2025年高一物理下學期物理與航空航天試題一、單項選擇題（每題4分，共40分）2025年我國成功發(fā)射"天宮三號"空間站核心艙，其繞地球運行的軌道可視為圓形。若核心艙距離地面高度為h，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，則核心艙在軌運行的線速度大小為（）A.$\sqrt{gR}$B.$\sqrt{g(R+h)}$C.$\sqrt{\frac{gR^2}{R+h}}$D.$\sqrt{\frac{g(R+h)^2}{R}}$長征五號運載火箭采用液氧煤油發(fā)動機，點火瞬間可產(chǎn)生約10^6N的推力。關(guān)于火箭發(fā)射過程，下列說法正確的是（）A.火箭受到的推力來自于噴出氣體對地面的壓力B.火箭加速度隨燃料消耗而減小C.火箭克服重力做的功等于其機械能的增加量D.地球自轉(zhuǎn)對赤道附近發(fā)射場更有利是因為可利用地球自轉(zhuǎn)線速度航天員在空間站進行"太空拋物"實驗，將小球以初速度v水平拋出。若空間站繞地球做勻速圓周運動，則小球的運動軌跡是（）A.指向地球的拋物線B.背離地球的拋物線C.與空間站同軌道的圓周D.相對空間站做勻速直線運動北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)采用三種軌道衛(wèi)星：地球靜止軌道（GEO）、傾斜地球同步軌道（IGSO）和中圓地球軌道（MEO）。已知GEO衛(wèi)星軌道半徑為r1，周期為T1；MEO衛(wèi)星軌道半徑為r2，周期為T2。則下列關(guān)系正確的是（）A.$\frac{r_1}{r_2}=(\frac{T_1}{T_2})^{\frac{3}{2}}$B.$\frac{r_1}{r_2}=(\frac{T_1}{T_2})^{\frac{2}{3}}$C.$\frac{r_1}{r_2}=(\frac{T_2}{T_1})^{\frac{3}{2}}$D.$\frac{r_1}{r_2}=(\frac{T_2}{T_1})^{\frac{2}{3}}$火星探測器在著陸過程中會經(jīng)歷"恐怖七分鐘"，需在短時間內(nèi)將速度從約2萬km/h降至零。若探測器質(zhì)量為2000kg，減速過程可視為勻變速直線運動，歷時420s，則這段時間內(nèi)探測器所受合外力的沖量大小約為（）A.1.1×10^4N·sB.1.1×10^7N·sC.2.2×10^4N·sD.2.2×10^7N·s航天器在太空中可利用霍爾推進器進行姿態(tài)調(diào)整。推進器通過電離惰性氣體產(chǎn)生等離子體，再利用電場加速噴出形成推力。若每秒噴出n個質(zhì)量為m的正離子，每個離子離開推進器時的速度為v，則推進器產(chǎn)生的推力大小為（）A.nmvB.$\frac{nmv}{t}$C.$\frac{1}{2}nmv^2$D.$\frac{nmv^2}{2t}$關(guān)于三種宇宙速度，下列說法正確的是（）A.第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最小速度B.第二宇宙速度是脫離太陽系的最小發(fā)射速度C.第三宇宙速度的大小與地球質(zhì)量無關(guān)D.地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度介于第一和第二宇宙速度之間某衛(wèi)星在近地圓軌道Ⅰ上運行，經(jīng)變軌后進入橢圓軌道Ⅱ，近地點為A，遠地點為B。則衛(wèi)星在軌道上運行時（）A.在軌道Ⅰ上的機械能大于軌道ⅡB.在A點的加速度大于在B點的加速度C.在A點的線速度小于第一宇宙速度D.從A到B的過程中動能逐漸增大我國探月工程中，嫦娥五號探測器在月球表面采集月壤后，由上升器攜帶樣品從月球發(fā)射升空。已知月球質(zhì)量為M，半徑為R，萬有引力常量為G，則上升器從月球表面發(fā)射的最小速度為（）A.$\sqrt{\frac{GM}{R}}$B.$\sqrt{\frac{2GM}{R}}$C.$\sqrt{\frac{GM}{2R}}$D.$\sqrt{\frac{GM}{R^2}}$兩顆人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑之比為1:4，則（）A.線速度之比為2:1B.角速度之比為1:8C.周期之比為8:1D.向心加速度之比為1:16二、多項選擇題（每題5分，共20分。每題有多個選項正確，全部選對得5分，選對但不全得3分，錯選或不答得0分）關(guān)于開普勒行星運動定律，下列說法正確的有（）A.所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓B.行星在近日點的速率小于在遠日點的速率C.對任意行星，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積D.所有行星的軌道半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等2024年美國SpaceX公司的"星艦"火箭進行亞軌道飛行試驗時，采用了"腹部著陸"技術(shù)?；鸺谪Q直下落過程中，先自由下落，再啟動發(fā)動機減速。若火箭質(zhì)量為m，發(fā)動機啟動后產(chǎn)生恒定推力F，重力加速度為g，則（）A.自由下落階段火箭處于完全失重狀態(tài)B.發(fā)動機啟動瞬間火箭加速度方向豎直向上C.若F=2mg，則火箭減速時的加速度大小為gD.減速過程中火箭機械能守恒地球同步衛(wèi)星具有以下哪些特點（）A.運行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同B.軌道平面一定與赤道平面重合C.軌道半徑是唯一確定的D.線速度大于第一宇宙速度關(guān)于航天器在太空中的能量轉(zhuǎn)換，下列說法正確的有（）A.太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能B.推進器工作時將化學能轉(zhuǎn)化為機械能C.衛(wèi)星從近地點到遠地點的過程中動能轉(zhuǎn)化為勢能D.著陸緩沖過程中機械能守恒三、實驗題（共16分）某實驗小組利用如圖所示裝置模擬火箭發(fā)射過程，探究反沖運動規(guī)律。實驗器材包括：帶有噴口的氣球、軌道、滑塊、打點計時器、紙帶等。（1）實驗中需要測量的物理量有：、、_________________。（3分）（2）實驗時，先將氣球吹足氣，然后釋放氣球，滑塊在反沖力作用下沿軌道運動。通過分析紙帶可得到滑塊運動的_________________和_________________。（2分）（3）若某次實驗中，得到滑塊運動的v-t圖像如圖所示，則0~t1時間內(nèi)滑塊的加速度大小為a=，反沖力對滑塊做的功為W=。（用已知量和測量量表示）（4分）（4）為了減小實驗誤差，下列措施可行的有：_________________。（3分）A.增大氣球體積B.減小軌道摩擦C.多次測量取平均值D.選用質(zhì)量更大的滑塊（5）若氣球噴氣體的平均速率為v，單位時間內(nèi)噴出氣體的質(zhì)量為Δm/Δt，則滑塊受到的平均反沖力大小為F=_________________。（4分）四、計算題（共44分）（10分）我國空間站天和核心艙運行在距地面約400km的近圓軌道上，已知地球半徑R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2。求：（1）核心艙在軌運行的周期；（2）核心艙在軌運行的向心加速度大小。（12分）一火箭總質(zhì)量為M（含燃料），從地面靜止開始豎直向上發(fā)射，燃料燃燒時以相對地面的速度u向下噴出燃氣，燃氣的質(zhì)量變化率為k=Δm/Δt。不計空氣阻力，重力加速度g為常量。（1）求火箭剛發(fā)射時的加速度大??；（2）當火箭質(zhì)量減為初始質(zhì)量的一半時，求火箭的加速度大小。（12分）嫦娥探月衛(wèi)星在完成任務(wù)后，由月球軌道返回地球。衛(wèi)星在月球軌道上A點（距月球表面高度h1）啟動發(fā)動機，進入地月轉(zhuǎn)移軌道，最終在地球上空B點（距地球表面高度h2）被地球捕獲。已知月球質(zhì)量M月=7.35×1022kg，半徑R月=1.74×103km，地球質(zhì)量M地=5.98×102?kg，半徑R地=6.37×103km。（1）求衛(wèi)星在月球表面附近的重力加速度g月（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；（2）若衛(wèi)星在A點的速度為vA=1.68km/s，h1=200km，求衛(wèi)星在A點受到的月球引力大小與地球引力大小之比。（10分）雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，它們在相互引力作用下繞連線上某點做勻速圓周運動。已知兩恒星質(zhì)量分別為m1和m2，相距為L，萬有引力常量為G。求：（1）兩恒星做圓周運動的軌道半徑之比r1:r2；（2）雙星系統(tǒng)的運行周期T。五、綜合題（共30分）（15分）閱讀材料，回答問題。材料：2025年我國計劃發(fā)射"巡天"空間望遠鏡，該望遠鏡將運行在與空間站共軌的獨立軌道上，可實現(xiàn)大范圍巡天觀測。望遠鏡質(zhì)量約2.5噸，主鏡口徑達2米，具有極高的空間分辨率。（1）巡天望遠鏡與空間站共軌運行，兩者軌道周期相同。若空間站軌道高度為400km，望遠鏡軌道高度為500km，為了實現(xiàn)兩者對接，需要對望遠鏡進行軌道調(diào)整。應(yīng)采取什么措施？說明理由。（5分）（2）望遠鏡在太空中長期運行時，會受到微隕石撞擊等影響導致軌道衰減。若某時刻望遠鏡的軌道高度降低了Δh，為了恢復原軌道，需要在近地點點火加速。已知地球質(zhì)量為M，原軌道半徑為r，求望遠鏡在近地點需要增加的速度Δv。（6分）（3）望遠鏡的主鏡采用輕量化設(shè)計，其質(zhì)量僅為傳統(tǒng)望遠鏡的1/3。說明輕量化設(shè)計對發(fā)射和在軌運行的好處。（4分）（15分）航天工程師在設(shè)計航天器時，需要綜合考慮力學、熱學、電磁學等多方面因素。請結(jié)合所學物理知識回答下列問題：（1）航天器在太空中處于微重力環(huán)境，宇航員會出現(xiàn)"太空失重生理效應(yīng)"。請從力學角度分析失重狀態(tài)下物體的受力特點，并說明宇航員在空間站中如何測量物體質(zhì)量。（5分）（2）火箭發(fā)動機的推重比（推力與發(fā)動機質(zhì)量之比）是衡量發(fā)動機性能的重要指標。某火箭發(fā)動機質(zhì)量為m，推重比為k，若火箭起飛時總質(zhì)量為M，求火箭起飛時的加速度大小。（5分）（3）為了保護航天器在返回大氣層時不被燒毀，通常采用燒蝕材料制作外殼。請從能量轉(zhuǎn)化的角度分析燒蝕防熱的原理，并說明航天器返回時為什么需要"打水漂"式軌道設(shè)計。（5分）六、選做題（共20分，任選一題作答）A.（20分）科幻電影《流浪地球》中，人類計劃讓地球脫離太陽系，前往比鄰星。已知太陽質(zhì)量M=2×103?kg，地球質(zhì)量m=6×102?kg，日地距離r=1.5×1011m，萬有引力常量G=6.67×10?11N·m2/kg2。（1）求地球繞太陽做圓周運動的動能；（2）為了使地球脫離太陽系，需要對地球做多少功？（假設(shè)地球脫離太陽系后的速度為零）（3）若利用行星發(fā)動機推動地球，每臺發(fā)動機的推力F=1.5×1012N，全球共安裝N=1萬臺發(fā)動機，求地球達到脫離速度需要的時間。（忽略地球自轉(zhuǎn)和其他天體影響）B.（20分）航天飛機在完