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1. 据报道,中国新一代载人运载火箭和重型运载火箭正在研制过程中,预计到2030年左右,中国将会具备将航天员运上月球的实力,这些火箭不仅会用于载人登月项目,还将用在火星探测、木星探测以及其他小行星的探测任务中.中国宇航员在月球表面将小球以速度
竖直向上抛出,小球上升的最大高度为h,已知月球的半径为R,引力常量为G。下列说法正确的是( )
A.
月球表面的重力加速度大小为
B.
月球的第一宇宙速度为
C.
月球的质量为
D.
月球的密度为
【考点】
第一、第二与第三宇宙速度;
【答案】
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单选题
普通
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1. 假设在未来某天,宇航员在火星表面登陆后,以速率
竖直上抛一物体,物体从抛出到返回抛出点的时间为t。已知火星的半径为R,若忽略火星自转,则火星的第一宇宙速度约为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
容易
2. 我国计划在2030年前实现载人登陆月球开展科学探索,其后将探索建造月球科研站,开展系统、连续的月球探测和相关技术试验验证。假设在月球上的宇航员,如果他已知月球的半径R,且手头有一个钩码、一盒卷尺和一块停表,利用这些器材和已知数据,他能得出的是( )
A.
引力常量
B.
钩码的质量
C.
月球的质量
D.
月球的“第一宇宙速度”
单选题
容易
3. 第二宇宙速度(又称为逃逸速度)是指物体完全摆脱地球引力束缚,飞离地球所需的最小发射速度。已知第二宇宙速度为
其中G、M、R分别为引力常量、地球的质量、地球的半径。在目前的天文观测范围内,宇宙内物质的平均密度为ρ。若将宇宙看成一个密度均匀的球体,任何物体都不能脱离宇宙,则宇宙的半径至少为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
容易
1. 金屋在中国古代称为太白、明星或大器,早晨出现于东方称为启明,晚上出现于西方称为长庚。若金星与地球的质量之比为a、半径之比为b,则金星与地球的第一宇宙速度之比为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通
2. 2024年5月3日,“嫦娥六号”探测器成功发射,开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。已知地球质量约为月球质量的81倍,地球半径为月球半径的4倍,若在地球与月球表面以不同初速度将物体竖直上抛,物体在空中上升的最大高度相同,不考虑空气阻力,则在地球与月球表面物体竖直上抛的初速度大小之比约为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通
3. 如图所示,在发射地球同步卫星的过程中,卫星先后进入近地圆轨道I、椭圆轨道II和同步轨道III,P、Q点是轨道的相切点,则卫星在轨道II上的( )
A.
运行周期大于24h
B.
速度始终比在轨道I上的大
C.
Q点向正后方喷射气体可进入轨道III运动
D.
P点加速后可进入轨道IV做圆周运动
单选题
普通
1. 美国航天局的“机智”号直升机在火星表面尝试动力飞行,并且在起飞后成功着陆,这是人类首次用飞行器探测其他天体表面,当“机智”号悬停在空中时,直升机旋翼提供的动力为F,已知“机智”号的质量为m,火星的半径为R,万有引力常量为G,忽略火星自转的影响,求:
(1)火星表面的重力加速度以及火星的质量;
(2)火星的第一宇宙速度。
解答题
普通
2. 如图所示,在某行星表面上有一倾斜的圆盘,面与水平面的夹角为30°,盘面上离转轴距离L处有小物体与圆盘保持相对静止,绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动角速度为ω时,小物块刚要滑动,物体与盘面间的动摩擦因数为
(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),星球的半径为R,引力常量为G,下列说法正确的是( )
A.
这个行星的质量
B.
这个行星的第一宇宙速度
C.
这个行星的密度是
D.
离行星表面距离为R的地方的重力加速度为
多选题
困难
3. 2019年1月3日10时26分,在反推发动机和着陆缓冲机构的“保驾护航”下,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面的预选着陆区,已知“嫦娥四号”的运行过程示意图如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.
“嫦娥四号”的发射速度可以小于第一宇宙速度
B.
“嫦娥四号”从地月转移轨道进入绕月椭圆轨道时必须减速
C.
“嫦娥四号”在绕月轨道上运行时,轨道降低,周期减小
D.
“嫦娥四号”在向月球着陆过程中始终处于失重状态
多选题
普通
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