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(jìn)入太空，“神舟卜三號”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F火箭對熱氣流的作用力

2.（2022山東青島二模）神舟十三號載人飛船返回艙首次采用快速返回模式，于2022年4月16日9時56

分在東風(fēng)著陸場成功著陸。返回的大致過程如下：。時44分飛船沿徑向與空間站天和核心艙成功分離，分

離后空間站仍沿原軌道飛行，飛船下降到空間站下方200m處的過渡軌道并進(jìn)行調(diào)姿，由徑向飛行改為橫

向飛行。繞行5圈后，經(jīng)過制動減速、自由滑行、再入大氣層、著陸返回四個階段，如圖為該過程的示意

圖。下列說法正確的是（）

過渡軌道

A.分離后空間站運行速度變小

B.匕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(jìn)入大氣層之前機械能減少

3.（2022?河北石家莊三模）2022年4月16日，神舟十三號順利脫離天和核心艙空間站，“太空出差三人

組”安全返回地球,規(guī)定無窮遠(yuǎn)處引力勢能為0,空間站到地心距離為，?時其引力勢能可表示為

GMm

E產(chǎn)-------,其中G為引力常量，M為地球質(zhì)量，機為空間站的質(zhì)量。已知地球半徑為R,空間站繞地

r

球做勻速圓周運動時距地面的高度為人若忽略地球的自轉(zhuǎn)及空氣阻力，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（）

GMm(hrGMmh\_

A.--------------+2B.

R+h{RR+〃席

GMm(hO

C.------------------1--------D.

/?+/?!R2

4.C2022安徽淮安模擬）2021年4月29口，長征五號遙一運載火箭在海南義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c2021年10月160,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/s

C.火箭發(fā)射升空過程中，發(fā)動機噴出的燃?xì)馔苿涌諝猓諝馔苿踊鸺仙?/p>

D.在宇宙飛船加速升空過程中，宇航員處于超重狀態(tài)；當(dāng)宇航員進(jìn)入空間站仍然受重力作用，但處于失重

狀態(tài)

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(jìn)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(yuǎn)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(jìn)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

6.12020湖南長郡中學(xué)三模）牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)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(yuǎn)，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(yuǎn)地離開地球，空氣阻力和地球自轉(zhuǎn)的影響不計，則卜.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/s

C.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。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

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陰，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（）

ANgo-g）B2l（g。一）

2萬T

C2萬（gO+g）口-（go+g）

?T2乃

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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)

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(rèn)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1.3x|（）3kg,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/s

B.懸停時受到的反沖作用力約為ZXIO3N

C.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

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(jìn)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(jìn)入地球同步軌道H,貝心）

A.該衛(wèi)星在P點的速度大于7.9km/s,小于11.2km/s

B.衛(wèi)星在同步軌道II上的運行速度大于7.9kin/s

C.在軌道I上，衛(wèi)星在P點的速度大于在。點的速度

D.22星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道I進(jìn)入軌道II

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(jìn)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,,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(jìn)

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塔一R

D.該航天員的加速度為加

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，此臺月球軍很可能在離地球較遠(yuǎn)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(jìn)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（）

loo『米環(huán)月軌道-~近加\

桶wi環(huán)月軌道、Y\

地月轉(zhuǎn)移軌道\}

A.“嫦娥四號”由地月軌移軌道需要減速才能進(jìn)入100「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)

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。點，軌道2、3相切于P點，如圖所示。當(dāng)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.22星在軌道I上經(jīng)過Q點時的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過。點時的加速度

B.P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.22星在軌道3上的機械能大于它在軌道1上的機械能

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“火星一50?！?假設(shè)將來

人類?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（）

軌道nr..-...

/?一軌道上”--…?：飛、

（Q；軌道

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【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上運動到尸點時的加速度

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

二.計算題

1.（2022福建廈門四模）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(fēng)著陸場成功著陸。返回艙在離地面約6300m的高空打開主傘（降落傘），在主傘的

作用卜.返回艙速度從80m/s降至10m/s,此后可視為勻速下降，當(dāng)返回艙在距離地面1m時啟動反推發(fā)動機，

速度減至。后恰落到地面上。設(shè)主傘所受的空氣阻力為六加，其中女為定值，u為速率，其余阻力不計。己

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

lOin/s2,設(shè)全過程為豎直方向的運動。求：

（1）在主傘打開后的瞬間，返回艙的加速度大小；

（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。

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

乘神舟卜三號載人飛船返回艙在東風(fēng)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(dāng)返回艙在距離地面1m時啟動

反推發(fā)動機，速度減至。后恰落到地面上。設(shè)主傘所受的空氣阻力為六人，其中Z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lOm/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。；

⑵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。

3.如圖所示，探月衛(wèi)星的發(fā)射過程可簡化如下：首先進(jìn)入繞地球運行的“停泊軌道”，在該軌道的。處

通過變速再進(jìn)入“地月轉(zhuǎn)移軌道“，在快要到達(dá)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(jìn)行探測?！肮ぷ鬈壍馈敝芷跒門、

距月球表面的高度為〃，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(jìn)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。

4.宇航員駕駛宇宙飛船成功登上月球，他在月球表面做了一個實驗：在停在月球表面的登陸艙內(nèi)固定

一傾角。=30。的斜面，讓一個小物體以速度w由底端沿斜面向上運動，利用速度傳感器得到其往返運動的

v-t圖象如圖5所示，圖中M已知。己知月球的半徑為R,萬芍引力常量為G。不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響。

求：

⑴月球的密度P；

(2)宇宙飛船在近月圓軌道繞月球做勻速圓周運動的速度PI.

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(jìn)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，由牛頃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,一者等大反向，D縉誤：

2.（2022山東青島二模）神舟十三號教人飛船返回艙首次采用快速返回模式，于2022年4

月16日9時56分在東風(fēng)著陸場成功著陸。返回的大致過程如下：。時44分飛船沿徑向與空

間站天和核心艙成功分離，分離后空間站仍沿原軌道飛行，飛船下降到空間站下方2（X）m處

的過渡軌道并進(jìn)行調(diào)姿，由徑向飛行改為橫向飛行。繞行5圈后，經(jīng)過制動減速、自由滑行、

再入大氣層、著陸返回四個階段，如圖為該過程的示意圖。下列說法正確的是（）

A.分離后空間站運行速度變小

B.匕船在過渡軌道的速度大「?第?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(jìn)入大氣層之前機械能減少

【參考答案】D

【名師解析】

空間站沿著原來的軌道運仃，軌道半徑不變，根據(jù)G—^="2—，可得V=｛「-

分禽后空間站運行速度不變，故A錯誤；B.根據(jù)y=J皆可知在過渡軌道的速度小于第

一宇宙速度，故B錯誤；飛船沿徑向與空間站分離后，因為飛船點火減速，飛船做向心

運動從而到達(dá)過渡軌道，故C錯誤；與空間站分離后，返回艙進(jìn)入大氣層之前，飛船經(jīng)過

多次減速，除了萬有引力之外的其他力做負(fù)功，機械能減少，故D正確。

3.（2022?河北石家莊三模）2022年4月16日，神舟十三號順利脫禽天和核心艙空間站，

“太空出差三人組''安全返回地球。規(guī)定無窮遠(yuǎn)處引力勢能為0,空間站到地心距離為廠時其

引力勢能可表示為與=-色”竺，其中G為引力常量，歷為地球質(zhì)量，機為空間站的質(zhì)量。

r

已知地球半徑為凡空間站繞地球做勻速圓周運動時距地面的高度為小若忽略地球的自轉(zhuǎn)

及空氣阻力，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（）

【參考答案】B

【名師解析】

空間站在地球表面的引力勢能為弓1=-色等

R

空間站在離地面高度為。的軌道運行，由萬有引力提供向心力的二2二

（A十〃猿R+h

「1，GMm

此時空間站的動能為片=5〃”二而歷

GMm

此時空間站的引力勢能為Ep2=

R+h

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

GMm'hl_\

W=紇+Ep2~昂R+hjR+2)

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160,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/s

C.火箭發(fā)射升空過程中，發(fā)動機噴出的燃?xì)馔苿涌諝?，空氣推動火箭上?/p>

D.在宇宙飛船加速升空過程中，宇航員處于超重狀態(tài)；當(dāng)宇航員進(jìn)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】

根據(jù)與=少，核心艙的運動半徑小于同步心衛(wèi)星的運動半徑，則對應(yīng)的周期更小，即運行

周期小于24h,A正確；組合體在軌運行速度不可能大于7.9km/s,7.9km/s是最大環(huán)繞運

行速度，B錯誤；火箭發(fā)射升空過程中，發(fā)動機噴出的燃?xì)夥聪蛲苿踊鸺仙c空氣無關(guān),

C錯誤；在宇宙飛船加速升空過程中，有向上的加速度，宇航員處于超重狀態(tài);當(dāng)宇航員進(jìn)

入空間站時，重力提供向心力，處于失重狀態(tài)，D正確,

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(jìn)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(yuǎn)離大陸的深海區(qū).在受控墜落前，“天舟一號”在離地，面38（）km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(jìn)入大氣層前，其動能將不斷減小

D.若測得“天舟?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；*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(jìn)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；6^=川（哈）生，而可

得"=蔡，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(xué)三模）牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)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(yuǎn)，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(yuǎn)地離開地球,

空氣阻力和地球自轉(zhuǎn)的影響不il,則下列說法正確的是

圖12

A.物體從。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/s

C.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，山于高山的高度遠(yuǎn)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0點時減速，這個圓軌道可

以過0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U.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蜀,在赤道的大小為g：地球自轉(zhuǎn)的周

期為。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（）

A7（g「g）B2.M-g）

2i(g0+g)T(go+g)

.【參考答案】A

【名師解析】地球表面兩極處的物體G綃-〃⑼，①

K1

而赤道處的物體受力滿足G愕mg+〃小等②

由①②兩式可解得地球半徑為：

4整

故赤道處物體線速度大小為：v=Rco=〃”=9：l-

72區(qū)

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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)地點Q改變速度進(jìn)入地球同步軌道H,

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2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，動能變個

C.衛(wèi)星在橢圓軌道I的。點加速度大于在同步軌道I【的Q點的加速度

D.衛(wèi)星在橢圓軌道I的。點速度小于在同步軌道n的。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。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H,所以衛(wèi)星在橢圓軌道I的。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上運動到尸點的速度小于在軌道1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【上運動的周期，就可以推知火星的密度

C.飛船在軌道【上運動到P點時的加速度大于飛般在軌道I【上運動到。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】本題考杳萬有引力定律、飛船的運動、飛船變軌、開普勒定律及其相關(guān)的知

識點。

【名師解析】飛船在軌道II上運動到。點時需要減速才能在軌道I上運動，所以飛船在

軌道HI:運動到P點的速度大于在軌道I上運動到P點的速度，選項A錯誤；若軌道I

貼近火星表面，測出飛船在軌道I上運動的周期，由萬有引力定律等于向心力，

G嗎.R(―)2,可得出火星質(zhì)量'1=主土，火星體積V=*3-,就可以推知

R2TGT23

八、冗

火星的密度p=M/V=23,選項B正確；在同一點P,飛船所受的萬有引力相等，由牛

頓第二定律，可知飛船在軌道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，選項C錯誤；由開普勒定律可知飛船在軌道II上運動時的周期大于在軌

道I上運動時的周期，選項D錯誤。

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?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(yuǎn)地點；再經(jīng)一系列

的變軌進(jìn)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

別為凡、&,P點距離地面的高度為小,在工作軌道上的探測器距離火星表面的高度為

hi，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,忽略地球和火星日

轉(zhuǎn)的影響。則由以上條件可求解的是（）

A.探測器在尸點的線速度

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】

根據(jù)牛頓第二定律得探測器在遠(yuǎn)地點尸時萬有引力等于其所受的合力,G

ma,又Gr=mg,由以上兩式可求得探測器在遠(yuǎn)地點。時的加速度，由于軌道是橢

R「

圓，在遠(yuǎn)地點P時的速度無法確定，A錯誤，B正確；探測器繞火星運動時由萬有引力

提供向心力，則G「=〃?依2+力2）等,又G竺■=）時,由以上兩式可求得探測

器繞火星運動的周期和火星表面的重力加速度，選項CD正確。

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(rèn)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。己知探測器的質(zhì)量約為I.3x|（）3kg,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/s

B.懸停時受到的反沖作用力約為2X1（）3N

C.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】

Mm

由題述地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為月球半徑的3.7倍，公式Gr=mg,

R-

可得月球表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的1/6,即g月=1.6m/s2。由v2=2g?h,

解得此探測器在著陸瞬間的速度v=3.6m/s,選項A錯誤；由平衡條件可得懸停時受到的反

沖作用力約為F=mg月=1.3xl03xl.6N=2xl03N,選項B正確；從離開近月軌道到著陸這段時

間，由于受到了反沖作用力，且反沖作用力對探測器做負(fù)功，探測器機械能減小，選項C錯

誤；由G絲=m—,G粵=mg,解得v=J^R，由于地球半徑和地球表面的重力加

R-RR~

速度均大于月球，所以在近月軌道上運行的線速度要小于人造衛(wèi)星在近地軌道上運行的線速

度，選項D正確。

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(jìn)入橢圓軌道1,然后在Q

點通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道II,貝立）

A.該衛(wèi)星在P點的速度大于7.9km/s,小于11.2km/s

B.衛(wèi)星在同步軌道II上的運行速度大于7.9km/s

C.在軌道I上，衛(wèi)星在P點的速度大于在Q點的速度

D.12星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道I進(jìn)入軌道II

【參考答案】ACD

【名帥解析】

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；夕點比。點離地球近些，故

在軌道【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。點通過加速實現(xiàn)由

軌道I進(jìn)入軌道H,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(jìn)

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(jìn)

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喀一R

D.該航天員的加速度為康

【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(jìn)，選項A

錯誤；航天員在太空行走的路程是以速度-運動的路程，即為W，選項B錯誤；由端=

Mm，OR?/7p4

年和c（黑h2=〃扁，得仁%-R,選項C正確；再由卜（R：/,）患a=彘,選

項D錯誤。

14.中國國家航天局H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(yuǎn)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(jìn)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（）

loo千米環(huán)月軌道-一近藁、

桶詞環(huán)月軌道、《Z4?\\

地月轉(zhuǎn)移軌道\/

A.“嫦娥四號”由地月轉(zhuǎn)移軌道需要減速才能進(jìn)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(jìn)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(yuǎn)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。點，軌道2、3相切于P點，

如圖所示。當(dāng)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I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)星的萬有引力為譚由普=，M,可得衛(wèi)星在。點的加速度

。=竿故選項A正確；軌道1、3均為圓軌道，由逑=〃*,可得/=器由于軌道

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(fù)功，弓力勢能將增加，選項C錯誤：由軌

道I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上的機械能大廠它在軌道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

—5（）0”.假設(shè)將來人類一艇匕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（）

軌道W....-.....

/一軌道上”■-…

（Q；軌道匕尸

A.飛船在軌道II上運動時，在夕點的速度大于在。點的速度

B.飛船在軌道I上運動時,在尸點的速度大于在軌道II上運動時在尸點的速度

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】報碼澧勒第二定律，行星在單位時間內(nèi)掃過的面積相等可以知道，行星在遠(yuǎn)

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「引=卻，為其提供做圓周運動所需要的向心力小=，打，

當(dāng)萬有引力等于所需向心力時，人造飛船做圓周運動，當(dāng)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

=尸引=聾=，〃所，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(dāng)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：

斤=G^=/〃爺十，于是M=節(jié)強=/匕又因為丫=等",所以p=品，D對.

二.計算題

I.（2022福建原門四模）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(fēng)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降至此后可視為勻速

下降，當(dāng)返回艙在距離地tiIm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.片川，其中攵為定值，廿為速率，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,

設(shè)全過程為豎直方向的運動。求：

（1）在主傘打開后的瞬間，返回艙的加速度大小；

（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。

【參考答案】⑴70m/s2；（2）-1.8xlO5J

【名師解析】

（1）由牛頓第二定律可知

“田一工=ma

由題意

工=k%

kv

f2=2="吆

聯(lián)立可得

a=70mzs2

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

0-gmv\=mgh+W

解得

IV=-1.8x10sJ

2.（8分）