi)星