2023届高考二轮总复习试题 物理 （适用于湖南、湖北） 航天技术类（二） WORD版含解析.docx

1、航天技术类(二)1.(2022广东卷)祝融号火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一,且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是()A.火星公转的线速度比地球的大B.火星公转的角速度比地球的大C.火星公转的半径比地球的小D.火星公转的加速度比地球的小2.(2022浙江绍兴模拟)2022年3月23日,航天员王亚平、叶光富在中国空间站太空舱开设“天宫课堂”,课堂中演示了“水油分离”实验。如图所示,用细绳系住装有水和油的瓶子,叶光富手持细绳的另一端,使瓶子在竖直平面内做圆周运动,下

2、列说法正确的是()A.瓶子速度小于某一值就不能通过圆周的最高点B.瓶子的线速度一定,绳子越长,油和水越容易分离C.航天员在某时刻松开绳子,以空间站为参考系,瓶子将做匀速直线运动D.航天员可以用该装置在太空舱内演示瓶子做圆锥摆运动3.(多选)天宫空间站轨道高度约为400 km,周期约90 min,若地面的重力加速度为g,地球的半径R=6 400 km。则()A.空间站内航天员处于完全失重状态B.空间站的速度大于第一宇宙速度C.空间站内航天员的加速度为16172gD.空间站每90 min就经过地面同一位置的上空4.(2022广东广州一模)2021年11月,神舟十三号航天员从天和核心舱出舱完成相关的

3、太空作业。已知天和核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动,周期约为1.5 h,下列说法正确的是()A.航天员出舱后处于平衡状态B.航天员出舱后处于超重状态C.天和核心舱的角速度比地球同步卫星的小D.天和核心舱的线速度比地球同步卫星的大5.(多选)天问一号探测器需要通过霍曼转移轨道从地球运动到火星,地球轨道和火星轨道看成圆形轨道,此时霍曼转移轨道是一个近日点M、远日点P分别与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道(如图所示),在近日点短暂点火后天问一号进入霍曼转移轨道,接着天问一号沿着这个轨道运动直至抵达远日点,然后再次点火进入火星轨道。已知引力常量为G,太阳质量为m,地球轨道和火星轨道半径分别为r和R

4、,地球、火星、天问一号运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对天问一号的作用力,下列说法正确的是()A.两次点火之间的时间间隔为22(R+r)3GmB.两次点火喷射方向一次与速度方向相同,一次与速度方向相反C.天问一号在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为RrD.天问一号运行中在转移轨道上M点的加速度与在火星轨道上P点的加速度之比为Rr6.(2022福建福州三模)2021年10月16日神舟十三号载人飞船顺利发射升空,翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员开启了为期6个月的中国天宫空间站之旅。若空间站组合体做匀速圆周运动的轨道半径为r,地球质量为m0,引力常量为G。求:(1)天宫空间站运动的加

5、速度大小a;(2)天宫空间站运动的速度大小v。7.(2022山东济宁二模)土卫六是太阳系中唯一拥有稳定大气的卫星,某同学设计了一导热性能良好的长方体容器测量土卫六表面的重力加速度。如图所示,将容器竖直放置在地面上,并封闭一定质量的理想气体,用一可自由移动的活塞将气体分成A、B两部分,活塞与容器无摩擦且不漏气,横截面积为S,该处附近的温度恒为27 ,稳定后A部分气体的压强为p0,体积为V0,B部分气体的体积为0.5V0;将该容器倒过来,让B部分气体在上方,此时A部分气体的体积变为0.5V0。假设把容器移至土卫六表面处并竖直放置,A部分气体在上方且体积变为0.9V0,该处的温度恒为-198 ,地球

6、表面的重力加速度为g,求:(1)活塞的质量m;(2)土卫六上容器放置处的重力加速度g。答案：1.D解析 因为火星的公转周期大于地球的公转周期,由=2T知火星的角速度小,选项B错误。由Gm太mr2=m2r得r=3Gm太2,因火星的角速度小,则火星公转的半径大,选项C错误。由Gm太mr2=mv2r得v=Gm太r,则火星公转的线速度小,选项A错误。由a=Gm太r2可知火星公转的加速度小,选项D正确。2.C解析 瓶子在空间站中处于完全失重状态,瓶子在空间站内做圆周运动的向心力由绳子拉力提供,无论瓶子速度多大都能做完整的圆周运动,A错误;根据Fn=mv2R,瓶子的线速度一定,绳子越长,所需向心力越小,油

7、和水越不容易分离,B错误;航天员在某时刻松开绳子,以空间站为参考系,瓶子所受合力为零,将做匀速直线运动,C正确;瓶子在空间站中处于完全失重状态,航天员不可以用该装置在太空舱内演示瓶子做圆锥摆运动,D错误。3.AC解析 空间站内航天员处于完全失重状态,A正确;第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动卫星的最大环绕速度,则空间站的速度小于第一宇宙速度,B错误;根据Gm地mr2=ma、Gm地mR2=mg,可得空间站内航天员的加速度为a=RR+h2g=6 4006 400+4002g=16172g,C正确;空间站绕地心的周期为90 min,而地球自转的周期为24 h,且两者转动平面不同,所以空间站转动一圈后

8、,不在地面上同一位置上空, D错误。4.D解析 航天员出舱后仍受地球引力作用,有向下的加速度,处于完全失重状态,A、B错误;天和核心舱由万有引力提供向心力,Gm地mr2=mv2r=m2T2r=m2r,得T=2r3Gm地,v=Gm地r,=Gm地r3,天和核心舱周期1.5 h小于地球同步卫星周期24 h,由T=2r3Gm地知天和核心舱的圆周半径小于同步卫星,由=Gm地r3知天和核心舱角速度大于同步卫星角速度,由v=Gm地r知天和核心舱线速度大于同步卫星的线速度,C错误,D正确。5.AC解析 设霍曼转移轨道周期为T1,地球公转周期为T,由开普勒第三定律R+r23T12=r3T2和地球轨道周期关系Gm

9、m0r2=m0r42T2,解得t=T12=22(R+r)3Gm,A正确;两次点火喷射都使天问一号加速,所以喷射方向都与速度方向相反,B错误;火星轨道半径为R,地球轨道半径为r,根据Gm0m天r2=m天a=m天v2r,得a=Gm0r2,v=Gm0r,则天问一号在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为Rr,天问一号运行中在转移轨道上M点的加速度与在火星轨道上P点的加速度之比为R2r2,C正确,D错误。6.答案 (1)Gm0r2(2)Gm0r解析 (1)设空间站质量为m,由牛顿第二定律得Gm0mr2=ma解得a=Gm0r2。(2)由匀速圆周运动规律得Gm0mr2=mv2r得v=Gm0r。7.答案 (1)p0Sg(2)536g解析 (1)设A部分气体在下方时,压强为p,则对A部分气体由玻意耳定律得p0V0=p0.5V0解得p=2p0对活塞受力分析,则A部分气体在上方时,满足p0S+mg=pBSA部分气体在下方时,满足pBS+mg=pS对B部分气体由玻意耳定律得pB0.5V0=pBV0解得m=p0Sg。(2)由题意知T1=300 KT2=75 K对A部分气体由理想气体状态方程得p0V0T1=pA0.9V0T2对B部分气体由理想气体状态方程得pB0.5V0T1=pB0.6V0T2且由平衡条件得pAS+mg=pBS