2025年高一物理寒假銜接講練 (人教版)第11講 宇宙航行（學(xué)生版）

第11講宇宙航行模塊一思維導(dǎo)圖串知識模塊二基礎(chǔ)知識全梳理（吃透教材）模塊三核心考點精準練（4大考點）模塊四小試牛刀過關(guān)測1．知道三個宇宙速度的含義和數(shù)值，會計算第一宇宙速度.2.掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、加速度與軌道半徑的關(guān)系.3.理解近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的區(qū)別，掌握衛(wèi)星的變軌問題.知識點1宇宙速度數(shù)值意義第一宇宙速度7.9km/s物體在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動的速度第二宇宙速度11.2km/s使物體掙脫地球引力束縛的最小地面發(fā)射速度第三宇宙速度16.7km/s使物體掙脫太陽引力束縛的最小地面發(fā)射速度知識點2人造地球衛(wèi)星1．動力學(xué)特點一般情況下可認為人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,其向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供。2．地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星位于地面上方高度約3.6×104km處,周期等于地球自轉(zhuǎn)周期。其中一種的軌道平面與赤道平面成0度角,運動方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,稱為靜止衛(wèi)星。具有以下特點:(1)軌道平面一定:衛(wèi)星在赤道的正上方,其軌道平面與赤道平面重合。(2)繞行方向一定:和地球自轉(zhuǎn)方向一致。(3)周期一定:和地球自轉(zhuǎn)周期相同,即T=24h。(4)高度一定:位于赤道上方高度約3.6×104km處,距地面高度固定不變。知識點3人造衛(wèi)星的變軌問題衛(wèi)星變軌時，先是線速度v發(fā)生變化導(dǎo)致需要的向心力發(fā)生變化，進而使軌道半徑r發(fā)生變化.如圖所示，圓形軌道1、3與橢圓軌道2相切于Q、P兩點.1．當衛(wèi)星減速時，衛(wèi)星所需的向心力Fn在圖示中衛(wèi)星從軌道3上P處變遷到軌道2上，速度關(guān)系：v3>v2．當衛(wèi)星加速時，衛(wèi)星所需的向心力Fn在圖示中衛(wèi)星從軌道1上Q處變遷到軌道2上，速度關(guān)系：v1<v知識點4雙星及多星模型1．雙星系統(tǒng)雙星系統(tǒng)由兩個星體構(gòu)成，其中每個星體的直徑都遠小于它們間的距離，一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠，可以作為孤立系統(tǒng)處理.它們繞其連線上的某固定點做勻速圓周運動.雙星具有以下特點：(1)由于雙星和該固定點總保持三點共線，所以雙星做勻速圓周運動的角速度和周期分別相同.(2)由于每顆星的向心力都是由雙星間相互作用的萬有引力提供的，因此大小必然相等.(3)軌道半徑與質(zhì)量的關(guān)系根據(jù)萬有引力提供向心力，有Gm1m2L2=m12．三星系統(tǒng)宇宙中存在一些離其他恒星較遠(可忽略其他星體對它們的引力作用)的三顆星組成的三星系統(tǒng).已觀測到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)主要有兩種基本的構(gòu)成形式：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為R?的圓軌道上運動；另一種是三顆星位于等邊三角形的三個頂點上，并沿外接于等邊三角形的圓軌道運動.如圖甲和乙所示(設(shè)每顆星體的質(zhì)量均為m).(1)對第一種形式中A而言，B、C對A的萬有引力提供A做圓周運動的向心力，則有G(2)對第二種形式中A而言，B、C對A的萬有引力的合力提供A做圓周運動的向心力，則有Gm2r2cos考點一宇宙速度1．（23-24高一下·北京海淀·期末）如圖所示，牛頓在他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中說到：把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠；拋出速度足夠大時，物體就不會落回地面，而是成為人造地球衛(wèi)星。可認為山的高度遠小于地球的半徑，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）A．對于那些拋出后可以落回地面的物體，無論拋出速度是多大，落地時間都一樣B．圖中圓軌道對應(yīng)的拋出速度近似等于第一宇宙速度C．若拋出的速度大于第一宇宙速度，則物體在之后的運動過程中將無法返回山頂D．若拋出的速度大于第二宇宙速度，則物體被拋出后可能繞地球做圓周運動2．（23-24高一下·河北·期末）宇宙速度是從地球表面向宇宙空間發(fā)射人造地球衛(wèi)星、行星際和恒星際飛行器所需的最低速度．下列關(guān)于宇宙速度的說法正確的是（

）A．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度B．若飛行器的發(fā)射速度大于第二宇宙速度，則飛行器將繞地球做橢圓運動C．若飛行器的發(fā)射速度大于第三宇宙速度，則飛行器將繞太陽運動D．衛(wèi)星繞地球做圓周運動的速率可能大于第一宇宙速度3．（23-24高二下·安徽阜陽·期末）2024年3月20日8時31分，探月工程四期“鵲橋二號”中繼星由長征八號遙三運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射升空，該衛(wèi)星經(jīng)地一月轉(zhuǎn)移軌道逐步送入穩(wěn)定橢圓環(huán)月軌道，后經(jīng)點火減速進入離月球表面高度為h的圓軌道運行。已知月球半徑為R，月球表面重力加速度大小為g月，下列說法正確的是（）A．該衛(wèi)星的發(fā)射速度應(yīng)大于11.2km/sB．該衛(wèi)星在圓軌道運行的角速度大小為C．該衛(wèi)星在圓軌道運行的向心加速度大小為D．該衛(wèi)星在橢圓環(huán)月軌道的周期小于在圓軌道的周期考點二同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星的相關(guān)計算4．（23-24高一下·江蘇常州·期末）2024年1月18日，我國成功完成了天舟七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，離地面高度約400km；地球同步衛(wèi)星離地面高度約為36000km。下列說法正確的是（）A．組合體中的貨物處于超重狀態(tài)B．組合體的運行速度略小于7.9km/sC．地球同步衛(wèi)星的運行速度略大于7.9km/sD．組合體的加速度比地球同步衛(wèi)星的小5．（23-24高一下·重慶沙坪壩·期末）如圖所示，a為地球赤道上的物體、b為離地心距離約為的衛(wèi)星、c為同步衛(wèi)星，b、c沿相同方向繞地球運動．已知同步衛(wèi)星c離地心距離約為，R為地球半徑。某一時刻b、c剛好位于a的正上方，從該時刻起經(jīng)過24小時，a、b、c的大致位置是（）A． B．C． D．6．（23-24高一下·北京懷柔·期末）如圖，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。則下列說法正確的是（）A．在軌道Ⅱ上，衛(wèi)星的運行速度大于7.9km/sB．在軌道Ⅰ上，衛(wèi)星在P點的速度小于在Q點的速度C．衛(wèi)星在Q點通過加速由軌道Ⅰ進入軌道ⅡD．衛(wèi)星從軌道Ⅰ經(jīng)過Q點時的加速度小于它從軌道Ⅱ經(jīng)過Q點時的加速度考點三雙星（多星）問題7．（23-24高一下·河北秦皇島·期末）研究團隊近期發(fā)現(xiàn)了一個距離地球約2760光年、以20．5分鐘為公轉(zhuǎn)周期飛速繞轉(zhuǎn)的雙星系統(tǒng)，該雙星系統(tǒng)由白矮星和熱亞矮星組成。如圖所示，熱亞矮星A、白矮星B均以兩者連線上的某一點為圓心做勻速圓周運動，熱亞矮星A的球心到點的距離為，白矮星B的球心到點的距離為，兩星球之間的距離保持不變。兩星球均可視為質(zhì)點且該雙星系統(tǒng)不受其他星球影響，下列說法正確的是（）A．熱亞矮星A、白矮星B的角速度之比等于B．熱亞矮星A、白矮星B的線速度之比等于C．熱亞矮星A、白矮星B的向心力大小之比等于D．熱亞矮星A、白矮星B的向心加速度大小之比等于8．（23-24高一下·河南三門峽·期末）在銀河系中，雙星的數(shù)量非常多，研究雙星，對于了解恒星形成和演化過程的多樣性有重要的意義。由A、B兩顆恒星組成的雙星系統(tǒng)如圖所示，A、B繞其連線上的一點O做圓周運動，測得A、B兩顆恒星間的距離為L，恒星A的周期為T，恒星A做圓周運動的向心加速度是恒星B的2倍，已知萬有引力常量為G，忽略其他星球?qū)、B的影響，則下列說法正確的是（）A．恒星B的周期為 B．A、B兩顆恒星質(zhì)量之比為C．恒星A的線速度是恒星B的4倍 D．A、B兩顆恒星質(zhì)量之和為9．（23-24高一下·湖北咸寧·期末）《天體物理學(xué)雜志快報》曾報道天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了2例來自黑洞—中子星并合的引力波事件。質(zhì)量較大的天體為黑洞，質(zhì)量較小的天體是中子星，在一段較長時間，這兩顆相距較近的天體，在相互間萬有引力的作用下，繞連線上某點做勻速圓周運動。對于黑洞—中子星構(gòu)成的雙星，下列說法中正確的是（

）A．兩顆天體中質(zhì)量大的黑洞動能較小 B．黑洞做勻速圓周運動的角速度較大C．中子星做勻速圓周運動的向心力較小 D．兩顆天體做勻速圓周運動的半徑相等考點四衛(wèi)星變軌問題10．（23-24高一下·江西·期末）“天舟六號”貨運飛船于北京時間2023年5月11日5時16分成功對接于空間站“天和”核心艙后向端口。已知“天舟六號”貨運飛船現(xiàn)在離地大約400km。下列說法正確的是（）A．“天舟六號”貨運飛船中的貨物處于平衡狀態(tài)B．在稀薄空氣阻力的影響下，若無動力補充，“天舟六號”貨運飛船速度會越來越大C．在“天舟六號”貨運飛船中不能用水銀氣壓計測艙內(nèi)氣壓D．“天舟六號”減速可與更高的同步衛(wèi)星實現(xiàn)對接11．（23-24高二下·廣東揭陽·期末）2024年4月26日，神舟十八號載人飛船與天宮空間站成功對接．空間站運行在距離地面340~370千米的軌道上，對接前，神舟十八號與空間站運行在同一軌道的前后位置上。下列關(guān)于飛船和空間站的說法正確的是（

）A．神舟十八號通過加速即可趕上空間站B．空間站繞地球運行的速度大于7.9km/sC．飛船和空間站里的航天員不受重力作用D．空間站的公轉(zhuǎn)周期小于24h12．（23-24高二下·廣西南寧·期末）2024年3月20日，鵲橋二號中繼星成功發(fā)射升空，為嫦娥六號在月球背面的探月任務(wù)提供地月間中繼通訊。如圖，鵲橋二號采用周期為24的環(huán)月橢圓凍結(jié)軌道，近月點為A，遠月點為B，CD為橢圓軌道的短軸，下列說法正確的是（）A．鵲橋二號在地球表面附近的發(fā)射速度大于11.2km/sB．鵲橋二號在A點的加速度大于B點的加速度C．鵲橋二號從C經(jīng)B到D的運動時間為12hD．鵲橋二號在C、D兩點的速度方向垂直于其與月心的連線一、單選題1．（24-25高三上·江蘇南京·階段練習(xí)）2024年華為隆重推出搭載我國自主研發(fā)的麒麟9010s芯片的Mate70手機，該手機可以與地球靜止軌道衛(wèi)星“天通一號01”實現(xiàn)衛(wèi)星通信。已知地球半徑為R，“天通一號01”離地高度約為6R，以下關(guān)于該衛(wèi)星的說法正確的是（）A．“天通一號01”衛(wèi)星在地球同步軌道上處于平衡狀態(tài)B．“天通一號01”衛(wèi)星的發(fā)射速度小于近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度C．若地球自轉(zhuǎn)加快，“天通一號01”衛(wèi)星為保持與地面同步，軌道高度應(yīng)降低D．“天通一號01”衛(wèi)星的加速度約為靜止在赤道上物體加速度的6倍2．（24-25高二上·浙江·期中）華為衛(wèi)星通話是華為推出的一項創(chuàng)新技術(shù)，該技術(shù)可以通過部署在地球靜止衛(wèi)星軌道上的多顆“天通一號”系列衛(wèi)星與外界進行聯(lián)系?！疤焱ㄒ惶枴毕盗行l(wèi)星均位于36000公里的地球同步軌道，單顆衛(wèi)星可以覆蓋地球的面積三分之一，其離地高度約為地球半徑的5倍。關(guān)于該系列衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A．“天通一號”系列衛(wèi)星與赤道上待發(fā)射的衛(wèi)星速率相等B．“天通一號”系列衛(wèi)星質(zhì)量越大周期越小C．為了實現(xiàn)全球通信，至少需要部署三顆衛(wèi)星D．“天通一號”系列衛(wèi)星的向心加速度約為地表重力加速度3．（23-24高一下·江蘇·期中）我國首個獨立火星探測器“天問一號”已于2021年5月15日成功著陸火星表面，對我國持續(xù)推進深空探測、提升國家軟實力和國際影響力具有重要意義。假設(shè)火星是質(zhì)量分布均勻的球體，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G，則（）A．火星密度為B．此探測器的發(fā)射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間C．火星赤道表面重力加速度為D．一個質(zhì)量為m的物體分別靜止在火星兩極和赤道時對地面的壓力的差值為4．（2024·河南新鄉(xiāng)·一模）隨著中國航天科技的飛躍發(fā)展，中國宇航員將登上月球。假設(shè)宇航員登月后，在月面做了一個自由落體運動的實驗，將一小球由靜止釋放，經(jīng)過一小段時間t，小球的速度大小為v0，已知月球的第一宇宙速度大小為nv0，引力常量為G，一探測器在離月面的高度為月球半徑倍的軌道上繞月球做勻速圓周運動，下列說法正確的是（）A．月面的重力加速度大小為B．探測器的線速度大小為C．月球的半徑為D．月球的密度為5．（24-25高二上·浙江·階段練習(xí)）2024年11月4日1時24分，神舟十八號載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸，神舟十八號載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。若簡化其返回地球過程為如右圖所示。飛船先在軌道Ⅲ上勻速圓周運動，經(jīng)過B點時通過點火變軌到軌道Ⅱ，穩(wěn)定運行后，經(jīng)過A點時再次變軌到軌道Ⅰ。則下列說法正確的是（

）A．從軌道Ⅲ變軌到軌道Ⅱ需要點火加速B．軌道Ⅱ上經(jīng)過A點的向心加速度等于軌道Ⅰ上經(jīng)過A點的向心加速度C．軌道Ⅱ上經(jīng)過B點的速度大于軌道Ⅲ上經(jīng)過B點的速度D．軌道Ⅱ的周期與軌道Ⅲ的周期之比等于二、多選題6．（23-24高一下·河北保定·期末）如圖是嫦娥六號探測器成功實施近月制動后變軌示意圖，它先進入近月點高度200km、遠月點高度8600km、周期12小時的大橢圓環(huán)月軌道，然后進入近月點高度200km遠月點高度2200km的橢圓停泊軌道，最后進入高度約200km的圓軌道。已知月球半徑約為1800km，則嫦娥六號探測器（）A．離開地球的發(fā)射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間B．在大橢圓軌道經(jīng)過近月點的加速度大于橢圓停泊軌道經(jīng)過近月點的加速度C．橢圓停泊軌道的運行周期約為4小時D．圓軌道的運行周期約為1小時7．（2024·重慶·模擬預(yù)測）吸血鬼恒星是一種理論上的天體，它通過從伴星吸取物質(zhì)來維持自身的光和熱。這種恒星通常處于雙星系統(tǒng)中，吸血鬼恒星通過這種方式獲得額外的物質(zhì)，從而延長自己的壽命。這種現(xiàn)象在天文學(xué)中被稱為質(zhì)量轉(zhuǎn)移或吸積過程。假設(shè)兩恒星中心之間的距離保持不變，忽略因熱核反應(yīng)和輻射等因素導(dǎo)致的質(zhì)量虧損，經(jīng)過一段時間演化后，則（）A．兩恒星的周期不變 B．兩恒星的軌道半徑保持不變C．吸血鬼恒星的線速度增大 D．伴星的線速度增大8．（24-25高三上·福建廈門·期中）北京時間2020年11月24題時30分，長征五號遙五運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點火升空，嫦娥五號順利發(fā)射。如圖所示，經(jīng)多次變軌修正之后，“著陸器、上升器組合體”降落月球表面。下列正確的是（）A．在地球上的發(fā)射速度一定大于第一宇宙速度B．在P點由軌道1進入軌道2需要瞬間點火加速C．在軌道1的運行周期小于軌道2的運行周期D．經(jīng)過Q點時的加速度大于經(jīng)過P點時的加速度三、填空題9．（23-24高一下·上海黃浦·期中）我國自主研制的首艘貨運飛船“天舟一號”發(fā)射升空后，與已經(jīng)在軌運行的“天宮二號”成功對接形成組合體，在距地面高度為h的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運動。已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，引力常量為G，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。則地球質(zhì)量為，組合體運動的角速度大小為。10．（23-24高一下·山西大同·階段練習(xí)）如圖所示，A、B、C是繞地球做勻速圓周運動的三顆人造地球衛(wèi)星，它們軌道半徑的關(guān)系為rA＝rB<rC，它們的線速度關(guān)系vAvC（選填“小于”、“等于”、“大于”），他們的周期關(guān)系TBTC（選填“小于”、“等于”、“大于”）11．（23-24高一下·福建三明·期末）雙星系統(tǒng)由兩顆相距較近的恒星組成，每個恒星的直徑遠小于兩個星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠離其他天體。如圖所示，兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的O點做周期相同的勻速圓周運動?，F(xiàn)測得兩顆星之間的距離為L，質(zhì)量之比為。則、做圓周運動的角速度之比；向心加速度之比。12．（24-25高三上·福建廈門·階段練習(xí)）如圖所示，同步衛(wèi)星的運行速率為，向心加速度為，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為，第一宇宙速度為，已知同步衛(wèi)星的軌道半徑為r，地球半徑為R，則；（用r和R表示）。四、解答題13．（24-