专题03 万有引力与航天-5年（2020年-2024年）高考1年模拟物理真题分项汇编（北京地区专用）

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一、单选题
1．（2023·北京·高考）2022年10月9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为，运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是（ ）

A．“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为
B．“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于
C．“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度
D．由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离
2．（2021·北京·高考）2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2.8102 km、远火点距离火星表面5.9105 km，则“天问一号” （ ）
A．在近火点的加速度比远火点的小B．在近火点的运行速度比远火点的小
C．在近火点的机械能比远火点的小D．在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动
3．（2020·北京·高考）我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是（ ）
A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
一、单选题
1．（2024·北京西城·统考一模）2023年，我国首颗超低轨道实验卫星“乾坤一号”发射成功。“乾坤一号”是一颗绕地球做圆周运动的近地卫星。关于它的运动，下列说法正确的是（ ）
A．角速度大于地球自转的角速度
B．线速度大于地球的第一宇宙速度
C．线速度小于地球表面物体随地球自转的线速度
D．向心加速度小于地球表面的物体随地球自转的向心加速度
2．（2024·北京东城·统考一模）嫦娥1号奔月卫星与长征3号火箭分离后，进入绕地运行的周期约为16小时的椭圆轨道，称为16小时轨道（如图中曲线1所示）。随后，为了使卫星离地越来越远，星载发动机先在远地点点火，使卫星进入图中曲线2所示新轨道，以抬高近地点。后来又连续三次在抬高以后的近地点点火，使卫星加速和变轨，抬高远地点，相继进入24小时轨道、48小时轨道和地月转移轨道（分别如图中曲线3、4、5所示）。卫星最后进入绕月圆形轨道，距月面高度为h，周期为。已知月球半径为r，万有引力常量为G，则以下正确的是（ ）
A．卫星在16小时轨道上运行时，在近地点的机械能比在远地点的机械能小
B．24小时轨道与48小时轨道的半长轴之比为
C．卫星在地月转移轨道上运行时速度大于第二宇宙速度
D．月球的质量为
3．（2024·北京朝阳·统考一模）地球同步卫星位于地面上方高度约36000km处，周期与地球自转周期相同，其运动可视为绕地球做匀速圆周运动。其中一种轨道平面与赤道平面成0度角，运动方向与地球自转方向相同，因其相对地面静止，也称静止卫星。下列说法正确的是（ ）
A．与静止于赤道上的物体相比，静止卫星向心加速度更小
B．与近地轨道卫星相比，静止卫星的线速度更小
C．静止卫星内的物体处于平衡状态
D．所有静止卫星的线速度均相同
4．（2024·北京丰台·统考一模）如图所示，宇航员在“天宫课堂”中进行验证碰撞过程中动量守恒的实验时，掷出的小球碰撞前在空间站中做匀速直线运动。已知地球质量为M，地球半径为R，绕地球做匀速圆周运动的空间站离地高度为h，万有引力常量为G。下列说法正确的是（ ）
A．根据题中信息可以计算空间站的运行周期
B．空间站环绕地球的速度大于地球的第一宇宙速度
C．由可知，空间站的加速度恒定
D．小球做匀速直线运动是因为小球不受力
5．（2024·北京石景山·统考一模）如图所示，中国自行研制、具有完全知识产权的“神舟”飞船某次发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，在B点通过变轨进入预定圆轨道。则（ ）
A．在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的加速度比B点的大
B．在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的速度比B点的小
C．在 B点变轨前后，飞船的机械能不变
D．在B点飞船通过减速从椭圆轨道进入预定圆轨道
6．（2024·北京通州·统考一模）我国发射的卫星“墨子号”与“济南一号”均使用了量子技术，“济南一号”比“墨子号”的运行周期短，“济南一号”和“墨子号”绕地球的运动均可视为匀速圆周运动。比较它们的运动，下列说法正确的是（ ）
A．“济南一号”的线速度更大B．“济南一号”的角速度更小
C．“济南一号”的向心加速度更小D．“济南一号”的运行轨道半径更大
7．（2024·北京通州·统考一模）黑洞是广义相对论预言的奇异天体，对于质量为M的球对称简单黑洞，可以定义一个以黑洞中心为球心、半径为r的球面，称为视界。按照经典理论，视界以内所有物质都无法逃离黑洞。按照牛顿力学，如果一个粒子在质量为M的球对称天体表面的逃逸速度恰好等于真空中的光速c，此天体即为黑洞，其半径r的表达式为，其中G为引力常量。由牛顿力学得到的r恰好与广义相对论给出的同质量黑洞的视界半径结果一致。按照贝肯斯坦和霍金的理论，黑洞的熵S正比于其视界面积A，即，其中、均为常量。当两个质量均为的简单黑洞塌缩成一个质量为（）的简单黑洞时，其系统的熵的变化量为（ ）
A．B．
C．D．
8．（2024·北京顺义·统考一模）科学家发现由于太阳内部的核反应而使其质量在不断减小。在若干年后，地球绕太阳的运动仍可视为匀速圆周运动。描述地球绕太阳运动的物理量与现在相比，下列说法正确的是（ ）
A．半径变小B．周期变大C．速率变大D．角速度变大
9．（2024·北京房山·统考一模）火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一。如果将地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，并忽略行星自转的影响。根据表中数据，结合所学知识可以判断
A．火星的公转周期小于一年
B．火星表面重力加速度小于地球表面的重力加速度
C．火星的第一宇宙速度大于7.9km/s
D．太阳对地球的引力比对火星的引力小
10．（2024·北京门头沟·统考一模）2024年2月10日是“天问一号”火星环绕器环火三周年纪念日。3年前“天问一号”火星探测器成功实施制动捕获后，进入环绕火星椭圆轨道，成为中国第一颗人造火星卫星。要完成探测任务探测器需经历如图所示变轨过程，轨道Ⅰ为圆轨道，轨道Ⅱ、轨道Ⅲ为椭圆轨道。关于探测器，下列说法正确的是（ ）
A．在轨道Ⅰ上的周期大于在轨道Ⅱ上的周期
B．在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能
C．在轨道Ⅰ上经过P点的速度小于轨道Ⅱ上经过P点的速度
D．在轨道Ⅰ上经过P点的加速度小于轨道Ⅱ上经过P点的加速度
11．（2024·北京海淀·统考二模）地球同步卫星的发射过程可以简化如下：卫星先在近地圆形轨道I上运动，在点A时点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道的远地点B时，再次点火进入同步轨道III绕地球做匀速圆周运动。设卫星质量保持不变，下列说法中正确的是（ ）
A．卫星在轨道I上运动经过A点时的加速度小于在轨道II上运动经过A点时的加速度
B．卫星在轨道I上的机械能等于在轨道III上的机械能
C．卫星在轨道I上和轨道III上的运动周期均与地球自转周期相同
D．卫星在轨道II上运动经过B点时的速率小于地球的第一宇宙速度
12．（2024·北京西城·统考二模）如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经变轨，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次变轨，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1，2相切于Q点，轨道2、3相切于P点。当卫星分别在1、2、3轨道上运行时，下列说法正确的是（ ）
A．卫星在轨道2上经过Q点的速度小于在轨道1上经过Q点的速度
B．卫星在轨道2上经过Q点的机械能等于在轨道2上经过P点的机械能
C．卫星在轨道2上经过P点的机械能等于在轨道3上经过P点的机械能
D．卫星在轨道2上经过P点的加速度小于在轨道3上经过P点的加速度
13．（2024·北京丰台·统考二模）木星有4颗卫星是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中有两颗卫星的轨道半径之比约为。根据以上信息可知这两颗卫星的（ ）
A．线速度大小之比约为B．周期之比约为
C．向心加速度大小之比约为D．向心力大小之比约为
14．（2024·北京海淀·统考三模）科学家发现由于太阳内部的核反应而使其质量在不断减小。在若干年后，地球绕太阳的运动仍可视为匀速圆周运动。描述地球绕太阳运动的物理量与现在相比，下列说法正确的是（ ）
A．半径变小B．周期变大C．速率变大D．角速度变大
15．（2024·北京顺义·统考三模）2022年10月，我国发射的“夸父一号”太阳探测卫星成功进入距地面高度为720km、周期约为100分钟的太阳同步晨昏轨道，如图所示。所谓太阳同步晨昏轨道，从宇宙中看，卫星围绕地球在两极上空飞行（看作匀速圆周运动）且跟随着地球绕太阳公转，同时轨道平面围绕太阳转动，且保持这个面一直朝向太阳，可实现全天候对太阳磁场、太阳耀斑等进行观测。下列说法正确的是（ ）
A．“夸父一号”每绕地球1周，地球自转25°
B．“夸父一号”绕地球运动的向心加速度大于地球表面重力加速度
C．“夸父一号”绕垂直于地球自转轴旋转
D．“夸父一号”的发射速度大于
行星
天体质量/kg
天体半径/m
公转轨道半径/m
地球
6.0 × 1024
6.4 × 106
1.5 × 1011
火星
6.4 × 1023
3.4 × 106
2.3 × 1011