【备战2022】高考物理选择题专项练习集：重力 万有引力(成都专栏)

这是一份【备战2022】高考物理选择题专项练习集：重力 万有引力(成都专栏)，共11页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共21小题；共84分）
1. 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周运动
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

2. 如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，运行的周期为 T0 ， P 为近日点，Q 为远日点，M 、 N 为轨道短轴的两个端点。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从 P 到 M 、 Q 到 N 的运动过程中
A. 从 P 到 M 所用的时间等于 T04B. 从 Q 到 N 做减速运动
C. 从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变小D. 从 M 到 N 所用时间等于 T02

3. 太阳辐射的能量来源于
A. 太阳的运动B. 太阳黑子爆发C. 氢气的燃烧D. 内部热核反应

4. 从地球上看月球，总是看到相同的一些月海，这是因为
A. 地球总是同一面对着月球
B. 月球自转周期与地球自转周期相同
C. 月球没有自转
D. 月球自转周期与月球绕地球公转的周期相同

5. 关于太阳系，下列说法中正确的是
A. 太阳是一颗能发光、发热的液态星球
B. 太阳处在银河系的中心位置
C. 太阳系中的八大行星几乎在同一平面内运动
D. 离太阳越远的行星绕太阳运转的周期越短，公转速度越大

6. 地球属于太阳系中的
A. 恒星B. 行星C. 卫星D. 彗星

7. 运用两个均匀球体测引力常量时，下列物理量不需要测定的是
A. 两球的质量B. 两球间的引力
C. 两球面间的最小距离D. 两球心间的距离

8. 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

9. 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. F2B. AC. F1D. B

10. 在太阳系里有一千多颗小行星，某一颗行星绕日运行的半径是金星绕日运行半径的 4 倍，则两星绕日运行的周期之比为
A. 1:16 B. 16:1 C. 8:1 D. 1:1

11. 自古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘，人类对这种运动规律的认识经历了漫长的历程，它随着认识的深入而不断地发展。下列关于对星体运动认识的叙述中符合现代认识观点的是
A. 人们观测到太阳每天都要东升西落，这说明地球是静止不动的，是宇宙的中心
B. 人们观测到行星绕太阳做圆周运动，这说明太阳是静止不动的，是宇宙的中心
C. 人们认为天体的运动是神圣的，因此天体的运动是最完美、最和谐的匀速圆周运动
D. 开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，得出的行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论

12. 关于行星绕太阳运动的下列说法正确的是
A. 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B. 行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处
C. 离太阳越近的行星的运动周期越长
D. 所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等

13. 行星绕恒星的运动轨道是圆形，那么它的运行周期 T 的平方与轨道半径的立方之比为常数，该常数的大小
A. 只与恒星的质量有关B. 只与行星的质量有关
C. 与恒星和行星的质量都有关D. 与恒星的质量及行星的速度有关

14. 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. F2B. AC. F1D. B

15. 飞船围绕太阳在近似圆周的轨道上运动，若其轨道半径是地球轨道半径的 9 倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是
A. 3 年B. 9 年C. 27 年D. 81 年

16. 设行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比 T2R3=k 为常数，此常数的大小
A. 只与恒星质量有关B. 与恒星质量和行星质量均有关
C. 只与行星质量有关D. 与恒星和行星的速度有关

17. 关于公式 R3T2=k 中的常量 k，下列说法中正确的是
A. 对于所有星球的行星或卫星，k 值都相等
B. 对于所有星球的行星或卫星，k 值都不等
C. k 值是一个与星球无关的常量
D. k 值是一个与星球有关的常量

18. 嫦娥四号探测器（以下简称探测器）经过约 110 小时奔月飞行后，于 2018 年 12 月 12 日到达且月球附近进入高度约 100 公里的环月圆形轨道 I，如图所示：并于 2018 年 12 月 30 日实施变轨，进入椭圆形轨道 II。探测器在近月点 Q 点附近制动、减速，然后沿抛物线下降到距月面 100 米高处悬停，然后再缓慢竖直下降到距月面仅为数米高处，关闭发动机，做自由落体运动，落到月球背面。下列说法正确的是 。
A. 不论在轨道 I 还是轨道 II 无动力运行，嫦娥四号探测器在 P 点的速度都相同
B. 嫦娥四号探测器在轨道 I 无动力运行的任何位置都具有相同的加速度。
C. 嫦娥四号探测器在轨道 II 无动力运行的任何位置都具有相同动能。
D. 嫦娥四号探测器在轨道 II 无动力运行从 P 点飞到 Q 点的过程中引力做正功

19. 神舟八号飞船绕地球做匀速圆周运动时，飞行轨道在地球表面的投影如图所示，图中标明了飞船相继飞临赤道上空所对应的地面的经度。设神舟八号飞船绕地球飞行的轨道半径为 r1，地球同步卫星飞行轨道半径为 r2，则 r13:r23 等于
A. 1:24 B. 1:156 C. 1:210 D. 1:256

20. 中国探月工程三期主要实现采样返回任务，部分过程可简化如下：探测器完成样本采集后从月球表面发射升空，沿椭圆轨道在远月点与绕月圆轨道飞行的嫦娥五号完成对接。已知月球半径约为地球半径的 14，月球质量约为地球质量的 1100，地球表面重力加速度 g=10 m/s2。下列说法正确的是
A. 探测器从月球表面发射时的速度至少为 7.9 km/s
B. 对接前嫦娥五号飞行的加速度小于 1.6 m/s2
C. 若对接后嫦娥五号在圆轨道上运行，则其速度比对接前的大
D. 对接前探测器在椭圆轨道运行的周期大于嫦娥五号的运行周期

21. 如图，人造卫星 M 、 N 在同一平面内绕地心 O 做匀速圆周运动。已知 M 、 N 连线与 M 、 O 连线间的夹角最大为 θ，则 M 、 N 的运动周期之比等于
A. sin3θ B. 1sin3θ C. sin3θ D. 1sin3θ

二、双项选择题（共8小题；共32分）
22. 根据开普勒行星运动定律和圆周运动的知识知：太阳对行星的引力 F∝mr2，行星对太阳的引力 Fʹ∝Mr2，其中 M 、 m 、 r 分别为太阳质量、行星质量和太阳与行星间的距离，下列说法正确的是
A. 由 Fʹ∝Mr2 和 F∝mr2，得 F:Fʹ=m:M
B. F 和 Fʹ 大小相等，是作用力与反作用力
C. F 和 Fʹ 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

23. 如图所示是行星 m 绕恒星 M 运动情况示意图，下列说法正确的是
A. 速度最大点是 A 点B. 速度最小点是 C 点
C. m 从 A 到 B 做减速运动D. m 从 B 到 A 做减速运动

24. 关于开普勒第三定律的公式 a3T2=k，下列说法正确的是
A. 公式只适用于绕太阳在椭圆轨道上运动的行星
B. 公式适用于宇宙中所有围绕星球运动的行星（或卫星）
C. 公式中的 k 值，对所有行星或卫星都相等
D. 围绕不同星球运动的行星（或卫星），其 k 值不同

25. 下列说法中正确的是
A. 太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点
B. 行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向
C. 行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
D. 日心说的说法是正确的

26. 关于公式 R3T2=k，下列说法中正确的是
A. 公式只适用于围绕太阳运行的行星
B. 公式只适用于太阳系中的行星或卫星
C. 公式适用于宇宙中所有围绕星球运行的行星或卫星
D. 一般计算中，可以把行星或卫星的轨道看成圆，R 只是这个圆的半径

27. 如图所示，某次发射远地圆轨道卫星时，先让卫星进入一个近地的圆轨道 I，在此轨道正常运行时，卫星的轨道半径为 R1 、周期为 T1；然后在 P 点点火加速，进入椭圆形转移轨道 II，在此轨道正常运行时，卫星的周期为 T2；到达远地点 Q 时再次点火加速，进入远地圆轨道 III 在此轨道正常运行时，卫星的轨道半径为 R3 、周期为 T3（轨道 II 的近地点和远地点分别为轨道 I 上的 P 点、轨道 III 上的 Q 点）。已知 R3=2R1，则下列关系正确的是
A. T2=33T1B. T2=338T3C. T3=22T1D. T3=364T1

28. 2020 年 7 月 23 日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场，应用长征五号运载火箭送入地火转移轨道。火星距离地球最远时有 4 亿公里，最近时大约 0.55 亿公里。由于距离遥远，地球与火星之间的信号传输会有长时间的时延。当火星离我们最远时，从地球发出一个指令，约 22 分钟才能到达火星。为了节省燃料，我们要等火星与地球之间相对位置合适的时候发射探测器。受天体运行规律的影响，这样的发射机会很少。为简化计算，已知火星的公转周期约是地球公转周期的 1.9 倍，认为地球和火星在同一平面上、沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所示，根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是
A. 地球的公转向心加速度小于火星的公转向心加速度
B. 当火星离地球最近时，地球上发出的指令需要约 3 分钟到达火星
C. 如果火星运动到 B 点，地球恰好在 A 点时发射探测器，那么探测器将沿轨迹 AC 运动到 C 点时，恰好与火星相遇
D. 下一个发射时机需要再等约 2.1 年

29. 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径见下表。则下列判断正确的是
地球火星木星土星天王星海王星轨道半径(AU)
A. 各地外行星每年都会出现冲日现象
B. 在 2015 年内一定会出现木星冲日
C. 地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短
D. 天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半

三、多项选择题（共1小题；共4分）
30. 我国天宫一号目标飞行器已完成了所有任务，预计在 2018 年上半年坠入大气层后烧蚀销毁。如图所示，设天宫一号原来在圆轨道 I 上稳定飞行，到达 P 点时转移到较低的椭圆轨道 II（未进入大气层），则天宫一号
A. 在 P 点减速进入轨道 II
B. 在轨道 I 上运动的周期大于轨道II上运动的周期
C. 在轨道 I 上 P 点的加速度大于轨道II上 P 点的加速度
D. 在轨道 I 上的机械能大于轨道II上的机械能
答案
第一部分
1. B
【解析】根据开普勒第一定律知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A错误；
由开普勒第二定律知，对任意一个行星，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，故B正确；
在 a3T2=k 中，k 是与太阳有关的常量，故C错误；
开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动，还适用于宇宙中卫星绕行星的运动，故D错误。
2. C
【解析】由开普勒笫二定律知，从 P 至 Q 速率在减小，Q 至 N 速率在增大，所以B错误，C正确；由对称性知，P→M→Q 与 Q→N→P 所用的时间均为 T02，故从 P 到 M 所用时间小于 T04，从 Q→N 所用时间大于 T04，从 M→N 所用时间大于 T02，A 、D错误。
3. D
4. D
5. C
6. B
【解析】地球不能发光，围绕太阳这颗恒星运行，所以地球是行星。
7. C
8. 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。
9. 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。
10. C
【解析】根据开普勒第三定律 r3T2=k，得 T1T2=r1r23=(4)3=81。故C正确，ABD错误。
11. D
12. D
13. A
14. A
【解析】根据开普勒第二定律：太阳和行星的连线在相等时间内扫过相等的面积，因为行星在 A 点的速率比在 B 点大，所以太阳应位于 F2。
15. C
【解析】开普勒第三定律中的公式 R3T2=k，周期 T=R3k，飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的 9 倍，飞船绕太阳运行的周期是地球周期的 27 倍，即飞船绕太阳运行的周期是 27 年。
16. A
【解析】式中的 k 只与恒星的质量有关，与行星质量无关，故A正确；
式中的 k 只与恒星的质量有关，与行星质量无关，故B错误；
式中的 k 只与恒星的质量有关，故C错误；
式中的 k 只与恒星的质量有关，与行星及恒星的速度无关，故D错误
17. D
【解析】开普勒行星运动第三定律中，k 是一个对所有行星都相同的常量，它是由中心天体即太阳决定的，与行星无关，对于卫星来说 k 就是有中间的行星决定的，所以ABC错误，D正确。
18. D
19. D
【解析】从图象中可以看出，飞船每转动一圈，地球自转 22.5∘，故飞船的周期为：T1=22.5∘360∘×24 h=1.5 h，同步卫星的周期为 24 h，
由开普勒第三定律可得 r13r23=T12T22=1.5242=1256，故D正确，ABC错误。
20. B
21. D
【解析】设 M 、 N 的轨道半径分别 RM 、 RN。
据题卫星 M 、 N 连线与 M 、 O 连线间的夹角最大时，MN 连线与卫星 N 的运行轨道应相切，如图：
根据几何关系有 RN=RMsinθ
根据开普勒第三定律有：RM3RN3=TM2TN2
联立解得 TMTN=1sin3θ。
第二部分
22. B， D
【解析】由于力的作用是相互的，则 Fʹ 和 F 大小相等、方向相反，是作用力与反作用力，太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力，故正确答案为B、D。
23. A， C
【解析】由开普勒第二定律可推知，近恒星处行星速度大而远恒星处速度小，故 A 点速度最大，B 点最小，由 A 至 B 速度减小，由 B 到 A 则速度增大，故A 、C正确。
24. B， D
25. A， B
【解析】太阳系中八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个共同焦点上，A正确。行星从近日点向远日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于 90∘；在曲线运动中，物体的速度方向总在曲线该点的切线方向上，故B正确；当行星从远日点向近日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于 90∘，因此C错。日心说虽然比地心说有进步，但太阳也并非静止的，太阳也在不断绕银河系中心运动，D错。
26. C， D
【解析】开普勒第三定律适用于所有天体。故C正确，AB错误；
开普勒第三定律中，可以把行星或卫星的轨道看成圆，R 只是这个圆的半径，故D正确
27. B， C
【解析】根据开普勒第三定律：a3T2=k
所以 T32T12=R33R13=231
解得 T3T1=22
即 T3=22T1，
故C正确、D错误。
根据开普勒第三定律：a3T2=k，
所以 T22T12=R1+R323R13=32R1R13=323
解得 T2T1=364
即 364T1
故A错误。
根据开普勒第三定律：a3T2=k，
所以 T22T32=(R1+R32)3R33=32R12R13=343
解得 T2T3=338，即 T2=338T3，故B正确。
28. B， D
【解析】根据万有引力提供向心力可知 GMmr2=ma，解得 a=GMr2 地球公转半径较小，则向心加速度较大，故A错误；
火星距离地球最远时有 4 亿公里，从地球发出一个指令，约 22 分钟才能到达火星，最近时大约 0.55 亿公里，因为指令传播速度相同，则时间为 t=22×0.554 s=3.025 分，故B正确；
根据开普勒第三定律，火星与探测器的公转半径不同，则公转周期不相同，因此探测器与火星不能在 C 点相遇，故C错误；
地球的公转周期为 1 年，火星的公转周期约是地球公转周期的 1.9 倍，两者的角速度之差为 Δω=2π1−2π1.9=1.8π1.9 则地球再一次追上火星的用时为 t=2πΔω=2.1 年，故D正确。
29. B， C
【解析】根据开普勒第三定律，有：R3T2=R地3T地2，解得：T=RR地3T地；故：
T火=1.53年=1.84年；
T木=5.23年=11.86年；
T土=9.53年=29.28年；
T天=193年=82.82年；
T海=303年=164.32年；
如果两次行星冲日时间间隔为 t 年，则地球多转动一周，
有：2π2πT地−2πT0t 解得：t=T0T地T0−T地，
故海王星相邻两次冲日的时间间隔为：t海=164.32×1164.32−1=1.006 年
故天王星相邻两次冲日的时间间隔为：t天=82.82×182.82−1≈1.01 年；
土星相邻两次冲日的时间间隔为：t土=29.28×129.28−1≈1.04 年；
木星相邻两次冲日的时间间隔为：t木=11.86×111.86−1=1.09 年
各地外行星不是每年都会出现冲日现象，故A错误；
木星绕太阳运动的周期约为 11.86 年，相邻两次冲日的时间间隔为 1.09 年，2014年1月6日木星冲日，在2015年内一定会出现木星冲日，故B正确；
由以上的分析可知，地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短，故C正确；
天王星相邻两次冲日的时间间隔是 1.01 年，而土星为 1.04 年，故D错误。
第三部分
30. A， B， D
【解析】天宫一号进入轨道 II 时做向心运动，可知提供的力大于需要的向心力，所以需要在 P 点减速，故A正确；
轨道 II 的半长轴较小，根据开普勒第三定律可知，天宫一号在轨道 I 上运动的周期大于轨道 II 上运动的周期，故B正确；
根据 GMmr2=ma，得 a=GMr2，可知天宫一号在轨道 I 上 P 点的加速度等于轨道 II 上 P 点的加速度，故C错误；
D一号进入轨道 II 时需要在 P 点减速，所以天宫一号在轨道 I 上的机械能大于轨道 II 上的机械能，故D正确。