高考物理二轮复习高频考点专项训练---万有引力与航天（含解析）

这是一份高考物理二轮复习高频考点专项训练---万有引力与航天（含解析），共11页。试卷主要包含了9 km/s等内容，欢迎下载使用。
高考物理二轮复习高频考点专项训练---万有引力与航天1.(2019·贵州安顺市上学期质量监测)如图所示，A为地球表面赤道上的物体，B为一轨道在赤道平面内的实验卫星，C为在赤道上空的地球同步卫星，地球同步卫星C和实验卫星B的轨道半径之比为3∶1，两卫星的环绕方向相同，那么关于A、B、C的说法正确的是(　　)A．B、C两颗卫星所受地球万有引力之比为1∶9B．B卫星的公转角速度大于地面上随地球自转的物体A的角速度C．同一物体在B卫星中对支持物的压力比在C卫星中小D．B卫星中的宇航员一天内可看到9次日出答案　B解析　根据万有引力定律F＝G知，物体间的引力与两个物体的质量及两者之间的距离均有关，由于B、C两卫星的质量关系未知，所以B、C两颗卫星所受地球引力之比不一定为1∶9，故A错误；C卫星的轨道半径比B卫星的轨道半径大，由开普勒第三定律知，B卫星的公转周期小于C卫星的公转周期，而C卫星的公转周期等于地球自转周期，所以B卫星的公转周期小于随地球自转的物体的运动周期，因此B卫星的公转角速度大于地面上随地球自转的物体A的角速度，故B正确；物体在B、C卫星中均处于完全失重状态，物体对支持物的压力均为零，故C错误；根据开普勒第三定律＝k，知C、B卫星轨道半径之比为3∶1，则周期之比为3∶1，地球自转周期与C卫星周期相同，所以地球自转周期是B卫星的运行周期的3倍(约为5.2倍)，因此B卫星中的宇航员一天内看不到9次日出，故D错误．2.金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火．已知它们的轨道半径R金<R地<R火，由此可以判定(　　)A．a金>a地>a火   B．a火>a地>a金C．v地>v火>v金   D．v火>v地>v金答案　A解析　金星、地球和火星绕太阳公转时万有引力提供向心力，则有G＝ma，解得a＝G，结合题中R金<R地<R火，可得a金>a地>a火，选项A正确，B错误；同理，有G＝m，解得v＝，再结合题中R金<R地<R火，可得v金>v地>v火，选项C、D错误．3.2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆．在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图像是(　　)答案　D解析　在嫦娥四号探测器“奔向”月球的过程中，根据万有引力定律可知，随着h的增大，探测器所受的地球引力逐渐减小但并不是均匀减小的，故能够描述F随h变化关系的图像是D.4．(多选)(2019·江西上饶市重点中学六校第一次联考)A、B两个半径相同的天体各有一个卫星a、b环绕它们做匀速圆周运动，两个卫星的环绕周期之比为4∶1，A、B各自表面重力加速度之比为4∶1(忽略天体的自转)，则(　　)A．a、b轨道半径之比为4∶1B．A、B密度之比为4∶1C．a、b与天体的连线扫过相同面积所需时间之比为1∶16D．a、b所受向心力之比为1∶16答案　AB解析　根据G＝m()2r以及G＝mg可得r3＝＝∝gT2；可得a、b轨道半径之比为＝＝，选项A正确；由ρ＝＝＝∝g，则 A、B密度之比为4∶1，选项B正确；根据t＝，r2θ＝S，即t＝＝＝，当扫过相同面积S时，则＝×＝×()2＝，选项C错误；两卫星a、b的质量不确定，无法比较向心力的大小关系，选项D错误．5.(2019·河南驻马店市上学期期终)天文学家经过长期观测，在宇宙中发现了许多“双星”系统，这些“双星”系统一般与其他星体距离很远，受到其他天体引力的影响可以忽略不计．根据一对“双星”系统的光学测量确定，此双星系统中两个星体的质量均为m，而绕系统中心转动的实际周期是理论计算的周期的k倍(k<1)，究其原因，科学家推测，在以两星球球心连线为直径的球体空间中可能均匀分布着暗物质．若此暗物质确定存在，其质量应为(　　)A.(－1)   B.(－1)C.(－4)   D.(－1)答案　A解析　质量相同的双星均绕它们的连线的中点做圆周运动，由万有引力提供向心力得：G＝m·；解得：T0＝πL.根据观测结果，星体的运动周期T＝kT0<T0，这种差异是由双星内均匀分布的暗物质引起的，均匀分布在球体内的暗物质对双星系统的作用与一质量等于球内暗物质的总质量m′，位于中点O处的质点的作用相同，则有：G＋＝m·，解得：T＝πL，所以：m′＝(－1)，故选A.6.(2019·湖南娄底市下学期质量检测)如图,2018年6月14日11时06分，探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成功实施轨道捕获控制，进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道，成为世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星，地月L2是个“有趣”的位置，在这里中继星绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期相同，下列说法正确的是(　　)A．“鹊桥”中继星绕地球转动的角速度比月球绕地球转动的角速度大B．“鹊桥”中继星与地心的连线及月球与地心的连线在相同时间内分别扫过的面积相等C．“鹊桥”中继星绕地球转动的向心加速度比月球绕地球转动的向心加速度小D．“鹊桥”中继星绕地球转动的向心力由地球和月球的万有引力共同提供答案　D解析　根据题意知“鹊桥”中继星绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期相同，根据ω＝知“鹊桥”中继星绕地球转动的角速度与月球绕地球转动的角速度相等，故A错误；“鹊桥”中继星与地心的连线及月球与地心的连线在相同时间内转过的角度相等，但是因“鹊桥”中继星与地心的连线距离大于月球与地心的连线距离，可知在相同时间内分别扫过的面积不相等，选项B错误；“鹊桥”中继星的轨道半径比月球绕地球的轨道半径大，根据a＝ω2r知“鹊桥”中继星绕地球转动的向心加速度比月球绕地球转动的向心加速度大，故C错误；“鹊桥”中继星绕地球转动的向心力由地球和月球的万有引力共同提供，选项D正确．7．(2019·河北“五个一名校联盟”第一次诊断)如图是美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面留下的人类的“足迹”．根据天文资料，我们已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s.则月球的第一宇宙速度约为(　　)A．1.8 km/s   B．2.7 km/sC．7.9 km/s   D．3.7 km/s答案　A解析　地球的第一宇宙速度为卫星绕地球在近地轨道上运行的速度，得：G＝mg＝m，v＝＝＝7.9 km/s；同理可得，月球的第一宇宙速度为v1＝；＝＝，解得v1≈1.8 km/s.8.(多选)(2019·湖北十堰市上学期期末)“玉兔号”登月车在月球表面成功登陆，实现了中国人“奔月”的伟大梦想，机器人“玉兔号”在月球表面做了一个自由下落实验，测得物体从静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G，则(　　)A．月球表面重力加速度为B．月球的第一宇宙速度为C．月球质量为D．月球同步卫星离月球表面的高度为－R答案　CD解析　由自由落体运动规律有：h＝g月t2，所以有：g月＝，故A错误；月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度，根据重力提供向心力mg月＝m，所以v1＝＝，故B错误；在月球表面的物体受到的重力等于万有引力，mg月＝G，所以M＝，故C正确；月球同步卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，G＝m()2(R＋h0)，解得h0＝－R，故D正确．9.(2019·陕西第二次联考)经长期观测发现，A行星运行的轨道半径为R0，周期为T0，但其实际运行的轨道与圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔t0时间发生一次最大的偏离．如图所示，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知行星B，则行星B的运行轨道半径R为(　　)A．R0   B．R0C．R0   D．R0答案　A解析　行星运行的轨道发生最大偏离，则B行星在此时刻对A有最大的引力，故A、B行星与恒星在同一直线上且两行星位于恒星同一侧，设行星B的运行周期为T，半径为R，根据题意有：t0－t0＝2π，所以T＝，由开普勒第三定律可得＝，联立解得：R＝R0，故A正确，B、C、D错误．10.(2019·山东临沂市2月质检)2019年春节期间，中国科幻电影里程碑作品《流浪地球》热播，影片中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程可设想成如图所示，地球在椭圆轨道Ⅰ上运行到远日点B变轨，进入圆形轨道Ⅱ.在圆形轨道Ⅱ上运行到B点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚．对于该过程，下列说法正确的是(　　)A．沿轨道Ⅰ运动至B点时，需向前喷气减速才能进入轨道ⅡB．沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期C．沿轨道Ⅰ运行时，在A点的加速度小于在B点的加速度D．在轨道Ⅰ上由A点运行到B点的过程，速度逐渐增大答案　B解析　沿轨道Ⅰ运动至B点时，需向后喷气加速才能进入轨道Ⅱ，选项A错误；因轨道Ⅰ的半长轴小于轨道Ⅱ的半径，根据开普勒第三定律可知，沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期，选项B正确；根据a＝可知，沿轨道Ⅰ运行时，在A点的加速度大于在B点的加速度，选项C错误；根据开普勒第二定律可知，选项D错误．11.(2019·山东泰安市第二轮复习质量检测)2019年1月3日，嫦娥四号月球探测器成功软着陆在月球背面，成为人类历史上第一个在月球背面成功实施软着陆的人类探测器．如图所示，已关闭动力的探月卫星在月球引力作用下沿椭圆轨道(图中只画了一部分)向月球靠近，并在B处变轨进入半径为r、周期为T的环月圆轨道运行．已知引力常量为G，下列说法正确的是(　　)A．图中探月卫星飞向B处的过程中速度越来越小B．图中探月卫星飞向B处的过程中加速度越来越小C．由题中条件可以计算出探月卫星受到月球的引力大小D．由题中条件可以计算出月球的质量答案　D解析　探月卫星飞向B处时，万有引力增大，做正功，探月卫星动能增大，加速度增大，A、B选项错误；由于探月卫星质量未知，无法计算出探月卫星受到月球的引力大小，C选项错误；由＝m()2r可得：M＝，D选项正确．12.(2019·重庆市第三次调研抽测)2018年2月6日，“猎鹰”重型火箭将一辆特斯拉跑车发射到太空．假设其轨道示意图如图中椭圆Ⅱ所示，其中A、C分别是近日点和远日点，图中Ⅰ、Ⅲ轨道分别为地球和火星绕太阳运动的圆轨道，B点为轨道Ⅱ、Ⅲ的交点，若运动中只考虑太阳的万有引力， 则以下说法正确的是(　　)A．跑车经过A点时的速率大于火星绕日的速率B．跑车经过B点时的加速度大于火星经过B点时的加速度C．跑车在C点的速率一定大于火星绕日的速率D．跑车由A到C的过程中动能减小，机械能也减小答案　A解析　由题意知G＝m，解得：v＝，因地球轨道半径小于火星的轨道半径，故地球的线速度大于火星的线速度；若跑车从Ⅰ轨道的A点变轨至Ⅱ轨道的A点，需要加速，故跑车经过A点时的速率大于火星绕日的速率，故A正确；根据牛顿第二定律得：G＝ma，解得：a＝，跑车与火星在B点离太阳的距离一样，故加速度相同，故B错误；跑车由A到C的过程中万有引力做负功，动能减少，势能增加，机械能守恒，故D错误；跑车在轨道Ⅱ上C点的速率小于其过C点绕太阳做匀速圆周运动的速率，又跑车在C绕太阳做匀速圆周运动的速率小于火星绕日的速率，故C错误．13.(多选)(2019·广东肇庆市第二次统一检测)如图所示，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ并绕月球做匀速圆周运动．假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，则(　　)A．飞行器在B点处点火后，动能增加B．由已知条件可求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期为5πC．仅在万有引力作用下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度D．飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为2π答案　BD解析　在B点应给飞行器点火减速，动能减小，故A错误；设飞行器在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为T3，则：mg＝mR，解得：T3＝2π，根据几何关系可知，Ⅱ轨道的半长轴a＝2.5R，根据开普勒第三定律有＝，则可以得到：T2＝5π，故B、D正确；仅在万有引力作用下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点时到月球球心的距离与在轨道Ⅲ上通过B点时到月球球心的距离相等，万有引力相同，则加速度相等，故C错误．14.(2019·安徽安庆市二模)2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面南极－艾特肯盆地的预选着陆区．存在“月球背面”是因为月球绕地球公转的同时又有自转，使得月球在绕地球公转的过程中始终以同一面朝向地球．根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是(　　)A．月球绕地球公转的周期等于地球自转的周期B．月球绕地球公转的周期等于月球自转的周期C．月球绕地球公转的线速度大于地球的第一宇宙速度D．月球绕地球公转的角速度大于地球同步卫星绕地球运动的角速度答案　B解析　由题意可知，月球绕地球一周过程中，其正面始终正对地球，据此可知，月球公转一周的时间内恰好自转一周，人们始终看不到月球背面的原因是月球绕地球的公转周期与其自转周期相同，故A错误，B正确；根据万有引力提供向心力得，线速度为：v＝，地球的第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大环绕速度，所以月球绕地球公转的线速度小于地球的第一宇宙速度，故C错误；根据万有引力提供向心力得角速度为：ω＝，月球绕地球公转的半径大于地球同步卫星绕地球运动的半径，所以月球绕地球公转的角速度小于地球同步卫星绕地球运动的角速度，故D错误．15.(2019·安徽A10联盟开年考)宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此的万有引力作用，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，称为双星系统．由恒星A与恒星B组成的双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示．已知它们的运行周期为T，恒星A的质量为M，恒星B的质量为3M，引力常量为G，则下列判断正确的是(　　)A．两颗恒星相距B．恒星A与恒星B的向心力之比为3∶1C．恒星A与恒星B的线速度之比为1∶3D．恒星A与恒星B的轨道半径之比为∶1答案　A解析　两恒星做匀速圆周运动的向心力来源于两恒星的万有引力，所以向心力大小相等，即MrA＝3MrB，解得恒星A与恒星B的轨道半径之比为rA∶rB＝3∶1，故选项B、D错误；设两恒星相距L，则rA＋rB＝L，rA＝L，根据牛顿第二定律：MrA＝G，解得L＝ ，选项A正确；由v＝r得，恒星A与恒星B的线速度之比为3∶1，选项C错误． 16.(2019·福建龙岩市5月模拟)我国计划发射“人造月亮”，届时天空中将会同时出现月亮和“人造月亮”．月亮A和“人造月亮” B绕地球(球心为O)的运动均可视为匀速圆周运动，如图所示，设∠BAO＝θ，运动过程中θ的最大正弦值为p，月亮绕地球运动的线速度和周期分别为v1和T1，“人造月亮”绕地球运动的线速度和周期分别为v2和T2，则(　　)A.＝，＝   B.＝，＝C.＝，＝   D.＝，＝答案　A解析　由题图知，当AB的连线与“人造月亮”的轨道圆相切时，θ最大，有最大正弦值为p，根据几何关系可得sin θ＝＝p.根据万有引力提供向心力G＝m可得：v1＝，v2＝，由G＝mr得：T1＝，T2＝，所以＝＝，＝＝，故A正确，B、C、D错误．