【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：重力 万有引力

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【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：重力 万有引力 一、单项选择题（共21小题；共84分）1. 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动规律可知   A. 太阳位于木星运行轨道的中心 B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 D. 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 2. 关于行星的运转轨道，下列说法中正确的是   A. 有的行星轨道是椭圆，有的是圆 B. 大多数都是椭圆，只有极少数是圆 C. 全部都是圆形轨道 D. 全部都是椭圆轨道 3. 如图所示，B 为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为 a，运行周期为 TB；C 为绕地球做圆周运动的卫星，圆周的半径为 r，运行周期为 TC。下列说法或关系式正确的是   A. 地球位于 B 卫星轨道的一个焦点上，位于 C 卫星轨道的圆心上 B. B 卫星和 C 卫星运动的速度大小均不变 C. a3TB2=r3TC2，该比值的大小与地球和卫星都有关 D. a3TB2≠r3TC2，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关 4. 某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1 和 F2 是椭圆轨道的两个焦点，行星在 A 点的速率比在 B 点的大，则太阳是位于   A. F2 B. A C. F1 D. B 5. 行星之所以绕太阳运行，是因为   A. 行星运动时的惯性作用 B. 太阳是宇宙的控制中心，所有星体都绕太阳旋转 C. 太阳对行星有约束运动的引力作用 D. 行星对太阳有排斥力作用，所以不会落向太阳 6. 如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为 a，近日点离太阳的距离为 b，过远日点时行星的速率为 va，则过近日点时行星的速率为   A. vb=bava B. vb=abva C. vb=abva D. vb=bava 7. 探索宇宙的奥秘，一直是人类孜孜不倦的追求。下列关于宇宙及星体运动的说法正确的是   A. 地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动 B. 太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动 C. 地球是绕太阳运动的一颗行星 D. 地心说是正确的，日心说是错误的 8. 行星之所以绕太阳运行，是因为   A. 行星运动时的惯性作用 B. 太阳是宇宙的控制中心，所有星体都绕太阳旋转 C. 太阳对行星有约束运动的引力作用 D. 行星对太阳有排斥力作用，所以不会落向太阳 9. 行星绕太阳运动的实际轨道为椭圆，行星在近日点所受太阳的引力与它在远日点所受太阳的引力相比   A. 在近日点所受太阳的引力较大 B. 在近日点所受太阳的引力较小 C. 两者大小相等 D. 无法比较行星在近日点与远日点所受太阳引力的大小 10. 如图所示，当行星运动到图中 A 点时所受引力的方向   A. 指向椭圆中心 O B. 指向太阳 C. 沿椭圆轨道在 A 点的切线方向 D. 垂直于椭圆轨道在 A 点的切线方向 11. 已知两颗行星的质量 m1=2m2，公转周期 T1=2T2，则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比为   A. a1a2=12 B. a1a2=21 C. a1a2=34 D. a1a2=134 12. 行星之所以绕太阳运行，是因为   A. 行星运动时的惯性作用 B. 太阳是宇宙的控制中心，所有星体都绕太阳旋转 C. 太阳对行星有约束运动的引力作用 D. 行星对太阳有排斥作用，所以不会落向太阳 13. 将冥王星和土星绕太阳的运动都看做匀速圆周运动。已知冥王星绕太阳的公转周期约是土星绕太阳公转周期的 8 倍。那么冥王星和土星绕太阳运行的轨道半径之比约为   A. 16:1 B. 8:1 C. 4:1 D. 2:1 14. 地球绕太阳公转，地球本身绕地轴自转，形成了一年四季：春夏秋冬。则下面说法中正确的是   A. 春分地球公转速率最小 B. 夏至地球公转速率最小 C. 秋分地球公转速率最小 D. 冬至地球公转速率最小 15. 关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是   A. 所有的行星都绕太阳做圆运动 B. 对任意一个行星它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积 C. 在 a3T2=k 中，k 是与太阳无关的常量 D. 开普勒行星运动定律仅适用于行星绕太阳运动 16. 太阳系八大行星的公转轨道可以近似地看作圆，“行星公转周期的平方”与“行星与太阳的平均距离的三次方”成正比。地球与太阳之间的平均距离约为 1.5 亿千米，结合下表可知，火星与太阳之间的平均距离约为   水星金星地球火星木星土星公转周期/0.2410.6151.01.8811.8629.5 A. 1.2 亿千米 B. 2.3 亿千米 C. 4.6 亿千米 D. 6.9 亿千米 17. 1980 年 10 月 14 日，中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行星。2001 年 12 月 21 日，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为“钱学森星”，以表彰这位“两弹一星”的功臣对我国科技事业做出的卓越贡献。若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示。已知”钱学森星“绕太阳运行一周的时间约为 3.4 年，设地球绕太阳运行的轨道半径为 R，则“钱学森星”绕太阳运行的轨道半径约为   A. 33.4R B. 23.4R C. 311.56R D. 211.56R 18. 17 世纪，英国天文学家哈雷跟踪过一颗慧星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的 18 倍，并预言这颗慧星将每隔一定的时间飞临地球，后来哈雷的预言得到证实，该慧星被命名为哈雷慧星.哈雷彗星围绕太阳公转的轨道是一个非常扁的椭圆，如图所示。从公元前 240 年起，哈雷彗星每次回归，中国均有记录，它最近一次回归的时间是 1986 年.从公元前 240 年至今，我国关于哈雷慧星回归记录的次数，最合理的是   A. 24 次 B. 30 次 C. 124 次 D. 319 次 19. 某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过 N 年，该行星会运动到日地连线的延长线上，如图所示。该行星与地球的公转半径之比为  。 A. N+1N23 B. NN−123 C. N+1N32 D. NN−132 20. 太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象，但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象。这些条件是   A. 时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大 B. 时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大 C. 时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大 D. 时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大 21. 科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约 600 km 的高空，使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大进展。假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行。已知地球半径为 6.4×106 m，利用地球同步卫星与地球表面的距离为 3.6×107 m 这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期。以下数据中最接近其运行周期的是   A. 0.6 h B. 1.6 h C. 4.0 h D. 24 h 二、双项选择题（共6小题；共24分）22. 如图所示，对开普勒第一定律的理解，下列说法中正确的是   ​ A. 在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是不变化的 B. 在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是变化的 C. 某个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内 D. 某个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内 23. 关于开普勒第二定律，正确的理解是   A. 行星绕太阳运动时，一定是匀速曲线运动 B. 行星绕太阳运动时，一定是变速曲线运动 C. 行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度 D. 行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度 24. 在探究太阳与行星间的引力的思考中，属于牛顿的猜想的是   A. 使行星沿圆轨道运动，需要一个指向圆心的向心力，这个力就是太阳对行星的吸引力 B. 行星运动的半径越大，其做圆周运动的运动周期越大 C. 行星运动的轨道是一个椭圆 D. 任何两个物体之间都存在太阳和行星之间存在的这种类型的引力 25. 根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动知识知；太阳对行星的引力 F∝mr2，行星对太阳的引力 Fʹ∝Mr2，其中 M，m 分别为太阳和行星的质量，r 为太阳与行星间的距离。下列说法正确的是   A. 由 F∝mr2 和 Fʹ∝Mr2 知 F:Fʹ=m:M B. F 和 F′ 大小相等，是作用力与反作用力 C. F 和 F′ 大小相等，是同一个力 D. 太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力 26. 关于开普勒第三定律 a3T2=k ，下列说法中正确的是   A. 公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运行的行星 B. 公式适用于宇宙中所有围绕星球运行的行星（或卫星） C. 式中的k值，对所有的行星（或卫星）都相等 D. 围绕不同星球运行的行星（或卫星），其k值不同 27. 牛顿在研究太阳与行星之间的引力时，把行星的运动看作以太阳为圆心的匀速圆周运动，总结出了太阳与行星相互作用力的规律 F=GMmr2，可以看出太阳与行星间的作用力是与行星的运动状态无关的。下列关于行星在绕太阳做椭圆运动时的说法正确的是   A. 行星在远日点受太阳的引力最小 B. 行星在近日点受太阳的引力最小 C. 行星从远日点向近日点运动的过程中，引力方向与速度方向之间的夹角大于 90∘ D. 行星从近日点向远日点运动的过程中，引力方向与速度方向之间的夹角大于 90∘ 三、多项选择题（共3小题；共12分）28. 某彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下面说法中正确的是   A. 彗星在近日点的速率大于在远日点的速率 B. 彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度 C. 彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度 D. 若彗星公转周期为 75 年，则它的半长轴是地球公转半径的 75 倍 29. 行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么它轨道半径 r 的三次方与运行周期 T 的平方的比为常量，设 r3T2=k，则关于常量 k 的大小，下列说法错误的是   A. 只与恒星的质量有关 B. 与恒星的质量及行星的质量有关 C. 只与行星的质量有关 D. 与恒星的质量及行星的速度有关 30. 航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在 A 点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道 Ⅱ，B 为轨道 Ⅱ上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有   A. 在轨道Ⅱ上经过 A 的速度小于经过 B 的速度 B. 在轨道Ⅱ上经过 A 的速度小于在轨道Ⅰ上经过 A 的速度 C. 在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D. 在轨道Ⅱ上经过 A 的加速度小于在轨道Ⅰ上经过 A 的加速度答案第一部分1. C【解析】由开普勒第一定律（轨道定律）可知，太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A 错误；​火星和木星绕太阳运行的轨道不同，运行速度的大小不可能始终相等，B 错误；​根据开普勒第三定律（周期定律）知所有行星轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的平方的比值是一个常数，C 正确；​对于某一个行星来说，其与太阳连线在相同的时间内扫过的面积相等，不同行星在相同的时间内扫过的面积不相等，D 错误。2. D3. A【解析】由开普勒第一定律可知，选项A正确；由开普勒第二定律可知，B 卫星绕地球转动时速度大小在不断变化，选项B错误；由开普勒第三定律可知，a3TB2=r3TC2，该比值的大小仅与地球有关，选项C、D错误。4. A【解析】根据开普勒第二定律：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，因为行星在 A 点的速率比在 B 点的速率大，所以太阳在离 A 点近的焦点上，故太阳位于 F2。5. C6. C【解析】若行星从轨道的 A 点经足够短的时间 t 运动到 Aʹ 点，则与太阳的连线扫过的面积可看作扇形，其面积 SA=a⋅vat2；若行星从轨道的 B 点也经时间 t 运动到 Bʹ 点，则与太阳的连线扫过的面积 SB=b⋅vbt2；根据开普勒第二定律，得 a⋅vat2=b⋅vbt2，即 vb=abva，故C正确.7. C【解析】开普勒三定律可知，所有行星绕太阳做椭圆运动，太阳不是宇宙的中心，太阳围绕银河系中心旋转而银行河系不过是宇宙中千亿个星系中微不足道的一个，故A、B、D错误，C正确。8. C9. A10. B11. C12. C13. C14. B【解析】由开普勒第二定律知，地球与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，在夏至时节，地球运动至远日点，离太阳最远，故其速率最小。15. B16. B【解析】由题意可知，行星绕太阳运转时，满足 T2r3= 常数，设地球的公转周期和轨道半径分别为 T1 、 r1，火星绕太阳的公转周期和轨道半径分别为 T2 、 r2，则 T12r13=T22r23，代入数据得 r2=2.3 亿千米。17. C18. B【解析】设彗星的周期为 T1，地球的公转周期为 T2，由开普勒第三定律 R3T2=k 得：T1T2=R13R23=183≈76，可知哈雷彗星的周期大约为 76 年，240+198676≈29。所以最合理的次数是 30 次。故B正确，A 、 C 、D错误.19. B【解析】地球绕太阳公转周期 T地=1 年，N 年地球转 N 周，而该行星 N 年转（ N−1 ）周，故 T行=NN−1 年，又因为 R行3R地3=T行2T地2，所以 R行R地=NN−123，故选 B。20. C【解析】东西方向是由地球自转时地面运动的方向确定的，与地面运动方向相同的方向是向东方向，反之是向西方向。站在地面上的人看到太阳东升西落是因为地面由西向东运动所造成的。如图甲所示，地面上 A 处的人看到太阳正要从东方升起，B 处的人则看到太阳刚要西落。要让人看到太阳从西边升起，人必须身处 B 处上方正在由东向西飞行的飞机中，如图乙所示，飞机相对地心由东向西转动的速度只要大于 0 即可，也就是飞机相对地面的速度大小只要比地面转动的速度大即可。21. B【解析】（2014 四川自贡模拟）​由开普勒第三定律可知，(r+h1)3T12=(r+h2)3T22，r 为地球的半径，h1、T1、h2、T2 分别表示哈勃望远镜到地面的距离、哈勃望远镜的周期、同步卫星到地面的距离、同步卫星的周期（24 h），代人数据解得 T1=1.6 h，选项 B 正确。第二部分22. B， C【解析】（2014 云南曲靖模拟）​根据开普勒第一定律（轨道定律）的内容可以判定，行星绕太阳运动的轨道是椭圆，行星有时远离太阳，有时靠近太阳，所以它离太阳的距离是变化的，选项 A 错误，B 正确；​行星围绕着太阳运动，由于受到太阳的引力作用而被约束在一定的轨道上，选项 C 正确，D 错误。23. B， D【解析】行星的运动轨道是椭圆形的，故做变速曲线运动，A错，B对；根据开普勒第二定律可知，在近日点时的线速度大，C错，D对。24. A， D【解析】牛顿认为任何方式改变速度都需要力（这种力存在于任何两物体之间），行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力是太阳对它的引力。25. B， D26. B， D【解析】开普勒第三定律 a3T2=k 适用于所有天体，即适用于行星围绕恒星和卫星围绕行星的运转，故 A 错误，B 正确；式中的常数 k 是由中心天体决定的，同一中心天体k值相同，不同的中心天体，k 值不同，故C 错误，D 正确.27. A， D第三部分28. A， B， C【解析】由开普勒第二定律知：v近>v远 、 ω近>ω远，故选项A、B正确；由 a向=v2r 知 a近>a远，故选项C正确；由开普勒第三定律得 R3T2=R地3T地2，当 T=75T地 时，R=3752R地≠75R地，故选项D错误。29. B， C， D【解析】 r3T2=k，比值 k 是一个与行星无关的常量，只与恒星质量有关.30. A， B， C【解析】轨道Ⅱ上由 A 点运动到 B 点，引力做正功，动能增加，所以经过 A 的速度小于经过 B 的速度。故A正确。从轨道Ⅰ的 A 点进入轨道Ⅱ需减速，使万有引力大于所需要的向心力，做近心运动。所以轨道Ⅱ上经过 A 的速度小于在轨道Ⅰ上经过 A 的速度。故B正确。根据开普勒第三定律 R3T2=C，椭圆轨道的半长轴小于圆轨道的半径，所以在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期。故C正确。在轨道Ⅱ上和在轨道Ⅰ通过 A 点时所受的万有引力相等，根据牛顿第二定律，加速度相等。故D错误。