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1. 2021年5月22日,中国首辆火星车“祝融号”已安全驶离着陆平台,到达火星表面(如图所示)开始巡视探测,已知地球质量约为火星质量的9.28倍,地球的第一宇宙速度约为火星的2.2倍。假设地球和火星均为质量分布均匀的球体,不考虑地球和火星的自转,则“祝融号”在地球表面和火星表面所受万有引力大小的比值约为( )
A.
0.4
B.
0.9
C.
2.5
D.
9
【考点】
第一、第二与第三宇宙速度;
【答案】
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单选题
普通
基础巩固
能力提升
变式训练
拓展培优
真题演练
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1. 2018年2月12日13时03分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星。发射过程中“北斗”28星的某一运行轨道为椭圆轨道,周期为
, 如图所示。则( )
A.
“北斗”28星的发射速度小于第一宇宙速度
B.
“北斗”28星在
过程所用的时间小于
C.
“北斗”28星在
的过程中,速率逐渐变大
D.
“北斗”28星在
的过程中,所用的时间小于
单选题
容易
2. 如图所示,在地面上发射一个飞行器,进入近地圆轨道Ⅰ并绕地球运行,其发射速度
应满足
A.
B.
C.
D.
单选题
容易
3. 美国宇航局宣布,他们发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星——“开普勒—22b”,其直径约为地球的2.4倍。至今其确切质量和表面成分仍不清楚,假设该行星的密度和地球相当,根据以上信息,估算该行星的第一宇宙速度等于( )
A.
B.
C.
D.
单选题
容易
1. 中俄联合实施了探测火星活动计划,由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器与俄罗斯研制的“福布斯——土壤”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星。如果火星的质量为地球质量的
, 火星的半径为地球半径的
, 那么关于火星探测器,说法中正确的是( )
A.
发射速度只要大于第一宇宙速度即可
B.
发射速度应大于第二宇宙速度、小于第三宇宙速度
C.
发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
D.
火星探测器环绕火星运动的最大速度约为地球第一宇宙速度的
单选题
普通
2. 我国计划在2020年发射首个火星探测器,实现火星环绕和着陆巡视探测。已知火星的半径约为地球的
, 火星质量约为地球的
, 地球的第一宇宙速度为
, 将来火星探测器贴近火星表面做圆周运动时的线速度大小约为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通
3. 设定中国“天河”号空间站绕地球做匀速圆周运动,则其运行速率( )
A.
小于第一宇宙速度
B.
大于第一宇宙速度,小于第二宇宙速度
C.
大于第二宇宙速度,小于第三宇宙速度
D.
大于第三宇宙速度
单选题
普通
1. 我国航天技术飞速发展,设想数年后宇航员登上了某星球表面,宇航员从距该星球表面高度为h处,自由释放一小球,测得落地时间为t,已知该星球的半径为R,引力常量为G。求:
(1)该星球表面的重力加速度;
(2)该星球的质量及第一宇宙速度。
解答题
普通
2. 2020年我国的航天事业取得了骄人的成绩。6月23日,“北斗三号”全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射;7月23日,火星探测器“天问一号”在海南文昌航天发射场发射升空;11月24日“嫦娥五号”月球探测器成功发射。下列说法正确的是( )
A.
发射“北斗三号”导航系统组网卫星的速度需大于7.9km/s
B.
发射“嫦娥五号”月球探测器的速度需大于11.2km/s
C.
发射“北斗三号”火星探测器的速度需大于16.7km/s
D.
“北斗三号”导航系统组网卫星在轨道上运行的速度小于7.9km/s
多选题
普通
3. 关于第一宇宙速度,下列说法正确的是( )
A.
它是人造地球卫星绕地球运行的最大速度
B.
它是人造地球卫星在近地圆轨道运行的速度
C.
它是人造地球卫星进入近地轨道的最小发射速度
D.
把卫星发射到越远的地方越容易
多选题
容易
1. 2021年10月17日,神舟十三号载人飞船出征太空,并成功与中国空间站组合体完成自主对接、出舱,以及在轨驻留六个月,空间站绕地球一圈约90分钟。驻留期间,航天员进行了“天宫课堂”授课,王亚平抛出一只“冰墩墩”后,“冰墩墩”沿抛出方向近似匀速直线前进。
(1)
根据下列器材在地面上使用时的主要功能,航天员在空间站中同样可以正常使用的是( )
A.
单摆演示器
B.
弹簧拉力器
C.
家用体重秤
D.
哑铃
(2)
神舟十三号与空间站对接过程中,
(选填:A.可以 B.不可以)把神舟十三号看作质点。
(3)
“天宫课堂”中,“冰墩墩”近似匀速直线前进,这一过程中“冰墩墩”受到( )
A.
万有引力
B.
向心力
C.
离心力
(4)
空间站绕地球运行的角速度约为
rad/s。(保留2位有效数字)。
(5)
空间站的速度
第一宇宙速度(选涂:A.大于B.等于C.小于);同步地球卫星的周期为
小时。
(6)
空间站绕地球运行的轨道半径,约为地球同步卫星绕地球运行的轨道半径的( )
A.
B.
C.
(7)
考虑相对论效应,在高速飞行的空间站里的时钟走过10s,理论上站在地面上的观察者手里的时钟走过的时间( )
A.
大于10s
B.
小于10s
C.
等于10s
D.
都有可能
综合题
普通
2. 一宇航员抵达一半径为
的星球表面后,为了测定该星球的质量
, 做如下的实验,取一根细线穿过光滑的细直管,细线一端栓一质量为
的砝码,另一端连在一固定的测力计上,手握细线直管抡动砝码,使它在竖直平面内做完整的圆周运动,停止抡动细直管。砝码可继续在同一竖直平面内做完整的圆周运动。如图所示,此时观察测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时,测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时,测力计的读数差为
。已知引力常量为
, 试根据题中所提供的条件和测量结果,求:
(1)
该星球表面重力加速度;
(2)
该星球的质量
。
(3)
该星球的第一宇宙速度
解答题
普通
3. 建立物理模型对实际问题进行分析,是重要的科学思维方法。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。假设地球可视为一个质量分布均匀且密度为ρ的球体,地球的半径为R,引力常量为G,不考虑地球自转的影响。
(1)
试推导第一宇宙速度v的表达式;
(2)
如图-1所示,假设沿地轴的方向凿通一条贯穿地球南北两极的小洞,把一个质量为m的小球从北极的洞口由静止状态释放后,小球能够在洞内运动,不考虑其它星体的作用,以地心为原点,向北为正方向建立x轴,在图-2中画出小球所受引力F随x(-R≤x≤R)变化的图像,求出小球在洞内运动过程中的最大速度v
m
;
(3)
在科幻电影《流浪地球》中有这样一个场景:地球在木星的强大引力作用下,加速向木星靠近,当地球与木星球心之间的距离小于某个值d时,地球表面物体就会被木星吸走,进而导致地球可能被撕裂。这个临界距离d被称为“洛希极限”。已知,木星和地球的密度分别为
和
, 木星和地球的半径分别为R
0
和R,且
。请据此近似推导木星使地球产生撕裂危险的临界距离d——“洛希极限”的表达式。【提示:当x很小时,
。】
解答题
困难
1. 空间站在地球外层的稀薄大气中绕行,因气体阻力的影响,轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机,可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08期间离地高度随时间变化的曲线,则空间站( )
A.
绕地运行速度约为
B.
绕地运行速度约为
C.
在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒
D.
在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒
单选题
普通
2. 2022年5月,我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接,形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动,周期约90分钟。下列说法正确的是( )
A.
组合体中的货物处于超重状态
B.
组合体的速度大小略大于第一宇宙速度
C.
组合体的角速度大小比地球同步卫星的大
D.
组合体的加速度大小比地球同步卫星的小
单选题
普通
3. 2021年4月29日,中国空间站天和核心舱发射升空,准确进入预定轨道。根据任务安排,后续将发射问天实验舱和梦天实验舱,计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道,轨道离地面的高度约为地球半径的
。下列说法正确的是( )
A.
核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的
倍
B.
核心舱在轨道上飞行的速度大于
C.
核心舱在轨道上飞行的周期小于
D.
后续加挂实验舱后,空间站由于质量增大,轨道半径将变小
多选题
普通