高中物理：万有引力与航天模型小练.docx

PAGE 1 PAGE 1 万有引力与航天模型小练 一、天体质量和密度的估算 1．宇航员飞到一个被稠密气体包围的某行星上进行科学探索。他站在该行星表面，从静止释放一个质量为的物体，由于气体阻力的作用，其加速度随下落位移变化的关系图像如图所示。已知该星球半径为，万有引力常量为。下列说法正确的是（　　） A．该行星的平均密度为 B．该行星的第一宇宙速度为 C．卫星在距该行星表面高处的圆轨道上运行的周期为 D．从释放到速度刚达到最大的过程中，物体克服阻力做功 2．行星外围有一圈厚度为d的发光带（发光的物质），简化为如图所示模型，R为该行星除发光带以外的半径。现不知发光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，某科学家做了精确的观测，发现发光带绕行星中心的运行速度与到行星中心的距离r的关系如图所示（图中所标v0为已知），则下列说法正确的是（　　） A．发光带是该行星的组成部分 B．该行星的质量 C．行星表面的重力加速度 D．该行星的平均密度为 3．2021年6月17日我国成功地发射了神舟十二号载人飞船，并顺利地与“天和”核心舱进行对接。已知“神舟十二号”与“天和”号组合体在轨运行时，在时间t内（t小于其做圆周运动的周期）组合体运动的弧长为s，与地球中心连线扫过的角度为θ（弧度），离地高度为h。若组合体的运动视为匀速圆周运动，不考虑地球的自转。从已给出的条件中可以求得（　　） A．地球的第一宇宙速度 B．地球表面的重力加速度C．地球的质量 D．地球的密度 二、一般卫星和同步卫星 4．北京时间2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。神舟十二号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空，并于9月17日完成各项任务，顺利返回。这是时隔近5年，太空再次迎来中国航天员。航天员在太空驻留三个月，成为空间站核心舱第一批“入住人员”。已知空间站在距离地球约的高度，每90分钟绕地球一圈，1天之内将经历16次日出日落，下列说法不正确的是（　　） A．宇航员所在空间站在轨运行的线速度小于 B．空间站的运行角速度小于地球同步卫星（离地面高度约为）运行角速度 C．仅知道空间站的周期和轨道半径，可以求出地球的质量 D．知道空间站的周期、轨道半径和引力常量G，可求出空间站质量 5．2020年7月31日上午，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。若其导航系统中部分卫星的运动轨道如图所示。b为地球同步卫星；c为倾斜圆轨道卫星，其轨道平面与赤道平面有一定的夹角，周期与地球自转周期相同。d为地球的低轨道极地卫星，下列说法正确的是（　　） A．卫星b和卫星c的运行半径相等 B．卫星d的角速度一定比卫星c的角速度小 C．卫星b的向心加速度比卫星d的向心加速度小 D．卫星d的动能一定比卫星b的动能大 6．为探测引力波，由中山大学领衔的“天琴计划”，将向太空发射三颗完全相同的卫星（SC1、SC2、SC3），这三颗卫星构成一个等边三角形阵列，地球恰好处于该三角形的正中心，卫星将在以地球为中心、高度约为10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行引力波探测。如图所示，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为“天琴计划”。已知地球同步卫星距离地面的高度约为3.6万公里。以下说法正确的是（　　） A．三颗卫星具有相同大小的加速度B．从每颗卫星上可以观察到地球上大于的表面 C．三颗卫星绕地球运动的周期一定小于地球的自转周期 D．若知道引力常量G及三颗卫星绕地球的运动周期T，则可估算出地球的密度 三、卫星变轨 7．2021年10月16日我国的神舟十三号载人飞船成功发射，并于当天与距地表约400km的空间站完成径向交会对接。径向交会对接是指飞船沿与空间站运动方向垂直的方向和空间站完成交会对接。掌握径向对接能力，可以确保中国空间站同时对接多个航天器，以完成不同批次航天员在轨交接班的任务，满足中国空间站不间断长期载人生活和工作的需求。交会对接过程中神舟十三号载人飞船大致经历了以下几个阶段：进入预定轨道后经过多次变轨的远距离导引段，到达空间站后下方52km处；再经过多次变轨的近距离导引段到达距离空间站后下方更近的“中瞄点”；到达“中瞄点”后，边进行姿态调整，边靠近空间站，在空间站正下方200米处调整为垂直姿态（如图所示）；姿态调整完成后逐步向核心舱靠近，完成对接。根据上述材料，结合所学知识，判断以下说法正确的是（　　） A．远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度 B．近距离导引过程中，飞船的机械能将增加 C．姿态调整完成后，飞船绕地球运行的周期可能大于24小时 D．姿态调整完成后，飞船沿径向接近空间站过程中，需要控制飞船绕