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考点巩固卷29 三大宇宙速度及其应用
建议用时：50 分钟
考点序号
考点
题型分布
考点1
第一宇宙速度的理解及应用
5 单选+1 解答
考点2
第二宇宙速度的理解及应用
3 单选+2 多选
考点3
第三宇宙速度的理解及应用
3 单选+2 多选
考点01：第一宇宙速度的理解及应用（5 单选+1 解答）
一、单选题
1．（2023·陕西·校联考模拟预测）北京时间2022 年6 月5 日，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F 遥十
四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约577 秒之后，神舟十四号载人飞船成功进入预定轨道，神舟
十四号载人飞船采用自主快速交会对接模式，经过6 次自主交轨成功对接于天和核心舱径向端口，天和核
心舱在距地面约390km 的近圆轨道上飞行，已知引力常量为
，地球半径
。则下列说法正确的
是（ ）
A．天和核心舱绕地球运行的速度大于第一宇宙速度
B．为了实现对接，载人飞船应该到达天和核心舱轨道，再点火加速追上天和核心舱
C．若已知天和核心舱的运行周期，则可以求出地球的密度
D．载人飞船进入预定轨道后，飞船内的航天员在空间站内受到的合外力为零
2．（2023·福建福州·校考模拟预测）2022 年7 月14 日下午，长征五号B 火箭成功将我国空间站的首个实
验舱“问天”实验舱送入太空与天和核心舱进行对接，随后神舟十四号乘组顺利进入问天实验舱，开启了
太空实验的新阶段。如图所示，已知空间站在距地球表面高约400km 的近地轨道上做匀速圆周运动，地球
半径约为6400km，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
1
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A．空间站绕地球运行的速度大于第一宇宙速度
B．若已知空间站的运行周期则可以计算出地球的质量
C．“问天”实验舱需先进入核心舱所在的轨道，再加速追上核心舱完成对接
D．核心舱在轨运行时，舱内宇航员的加速度为0
3．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）我国计划在
年发射“嫦娥六号”，它是嫦娥探月工程计
划中嫦娥系列的第六颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地理、资源等方面
的信息，进一步完善月球档案资料。已知月球的半径为
，月球表面的重力加速度为
，引力常量为
，
嫦娥六号的质量为
，离月球中心的距离为。根据以上信息可求出（ ）
A．月球的第一宇宙速度为
B．“嫦娥六号”绕月运行的动能为
C．月球的平均密度为
D．“嫦娥六号”绕月运行的周期为
4．（2023·湖南郴州·郴州一中校联考模拟预测）2023 年4 月16 日，我国成功发射风云三号07 星，如图所
示为其发射过程的简化示意图：运载火箭将风云三号07 星送入近地点为A、远地点为B 的椭圆轨道上，卫
星运行稳定后实施变轨，进入预定圆轨道，已知圆轨道离地高度为h，地球半径为R，地球表面重力加速
度为g，忽略地球自转的影响。对风云三号07 星，下列说法正确的是（ ）
2
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A．在椭圆轨道经过A 点时的线速度等于第一宇宙速度
B．在椭圆轨道经过B 点时的角速度等于
C．在椭圆轨道经过B 点时的加速度小于在预定圆轨道经过B 点时的加速度
D．在椭圆轨道的运行周期小于在预定圆轨道的运行周期
5．（2023·安徽合肥·合肥市第八中学校考模拟预测）2023 年1 月21 日，神舟十五号3 名航天员在400km
高的空间站向祖国人民送上新春祝福，空间站的运行轨道可近似看作圆形轨道Ⅰ，设地球表面重力加速度
为g，地球半径为R，椭圆轨道Ⅱ为载人飞船运行轨道，两轨道相切与A 点，下列说法正确的是（ ）
A．在轨道I 通过A 点的速度大于在轨道Ⅱ通过B 点的速度
B．载人飞船在A 点的加速度大于在B 点的加速度
C．空间站在轨道I 上的速度小于
D．载人飞船沿轨道I 和轨道Ⅱ运行时，在相同时间内与地球连线扫过的面积相等
二、解答题
6．（2023·四川眉山·校考模拟预测）“神舟十五号”飞船于2022 年11 月29 日发射成功，并和空间站顺利
对接。对接后“神舟十五号"在离地球表面高度为h 的空中绕地球做匀速圆周运动，运行周期为T，已知地
球的半径为R，引力常量为G，求：
（1）地球的质量M；
（2）地球表面的重力加速度大小g；
3
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（3）地球的第一宇宙速度v1。
考点02：第二宇宙速度的理解及应用（3 单选+2 多选）
一、单选题
1．（2023·河北邢台·河北巨鹿中学校联考三模）2022 年，我国航天经历了不平凡的一年。在探月与深空探
测方面，我国科学家在“嫦娥五号”取回的月壤中发现了一种月球的新矿物，并命名为“嫦娥石”；我国
首次火星探测“天问一号”任务团队获得国际宇航联合会2022 年度“世界航天奖”；载人航天方面，“神
舟十五号”飞船成功发射，中国空间站建造阶段发射“满堂红”。关于航天的知识，下列说法正确的是（
）
A．“嫦娥五号”的发射速度应大于第二宇宙速度
B．“天问一号”到达火星表面附近后应减速，从而被火星捕获
C．“神舟十五号”从椭圆轨道的远地点变轨到圆轨道时应加速，变轨后的速度大于第一宇宙速度
D．空间站运行时，舱内的物体处于完全失重状态，不受力的作用
2．（2023·湖南长沙·长郡中学校考二模）发射人造卫星的过程要克服引力做功，已知将质量为m 的人造卫
星在距地球中心无限远处移到距地球中心为r 处的过程中，引力做功为
，飞船在距地球中心为r
处的引力势能公式为
，式中G 为引力常量，M 为地球质量。若在地球的表面发射一颗人造地
球卫星，发射的速度很大，此卫星可以上升到离地心无穷远处（即地球引力作用范围之外），这个速度称
为第二宇宙速度（也称逃逸速度）。已知逃逸速度大于真空中光速的天体叫黑洞，设某黑洞的质量
，引力常量
，估算它的最大半径为（ ）
A．
B．
C．
D．
3．（2023·广东·广州市第二中学校联考三模）天问一号火星探测器搭乘长征五号遥四运载火箭成功发射意
味着中国航天开启了走向深空的新旅程。由着陆巡视器和环绕器组成的天问一号经过如图所示的发射、地
火转移、火星捕获、火星停泊和离轨着陆等阶段，其中的着陆巡视器于2021 年5 月15 日着陆火星，则（
）
4
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A．天问一号发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度
B．天问一号在“火星捕获段”运行的周期小于它在“火星停泊段”运行的周期
C．天问一号从图示“火星捕获段”需在合适位置减速才能运动到“火星停泊段”
D．着陆巡视器从图示“离轨着陆段”至着陆到火星表面的全过程中，机械能守恒
二、多选题
4．（2023·山东泰安·统考模拟预测）2021 年2 月10 日，在历经近7 个月的太空飞行后，我国首个火星探
测器“天问一号”成功“太空刹车”，顺利被火星捕获，进入环火星轨道。物体在万有引力场中具有的势
能叫作引力势能，若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为m 的质点距质量为M 的引力源中
心为r 时，其引力势能
（式中G 为引力常量）。已知地球半径约为6400km，地球的第一宇宙
速度为7.9km/s，火星半径约为地球半径的
，火星质量约为地球质量的
。则以下“天问一号”相对于火
星的速度大于火星第二宇宙速度的是（ ）
A．7.9km/s
B．5.5km/s
C．4.0km/s
D．3.2km/s
5．（2023·辽宁·校联考模拟预测）2022 年11 月3 日，梦天实验舱与天和核心舱成功对接，向着建成空间
站的目标迈出了关键一步。对接前梦天实验舱轨道略低，对接前两舱及对接后的组合体在轨运行均可视为
绕地心做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．梦天实验舱发射速度大于11.2km/s
B．对接前梦天的加速度小于天和的加速度
C．梦天通过发动机加速，追上天和，实现对接
5
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D．若对接后增大组合体轨道半径，则运行速度减小
考点3：第三宇宙速度的理解及应用（3 单选+2 多选）
一、单选题
1．（2023·辽宁·模拟预测）如图所示是三个宇宙速度的示意图，则（ ）
A．嫦娥一号卫星的无动力发射速度需要大于16.7 km/s
B．太阳系外飞行器的无动力发射速度只需要大于11.2 km/s
C．天宫空间站的飞行速度大于7.9 km/s
D．三个宇宙速度对哈雷彗星（绕太阳运动）不适用
2．（2023·辽宁丹东·统考二模）科幻电影《流浪地球》红遍大江南北。电影讲述的是太阳即将毁灭，人类
在地球上建造出巨大的推进器，使地球经历停止自转、加速逃逸、匀速滑行、减速入轨等阶段，最后成为
新恒星（比邻星）的一颗行星的故事。若多年以后地球来到比邻星附近，其变轨的简化过程如图所示，轨
道1 为地球公转的近似圆轨道，轨道2、3 为椭圆轨道，P、Q 为椭圆轨道3 长轴的两个端点。以下说法正
确的是（ ）
A．地球若要逃离太阳的束缚速度只需达到
B．地球在1、2、3 轨道运行时经过
点的速度分别为
、
、
，则
C．地球在1、2 轨道运行时经过
的加速度分别为
、
，则
D．沿轨道1 和轨道2 运行时，相同时间内地球与比邻星连线扫过的面积相等
6
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3．（2023·湖南岳阳·统考三模）中国预计将在2028 年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的
一个落脚点。如图所示是“嫦娥一号奔月”的示意图，“嫦娥一号”卫星发射后经多次变轨，进入地月转
移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星。关于“嫦娥一号”下列说法正确的是（ ）
A．发射时的速度必须达到第三宇宙速度
B．在绕地轨道中，公转半长轴的立方与公转周期的平方之比不变
C．在轨道Ⅰ上运动时的速度小于轨道Ⅱ上任意位置的速度
D．在不同的绕月轨道上，相同时间内卫星与月心连线扫过的面积相同
二、多选题
4．（2023·安徽合肥·合肥市第六中学校考模拟预测）如图1 所示，河外星系中两黑洞A、B 的质量分别为
和
，它们以两者连线上的某一点O 为圆心做匀速圆周运动。为研究方便，简化为如图2 所示的示意
图，黑洞A、B 均可看成球体，
。下列说法正确的是（ ）
A．黑洞A 的运行线速度大小小于黑洞B 的运行线速度大小
B．若两黑洞间的距离一定，把黑洞B 上的物质移到黑洞A 上，他们之间的引力变大
C．若两黑洞间的距离一定，把黑洞A 上的物质移到黑洞B 上，他们运行的周期变大
D．人类要把宇航器发射到距黑洞A 较近的区域进行探索，发射速度一定大于第三宇宙速度
5．（2023·福建·模拟预测）如图所示，在进行火星考查时，火星探测器对火星完成了“绕、着、巡”三项
目标.在探测器着陆后，探测器上的科研装置，将一个小球由离地面h 的高度静止释放，做自由落体运动，
测得小球在经过时间t 落地.已知引力常量为G，火星的半径为R.下列说法正确的是（ ）
7
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A．“天问一号”在地球上的发射速度将大于16.7 km/s
B．由题中数据可计算出火星表面处的重力加速度为
C．由题中数据可计算出火星质量为
D．由题中数据可计算出火星的平均密度为
8
