江苏版高考物理复习专题五万有引力与宇宙航行练习课件

这是一份江苏版高考物理复习专题五万有引力与宇宙航行练习课件，共40页。

2. (2021广东,2,4分)2021年4月,我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行。若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动,已知引力常量,由下列物理量 能计算出地球质量的是 (　    )A.核心舱的质量和绕地半径B.核心舱的质量和绕地周期C.核心舱的绕地角速度和绕地周期D.核心舱的绕地线速度和绕地半径
3. (2023山东,3,3分)牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引,这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相同的性质,且都满足F∝ 。已知地月之间的距离r大约是地球半径的60倍,地球表面的重力加速度为g,根据牛顿的猜想,月球绕地 球公转的周期为 (　    )A.30π 　　　    B.30π 　　　    C.120π 　　　    D.120π  
4. (2022广东,2,4分)“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一,且火星的冬季时长约为地球的1.88 倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的 说法正确的是 (　    )A.火星公转的线速度比地球的大B.火星公转的角速度比地球的大C.火星公转的半径比地球的小D.火星公转的加速度比地球的小
5. (2022河北,2,4分)2008年,我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜,发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b。2019年,该恒星和 行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“望舒”。天文观测得到恒星羲和 的质量是太阳质量的2倍,若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动,且公转的轨道 半径相等,则望舒与地球公转速度大小的比值为 (　    )A.2 　　　    B.2　　　    C. 　　　    D. 
6. (2023湖北,2,4分)2022年12月8日,地球恰好运行到火星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线,此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方 向绕太阳做圆周运动。火星与地球的公转轨道半径之比约为3∶2,如图所示。根据以 上信息可以得出 (　    ) A.火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27∶8
B.当火星与地球相距最远时,两者的相对速度最大C.火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9∶4D.下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前
7. (2023浙江6月选考,9,3分)木星的卫星中,木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为1∶2∶4。木卫三周期为T,公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r的n 倍。月球绕地球公转周期为T0,则 (　    )A.木卫一轨道半径为 rB.木卫二轨道半径为 rC.周期T与T0之比为 D.木星质量与地球质量之比为 n3
8. (2023辽宁,7,4分)在地球上观察,月球和太阳的角直径(直径对应的张角)近似相等,如图所示。若月球绕地球运动的周期为T1,地球绕太阳运动的周期为T2,地球半径是 月球半径的k倍,则地球与太阳的平均密度之比约为 (　    ) A.k3 　　　    B.k3 C.  　　　    D.  
考点二　人造卫星　宇宙速度
9. (2023天津,1,5分)运行周期为24 h的北斗卫星比运行周期为12 h的 (　    )A.加速度大　　　    B.角速度大C.周期小　　 　    D.线速度小 
10. (2021江苏,3,4分)我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行,从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”第49颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫 星绕地球做圆周运动,运动周期与地球自转周期相同,轨道平面与地球赤道平面成一 定夹角。该卫星 (　    )A.运动速度大于第一宇宙速度B.运动速度小于第一宇宙速度C.轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星D.轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星
11. (2023北京,12,3分)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720 km,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1°B.“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于7.9 km/sC.“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
12. (2023新课标,17,6分)2023年5月,世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号,携带约5 800 kg的物资进入距离地面约400 km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨 道,顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后,这批物资 (　    )A.质量比静止在地面上时小B.所受合力比静止在地面上时小C.所受地球引力比静止在地面上时大D.做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大
13. (2022天津,3,5分)2022年3月,中国空间站“天宫课堂”再次开讲,授课期间利用了我国的中继卫星系统进行信号传输,天地通信始终高效稳定。已知空间站在距离地 面400公里左右的轨道上运行,其运动视为匀速圆周运动,中继卫星系统中某卫星是距 离地面36 000公里左右的地球静止轨道卫星(同步卫星),则该卫星 (　    ) A.授课期间经过天津正上空
B.加速度大于空间站的加速度C.运行周期大于空间站的运行周期D.运行速度大于地球的第一宇宙速度
14. (2022湖北,2,4分)2022年5月,我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接,形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动,周期约90分钟。下列说法正 确的是 (　    )A.组合体中的货物处于超重状态B.组合体的速度大小略大于第一宇宙速度C.组合体的角速度大小比地球同步卫星的大D.组合体的加速度大小比地球同步卫星的小
15. (2021海南,4,3分)2021年4月29日,我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为400 km左右,地球 同步卫星距地面的高度接近36 000 km。则该核心舱的 (　    )A.角速度比地球同步卫星的小B.周期比地球同步卫星的长C.向心加速度比地球同步卫星的大D.线速度比地球同步卫星的小
16. (2022浙江6月选考,6,3分)神舟十三号飞船采用“快速返回技术”,在近地轨道上,返回舱脱离天和核心舱,在圆轨道环绕并择机返回地面。则 (　    )A.天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高,环绕速度越大B.返回舱中的宇航员处于失重状态,不受地球的引力C.质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行D.返回舱穿越大气层返回地面过程中,机械能守恒
17. (2023湖南,4,4分)根据宇宙大爆炸理论,密度较大区域的物质在万有引力作用下,不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关,如果质量为太阳质量的1 ~8倍将坍缩成白矮星,质量为太阳质量的10~20倍将坍缩成中子星,质量更大的恒星将 坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体,质量不变,体积缩小,自转 变快。不考虑恒星与其他物体的相互作用。已知逃逸速度为第一宇宙速度的 倍,中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论,下列说法正确的是 (　    )A.同一恒星表面任意位置的重力加速度相同B.恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大C.恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变
D.中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度 
考点一　开普勒行星运动定律　万有引力定律
1. (2023届南通崇川等五地月考,4)如图所示,“日地拉格朗日点”位于太阳和地球连线的延长线上,一飞行器处于该点,在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做 匀速圆周运动。此飞行器的 (　    ) A.线速度小于地球的线速度B.向心加速度大于地球的向心加速度
C.向心力仅由太阳的引力提供D.向心力仅由地球的引力提供
2. (2023届扬州三模,9)如图所示,哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为r1,线速度大小为v1,加速度大小为a1;在远日点与太阳中心的距离为r2,线速度大小为v2,加速度大 小为a2,则 (　    ) A. > 　　　    B. = C. = 　　　    D. = 
3. (2024届南通如东学情检测,4)地球和哈雷彗星均绕太阳运行。地球的公转轨道接近圆,圆轨道的半径为r,地球的公转周期为T0;哈雷彗星轨道为椭圆,哈雷彗星运行周 期为T,在近日点与太阳中心的距离为r1、加速度为a1,在远日点与太阳中心的距离为r2、加速度为a2。不考虑地球和哈雷彗星间的相互作用,则 (　    )A. = 　　　    B. = C. = 　　　    D. = 
4. (2023届徐州睢宁一中月考,5)天文学家发现一个略大于木星的气体行星(HD188753Ab),它围绕天鹅座“HD188753”系统的主星公转,公转周期为3.3日,轨道半径约 为 天文单位。若忽略其他星球对它的影响,认为它围绕主星做匀速圆周运动。设地球至太阳的距离为1天文单位,地球绕太阳公转周期为365日。根据上述数据,可求出  (　    )A.行星与地球的质量之比B.主星与太阳的质量之比C.行星与地球的第一宇宙速度之比D.行星与地球的表面重力加速度之比
5. (2023届常州八校调研,9)小球从距离月面高为h处水平飞出,飞出时的速度为v0。已知地球半径是月球半径的P倍,地球质量是月球质量的Q倍,地球表面重力加速度 大小为g。则小球从飞出至落到月面上的时间为 (　    )A. 　　　    B. 　　　    C. 　　　    D.  
6. (2023届南通二模,1)人造卫星发射场一般选择靠近赤道的地方,这是由于该处 (        )A.自转线速度大　　　    B.自转角速度小C.向心加速度小　　　    D.重力加速度大
7. (2023届南通模拟,5)“慧眼”卫星已在轨运行近6年,该卫星的轨道比中国“天宫”空间站的轨道高约150 km,卫星和空间站都在圆轨道上运行。“慧眼”卫星 (　    )A.运行速度比第一宇宙速度大B.角速度比地球自转角速度大C.向心加速度比空间站的大D.与地心的连线在相同时间内扫过的面积和空间站的相等
8. (2023届连云港考前模拟,3)2023年4月16日,长征四号乙遥五十一运载火箭将我国首颗降水测量专用卫星风云三号G星送入高度407 km、倾角50°的倾斜预定轨道,成 功填补了我国南北纬50°范围内的降水监测资料。卫星轨道可看作圆,地表重力加速 度为g,下列说法正确的是 (　    )A.卫星的向心加速度小于gB.卫星的轨道与赤道平面重合C.卫星的运行速度大于第一宇宙速度D.若考虑稀薄大气的阻力,卫星的速度会越来越小
9. (2023届江苏省如皋中学测试,6)“月亮正加速远离地球,后代没月亮看了!”一项新的研究表明,月球的引力在地球上产生了周期性的潮汐现象,潮汐力耗散地球的自 转能量,降低地球的旋转速度,同时月球正在以每年3.8 cm的速度远离地球。不考虑其 他变化,则很多年后与现在相比,下列说法正确的是 (　    )A.月球绕地球做圆周运动的周期将减小B.地球赤道表面上的物体向心加速度增大C.地球的第一宇宙速度减小D.地球同步卫星的高度增大
10. (2024届淮安开学考试,5)行星Cancrie被认为是一个“超级地球”,它是一个和地球一样的岩石行星,其半径是地球半径的2倍,质量是地球质量的8倍。由以上信息 可知 (　    )A.该行星的密度小于地球的密度B.该行星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度C.该行星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D.若在该行星表面发射紧贴表面运行的卫星,其周期小于地球近地卫星的周期
11. (2023届盐城三模,9)宇宙中有两颗相距很远的行星A和B,质量分别为mA、mB,半径分别为RA、RB,第一宇宙速度分别为vA、vB,两颗行星周围卫星的轨道半径r的三次 方与运行周期T的二次方的关系如图所示,T0为卫星环绕行星表面运行的周期。下列 关系式正确的是 (　    ) A.mAvB
12. (2023届南通适应性考试,13)航天员从空间站上释放了一颗质量为m的探测卫星,该卫星通过一条柔软的轻绳与空间站连接,稳定时卫星始终在空间站的正下方,到 空间站的距离为l,已知空间站绕地球做匀速圆周运动,轨道半径为r,地球的半径为R,地 球表面的重力加速度为g,在高像素的照片上,可以看清地球表面不动物体的线度为曝 光时间内空间站相对地球的位移,忽略地球的自转。(1)忽略卫星拉力对空间站轨道的影响及卫星与空间站的引力,求卫星所受轻绳的拉力 大小F;(2)拍照的曝光时间为Δt(很短),求从空间站上拍的照片可以看清的地球表面不动物体 的线度d。
答案    (1)mgR2     (2) Δt
微专题5　双星及多星问题
1. (双星问题运行参量的求解)(2023届江苏模拟,4)科学家经观测发现银河系的MAXI J1820+070是一个由黑洞和恒星组成的双星系统,若系统中的黑洞中心与恒星 中心距离为L,恒星做圆周运动的周期为T,引力常量为G,由此可以求出黑洞与恒星的  (　    )A.质量之比、质量之和B.线速度大小之比、线速度大小之和C.质量之比、线速度大小之比D.质量之和、线速度大小之和
2. (双星的质量转移问题)(2023届连云港调研,5)如图所示,某双星系统中质量较大的B星球正在“吸食”质量较小的A星球的表面物质,从而实现质量转移。若“吸 食”过程中A、B球心间距离不变,运动轨道均视为圆,则在“吸食”的最初阶段,下列 说法正确的是 (　    )A.A、B运动的周期变大B.A、B之间的万有引力保持不变
C.B星球做圆周运动的轨道半径变大D.A星球做圆周运动的线速度变大
3. (双星问题中物理量的比较分析)(2023届淮安检测,3)人类首次发现的引力波来源于距地球13亿光年之外的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕 其连线上的O点做匀速圆周运动,如图所示,黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径, 两个黑洞的总质量为M,两个黑洞中心间的距离为L,则 (　    ) A.黑洞A的质量一定大于黑洞B的质量B.黑洞A的线速度一定小于黑洞B的线速度
C.其运动周期T= D.两个黑洞的总质量M一定,L越大,角速度越大
4. (三星问题)(2024届南通海安开学考试,3)如图所示,A、B、C三颗星体分别位于等边三角形的三个顶点上,在相互之间的万有引力作用下,绕圆心O在三角形所在的平 面内做匀速圆周运动,rBO=rCO=2rAO。忽略其他星体对它们的作用,则下列关系正确的是  (　    )A.星体的线速度vA=2vBB.星体的加速度2aA=aB
C.星体所受合力FA=FBD.星体的质量mA=mB  
微专题6　卫星的变轨对接和追及相遇问题
1. (“天问一号”变轨对接的定性分析)(2022浙江1月选考,8,3分)“天问一号”从地球发射后,在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点,再依次进入如图乙所示的调 相轨道和停泊轨道,则“天问一号” (　    )
A.发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间B.从P点转移到Q点的时间小于6个月C.在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D.在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度
2. (行星探测器的变轨分析)(2024届徐州部分学校检测,5)我国航天局宣布国家已批准通过了行星探测工程,计划在未来开展火星取样返回、小行星探测、木星探测。若 从地球上直接发射一个探测器,探测器被小行星捕获,需由高轨道适当位置启动发动 机进入椭圆转移轨道,再由椭圆轨道适当位置变速进入环绕小行星表面运动的轨道, 这个过程简化示意图如图所示,已知圆轨道Ⅰ、Ⅲ共面,椭圆轨道平面与Ⅰ轨道平面 的夹角为α,则下列说法正确的是 (　    )
A.探测器从Ⅰ轨道上经过P点比从Ⅱ轨道上经过P点的加速度大B.探测器从Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道需要在P点向前喷气C.探测器在地球上的发射速度大于11.2 km/sD.探测器在Ⅱ轨道上从P点运动到Q点的过程中机械能增大
3. (变轨对接问题中运行参量的比较)(2023届南京三模,6)2022年10月31日,搭载梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭发射取得圆满成功。实验舱发射可简化为三个 轨道,如图所示,先由近地圆轨道1进入椭圆轨道2,再调整至圆轨道3。轨道上A、B、C 三点与地球中心在同一直线上,A、C两点分别为轨道2的远地点与近地点。下列说法 正确的是 (　    )A.卫星在轨道2上C点的速度大于第一宇宙速度
B.卫星在轨道2上运行的周期小于在轨道1上运行的周期C.卫星在轨道2上的A点和轨道3上的B点受到的万有引力相同D.卫星在轨道2上C点的速度小于在轨道3上B点的速度
4. (卫星追及中的连续通信问题)(2023届南师大附中一模适应性考试,5)已知在地球赤道上空有一颗运动方向与地球自转方向相同的卫星A,对地球赤道覆盖的最大张 角α=60°,赤道上有一个卫星监测站B(图中未画出)。设地球半径为R,自转周期为T,地 球表面重力加速度为g,那么监测站B能连续监测到卫星A的最长时间为 (　    ) A.  　　　    B.  
C. 　　　    D.  
5. (变轨对接和追及相遇综合问题)(2023届南京考前模拟,6)中国空间站在轨运行周期为1.54 h,地球半径为6 400 km,重力加速度取9.8 m/s2。在2022年,曾经两次遭遇星 链卫星的恶意靠近,为避免不必要的损失,中国空间站不得不通过变轨积极规避。首 先变轨到更高的轨道(A到B过程),待星链卫星通过之后,再回到原运行轨道(C到D过 程)。已知中国空间站运行方向与地球自转方向相同,下列说法正确的是 (　    )