专题06 万有引力-最新高考高三一模物理试题汇编

2021年高考高三一模物理试题汇编

专题06 万有引力定律

1、（2021·湖南省岳阳市高三一模）“天问一号”火星探测器于2020年7月23日，在中国文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，如图所示，设地球半径为R，地球表面重力加速度为g0，“天问”一号在半径为R的近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的远地点B时，再次点火进入轨道半径为4R的圆形轨道Ⅲ，绕地球做圆周运动，设“天问”一号质量保持不变。则（　　）

A. “天问”一号在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为1∶8

B. “天问”一号在轨道Ⅲ运行速率大于

C. “天问”一号在轨道Ⅰ上的加速度小于在轨道Ⅲ上的加速度

D. “天问”一号在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道Ⅲ上的机械能

2、（2021·湖南省永州市高三一模）使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是．已知某星球的半径为地球半径4倍，质量为地球质量的2倍，地球半径为R，地球表面重力加速度为g．不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为

A.  B.  C.  D.

3、（2021·湖北省荆州市高三第一次质检）2012年我国的北斗系统开始为亚太地区提供定位、导航和授时服务，2020年该系统将实现在全球范围内提供服务。现北斗系统中有一颗地球同步卫星A，离地面的高度为，某时刻与离地面高度为的地球空间站B相隔最近，则下列说法正确的是（已知地球半径为，地球自转周期为；卫星A和空间站B的运行轨道在同一平面内且运行方向相同。）（　　）

A. 卫星A和空间站B所在处的加速度大小之比

B. 卫星A和空间站B运行的线速度大小之比

C. 再经过24小时，卫星A和空间站B又相隔最近

D. 卫星A想实现和空间站B对接，只需对卫星A向后喷气加速即可

4、（2021·广东省潮州市高三第一次质检）观看科幻电影《流浪地球》后，某同学设想地球仅在木星引力作用下沿椭圆轨道通过木星的情景，如图所示，轨道上P点距木星最近（距木星表面的高度可忽略），则（　　）

A. 地球靠近木星的过程中运行加速度增大

B. 地球远离木星的过程中机械能减小

C. 地球远离木星的过程中动能减小

D. 地球在P点的运行速度等于木星第一宇宙速度

5、（2021·福建省宁德市高三第一次质检）2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭将“天问一号”探测器在文昌航天发射场成功发射，开启火星探测之旅，火星是太阳系八大行星之一，属于类地行星。假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么（　　）

A. 地球公转的周期大于火星的公转周期

B. 地球公转的线速度小于火星的公转的线速度

C. 地球公转的角速度大于火星的公转的角速度

D. 地球公转的加速度小于火星的公转的加速度

6、（2021·安徽省芜湖市高三第一次质检）“辞别月宫去，采得月壤归”－北京时间2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。如图所示是嫦娥五号卫星绕月球运行的三条轨道，轨道1是近月圆轨道，轨道2和3是变轨后的椭圆轨道。轨道1上的A点也是轨道2、3的近月点，B点是轨道2的远月点，C点是轨道3的远月点。则下列说法中正确的是（　　）

A. 卫星在轨道2的周期大于在轨道3的周期

B. 卫星在轨道2经过A点时的速率小于在轨道1经过A点时的速率

C. 卫星在轨道2经过A点时的加速度大于在轨道3经过A点时的加速度

D. 卫星在轨道2上B点所具有的机械能小于在轨道3上C点所具有的机械能

7、（2021·安徽省马鞍山市高三一模）我国第一个自主火星探测器“天问一号”自2020年成功发射以来，飞行里程已经突破了4亿公里，即将接近火星。“天问一号”飞向火星的模拟示意图如图，Ⅰ为地球公转轨道，椭圆轨道Ⅱ为“天问一号”飞行轨道，Ⅲ为火星公转轨道。P、Q是轨道Ⅱ分别与Ⅰ、Ⅲ两轨道的公切点。下列说法正确的是（　　）

A. 地球公转的线速度小于火星公转的线速度

B. “天问一号”从P点运行到Q点的过程中，线速度逐渐增大

C. “天问一号”从P点运行到Q点的时间大于180天

D. “天问一号”在轨道Ⅱ上经过Q点时的加速度小于火星在轨道Ⅲ上经过Q点的加速度

 8、（2021·安徽省黄山市高三第一次质检）有一颗中高轨道卫星在赤道上空自西向东绕地球做圆周运动，其轨道半径为地球同步卫星轨道半径的四分之一。某时刻该卫星正好经过赤道上某建筑物，已知同步卫星的周期为T0，则下列说法正确的是（　　）

A. 该卫星的周期为

B. 该卫星的向心力为同步卫星的

C. 再经的时间该卫星将再次经过该建筑物

D. 再经的时间该卫星将再次经过该建筑物

9、（2021·安徽省安庆市高三一模）飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，P对该星球的张角为，如图所示。下列说法中正确的是（　　）

A. 轨道半径越大，周期越小

B. 张角越大，速度越大

C. 若测得周期和星球相对飞行器的张角，则可得到星球的平均密度

D. 若测得周期和轨道半径，则可得到星球的平均密度

10、（2021·上海市浦东新区高三一模）我国计划在2030年之前制造出可水平起飞、水平着陆并且可以多次重复使用的空天飞机。假设一航天员乘坐空天飞机着陆某星球后，由该星球表面以大小为v0的速度竖直向上抛出一物体，经时间t后物体落回抛出点。已知该星球的半径为R，该星球没有大气层，也不自转。则该星球的第一宇宙速度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

11、（2021·上海市闵行区高三一模） 2020年6月23日9时43分，我国北斗导航系统最后一颗卫星发射成功、北斗导航系统中的地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍，下列说法中正确的是（　　）

A. 静止轨道卫星的线速度大小的为中轨道卫星的2倍

B. 静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍

C. 静止轨道卫星的角速度大小的为中轨道卫星的

D. 静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的

12、（2021·上海市嘉定区高三一模）嫦娥五号探测器成功在月球表面获取了月土样本，若月球表面的重力加速度为g0，则离月面高度等于月球半径处的重力加速度为（　　）

A. 2g0 B. g0 C. 4g0 D. g0

13、（2021·上海市嘉定区高三一模）某同学为了估算地球的质量，用摆长为L的单摆做小振幅摆动，测得周期为T，若地球半径为r，则地球质量为（  ）

A.  B.  C.  D.

14、（2021·上海市虹口区高三一模）我国发射的“天问一号”，将于明年5月抵达火星。火星和地球绕太阳的公转均近似为匀速圆周运动，已知火星公转轨道半径是地球公转轨道半径的1.5倍，则（　　）

A. 火星公转的周期比地球长

B. 火星公转的线速度比地球大

C. 火星公转的角速度比地球大

D. 火星公转的加速度比地球大

15、（2021·江苏省新高考高三适应性考试）2020年12月3日，嫦娥五号上升器携带月壤样品成功回到预定环月轨道，这是我国首次实现地外天体起飞。环月轨道可以近似为圆轨道，已知轨道半径为r，月球质量为M，引力常量为G。则上升器在环月轨道运行的速度为（　　）

A.  B.  C.  D.

16、（2021·江苏省南通市海门一中高三一调）北斗问天，国之夙愿，我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍，则该地球静止轨道卫星（　　）

A. 其发射速度一定大于11.2km/s

B. 在轨道上运动的线速度一定小于7.9km/s

C. 环绕地球运动的轨道可能是椭圆

D. 它可以经过北京正上空，所以我国能利用它进行电视转播

17、（2021·上海市奉贤区高三一模）2020年12月3日，携带月球m=2kg样品的“嫦娥五号”上升器先完成月面竖直向上起飞，然后进入近圆形的环月轨道。设此环月轨道半径为r，月球的质量为M，万有引力常量为G，则在向上起飞阶段样品的惯性___________（选填“增大”、 “不变”和“减小”），上升器在此环月轨道上运行周期为___________。

18、（2021·湖北省荆州市高三第一次质检）当前，我国首个火星探测器“天问一号”在升空后各项飞行和运转指标都良好，已经脱离了地球引力影响区域，进入到了地火转移轨道，在距离地球超过150万公里的深空稳定飞行。按照预定的时间表，天问一号将在明年的2月中旬至2月下旬这一时间段，进行绕火星运行的探测工作，然后择机进行登陆火星，大致在4月23日，将着陆火星，释放一台火星车，进行为期3个月的火星表面探索工作。一位同学设想了一个测火星密度的方案。假设火星可视为质量分布均匀的球体，如果用同样的水平弹射器分别在火星表面的赤道和两极的相同高度处以相同的初速度平抛物体，测得在赤道和两极处的水平射程比为，如果观测到火星自转的周期为，引力常量为，则可算出火星的密度为多少？