2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题五 万有引力与航天 B卷

这是一份2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题五 万有引力与航天 B卷，共13页。试卷主要包含了万有引力与航天等内容，欢迎下载使用。
 2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题五 万有引力与航天 B卷1.如图所示，微信启动新界面，其画面视角从非洲大陆上空（左）变成中国上空（右）.新照片由我国新一代静止轨道卫星“风云四号”拍摄，见证着科学家15年的辛苦和努力.下列说法正确的是(   )A.“风云四号”可能经过北京正上空B.“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度C.与“风云四号”同轨道的卫星运动的动能都相等D.“风云四号”的运行速度大于7.9 km/s2.中国北斗卫星导航系统将于2020年覆盖全球，为全球提供导航服务.北斗卫星导航系统由若干地球静止轨道（GEO）卫星、中圆地球轨道（MEO）卫星和倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星组成.其中，MEO卫星轨道高度21500千米，IGSO卫星轨道高度36000千米，则(   )A.MEO卫星的角速度大于IGSO卫星 B.MEO卫星的动能大于IGSO卫星C.MEO卫星的向心加速度小于IGSO卫星 D.MEO卫星的运行周期大于IGSO卫星3.荷兰“Mars One”研究所推出了2023年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划.登陆火星需经历如图所示的变轨过程，已知引力常量为G.则下列说法正确的是(   )A.飞船在轨道上运行时，运行的周期B.飞船在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能C.飞船在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点朝速度的反方向喷气D.若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运行的角速度，可以推知火星的密度4.2019年4月10日，天文学家宣布首次直接拍摄到黑洞的照片.假设在宇宙空间有一个恒星和黑洞组成的孤立双星系统，黑洞的质量大于恒星的质量，它们绕二者连线上的某点做匀速圆周运动，双星系统中的黑洞能“吸食”恒星表面的物质，造成质量转移且两者之间的距离减小，它们的运动轨道均可以看成圆周，则在该过程中(   )A.恒星做圆周运动的周期不断增加B.双星系统的引力势能减小C.黑洞做圆周运动的半径变大D.黑洞做圆周运动的周期大于恒星做圆周运动的周期5.2020年7月23日12时41分，我国首个火星探测器“天问一号”在海南文昌发射升空.如图所示，假定火星探测器在距火星表面高度为h的轨道上做圆周运动的周期为T，已知火星半径为R，引力常量为G，根据以上数据，不可能估算出的物理量是(   )A.火星的质量与表面重力加速度 B.火星的密度与第一宇宙速度C.火星探测器的动能与所受引力 D.火星探测器的线速度与加速度6.2019年11月23日，我国在酒泉卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第五十、五十一颗北斗导航卫星，经轨控和相位捕获后，卫星进入工作轨道.这两颗卫星属于轨道半径介于近地卫星和同步卫星之间的中圆地球轨道卫星.这两颗卫星在工作轨道上正常运行时(   )A.速率大于7.9 km/s  B.受到地球的万有引力大小相等C.周期小于近地卫星正常运行的周期 D.加速度大于同步卫星正常运行的加速度7.北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能.“北斗”系统中两颗工作卫星1和2均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径均为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的两位置，如图所示.若两颗卫星均沿顺时针方向运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计两卫星间的相互作用力，则下列判断正确的是(   )A.这两颗卫星的向心加速度大小相等，均为B.卫星1由位置A运动至位置B所需的时间为C.如果使卫星1加速，它就一定能追上卫星2D.卫星1由位置A运动到位置B的过程中万有引力做正功8.2019年7月25日，一颗名为“2019OK”的小行星与地球擦肩而过，该小行星与地球围绕太阳公转的轨道如图所示，图中两点为地球轨道与小行星轨道的交点，且地球与小行星均沿逆时针方向运动，已知该小行星围绕太阳公转的周期约为2.72年，不考虑其他天体的影响，则(   )A.该小行星公转轨道的半长轴约为地球公转半径的2.72倍B.地球和该小行星各自经过N点时的加速度大小相等C.小行星在近日点的速率小于在M点的速率D.在围绕太阳转动的过程中，地球的机械能守恒，小行星的机械能不守恒9.每年的某段时间内太阳光会直射地球赤道，如图所示，一颗卫星在赤道正上方绕地球做匀速圆周运动，运动方向与地球自转方向相同，每绕地球一周，黑夜与白天的时间比为1:5.设地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球自转角速度为ω.忽略大气及太阳照射偏移的影响，则人在赤道上某定点能够直接持续观测到此卫星的最长时间为(   )A. B. C. D.10.2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器登陆月球，实现人类探测器首次月球背面软着陆.为给“嫦娥四号”探测器提供通信支持，我国于2018年5月21日发射了“嫦娥四号”中继卫星“鹊桥”，如图所示，“鹊桥”中继卫星围绕地月拉格朗日点旋转，“鹊桥”与点的距离远小于点与地球的距离.已知位于地月拉格朗日点处的小物体在地、月的引力作用下，几乎不消耗燃料，便可与月球同步绕地球做圆周运动.下列说法正确的是(   )A.“鹊桥”的发射速度大于11.2 km/sB.“鹊桥”绕地球运动的周期约大于月球绕地球运动的周期C.同一卫星在点受地、月引力的合力比在点受地、月引力的合力大D.“鹊桥”若刚好位于点，则它能够更好地为“嫦娥四号”探测器提供通信支持11.2019年11月5日01时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第49颗北斗导航卫星，标志着北斗三号系统3颗倾斜地球同步轨道卫星全部发射完毕。倾斜地球同步轨道卫星是运转轨道面与地球赤道面有夹角的轨道卫星，运行周期等于地球的自转周期.倾斜地球同步轨道卫星正常运行时，下列说法正确的是(   )A.此卫星相对地面静止B.如果有人站在地球赤道的地面上，此人的向心加速度比此卫星的向心加速度大C.此卫星的发射速度小于地球的第一宇宙速度D.此卫星轨道正下方某处的人用望远镜观测，可能会一天看到两次此卫星12.同步卫星的发射方法是变轨发射，即先把卫星发射到离地面高度为200~300 km的圆形轨道上，这条轨道叫停泊轨道，如图所示，当卫星穿过赤道平面上的P点时，末级火箭点火工作，使卫星进入一条大的椭圆轨道，其远地点恰好在地球赤道上空约36000 km处，这条轨道叫转移轨道；当卫星到达远地点Q时，再开动卫星上的发动机，使之进入同步轨道，也叫静止轨道.关于同步卫星及其发射过程，下列说法正确的是(   )A.在P点火箭点火和Q点开动发动机的目的都是使卫星加速，因此卫星在静止轨道上运行的线速度大于在停泊轨道上运行的线速度B.在P点火箭点火和Q点开动发动机的目的都是使卫星加速，因此卫星在静止轨道上运行的机械能大于在停泊轨道上的机械能C.卫星在转移轨道上运动的线速度大小范围为7.9~11.2 km/sD.所有地球同步卫星的静止轨道都相同13.2019年1月3日，“嫦娥四号”成为了全人类第一个在月球背面成功实施软着陆的探测器.为了减小凹凸不平的月面可能造成的不利影响，“嫦娥四号”采取了近乎垂直的着陆方式.测得“嫦娥四号”近月环绕周期为T，已知月球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是(   )A.“嫦娥四号”着陆前的时间内处于失重状态B.“嫦娥四号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的速度为7.9 km/sC.月球表面的重力加速度D.月球的密度14.北京时间2019年7月19日21时06分，天宫二号在轨运行1036天后，受控离轨再入大气层，少量残骸落入南太平洋预定安全区域.天宫二号“回家”标志着我国载人航天工程空间实验室阶段全部任务圆满完成.天宫二号绕地球做匀速圆周运动时的轨道比同步卫星的轨道低.关于天宫二号绕地球的运动，下列说法正确的是(   )A.天宫二号受控离轨进入大气层前，要向前喷气减速B.天宫二号进入大气层后，它的引力势能越来越小，机械能守恒C.天宫二号绕地球做匀速圆周运动的周期小于同步卫星的运动周期D.天宫二号绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度

               
答案以及解析1.答案：B解析：由题可知，“风云四号”卫星是地球同步卫星，而同步卫星只能在赤道正上空，且高度保持不变，故A错误；根据，得，其中G为引力常量，M为地球质量，r为轨道半径，因“风云四号”卫星的轨道半径小于月球的轨道半径，故“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度，故B正确；与“风云四号”同轨道的卫星都是同步卫星，故线速度大小一定相等，但不知道各个卫星的质量是否相等，根据知动能不一定相等，故C错误；卫星围绕地球表面运行的最大线速度是7.9 km/s，此时它的轨道半径等于地球半径，而“风云四号”的轨道半径大于地球半径，根据可知，其线速度小于7.9 km/s，故D错误.2.答案：A解析：设地球的质量为M，地球的半径为R，卫星的质量为m，卫星的轨道高度为h，由地球对卫星的万有引力提供卫星的向心力有，可得，MEO卫星的轨道高度小于IGSO卫星，所以MEO卫星的向心加速度、线速度及角速度均大于IGSO卫星，由于两卫星质量未知，无法比较动能，A正确，B、C错误；由，可得，所以MEO卫星的运行周期小于IGSO卫星，D错误.3.答案：D解析：由开普勒第三定律可知，飞船椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方成正比，所以飞船运行周期，A项错；飞船在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，从离心运动变为圆周运动需减速，即需要在P点朝速度相同方向喷气，由于，可知飞船在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道Ⅱ上的机械能，B、C项错误.飞船在轨道Ⅰ上做圆周运动，则有，又，可解得火星的密度，D项正确.4.答案：B解析：对于该双星系统，由万有引力提供向心力有，，联立解得，由此可知，两者之间的距离L减小时，做圆周运动的周期减小，选项A错误；根据题述可知双星系统中的黑洞能“吸食”恒星表面的物质，造成质量转移且两者之间的距离减小，则引力做正功，双星系统的引力势能减小，选项B正确；由题意得，联立解得，又该双星系统中的黑洞能“吸食”恒星表面的物质，恒星质量减小，两者之间的距离减小，故黑洞做圆周运动的半径变小，选项C错误；对于双星系统，黑洞和恒星做圆周运动的周期相同，选项D错误.5.答案：C解析：火星探测器环绕火星做圆周运动，设火星探测器质量为m，由万有引力提供向心力有，可得火星的质量，在火星表面，由得，火星表面的重力加速度，即能估算出火星的质量与表面重力加速度，故A不符合题意；由密度公式可估算出火星的密度，对于质量为，贴近火星表面做匀速圆周运动的卫星有，解得火星的第一宇宙速度，则能估算出火星的第一宇宙速度，故B不符合题意；因火星探测器的质量m未知，其运行的动能及受到的万有引力均不能估算出，故C符合题意；火星探测器的线速度，加速度，均能估算出，故D不符合题意.6.答案：D解析：7.9 km/s是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，可知这两颗卫星在工作轨道上正常运行时的速率小于7.9 km/s，选项A错误；根据万有引力公式可知，由于两颗卫星的质量大小关系未知，因此无法比较受到地球万有引力的大小关系，选项B错误；根据万有引力提供向心力得，周期，可知轨道半径越大，周期越大，则这两颗卫星的周期大于近地卫星的周期，选项C错误；根据得，向心加速度，可知轨道半径越大，加速度越小，这两颗卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则加速度大于同步卫星的加速度，选项D正确.7.答案：A解析：根据，联立解得，轨道半径相等，则向心加速度大小相等，选项A正确；根据，联立解得，则卫星1从位置A运动到位置B的时间，选项B错误；如果卫星1加速，万有引力不足以提供其做圆周运动所需的向心力，卫星1将做离心运动，离开原轨道，不能追上卫星2，选项C错误；卫星1从位置A运动到位置B，万有引力方向与其速度方向垂直，万有引力不做功，选项D错误.8.答案：B解析：地球和小行星均围绕太阳转动，设地球的公转半径为，周期为，小行星公转轨道的半长轴为，周期为，由开普勒第三定律可得，因，解得，选项A错误；在N点，地球和小行星到太阳中心的距离相等，设为，太阳的质量为，地球的质量为，小行星的质量为，则对地球有，可得地球运动到N点时具有的加速度大小，同理可得小行星运动到N点时的加速度大小，故有，选项B正确；小行星从M点运动到近日点的过程中，太阳对小行星的万有引力做正功，小行星速率增大，选项C错误；由于地球和小行星在围绕太阳运动的过程中，只有太阳对各自的万有引力做功，故其机械能守恒，选项D错误.9.答案：C解析：如图甲，当卫星处于阴影中时，卫星处于“黑夜”，设阴影的边缘与地球球心的连线之间的夹角为α，由于转动的角度与经历的时间成正比，可得，所以，由几何关系可得，解得，设轨道半径为R的卫星周期为，该卫星的周期为，则有，联立解得，则.设人在位置刚好看见卫星出现在位置，最后人随地球转到位置刚好看见卫星消失在位置，如图乙.由几何关系可知，在地球上能够直接观测到该卫星的角度为120°，即能够直接观测到该卫星的时间为该卫星相对地球运动120°的时间，卫星相对地球赤道上某点运动一周所用时间为，则人在赤道上某定点可直接持续观测到此卫星的最长时间为，选项C正确.10.答案：C解析：11.2 km/s是卫星脱离地球的引力束缚的最小发射速度，“鹊桥”并没有脱离地球的引力，其发射速度应小于11.2 km/s，选项A错误；根据题意知中继卫星“鹊桥”绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期近似相同，选项B错误；由题意可知，同一卫星位于点和点时，绕地球转动的角速度相同，再结合可知，同一卫星在点所受月球和地球引力的合力比在点的要大，选项C正确；“鹊桥”若刚好位于点，由几何关系可知，通讯范围较小，则它并不能更好地为“嫦娥四号”探测器提供通信支持，故D错误.11.答案：D解析：倾斜地球同步轨道卫星相对地面有运动，而地球同步轨道卫星相对于地球静止，选项A错误；赤道上某物体的角速度与同步卫星的角速度相同，但运动半径较小，根据可知，赤道上物体的向心加速度小于此卫星的向心加速度，选项B错误；地球的第一宇宙速度是地球上发射卫星的最小速度，选项C错误；如题图所示，地球同步轨道与倾斜同步轨道有两个交点，交点位置正下方的人用望远镜观测，一天能看到两次此卫星，选项D正确.12.答案：BD解析：根据卫星变轨的过程知，在P点火箭点火和Q点开动发动机的目的都是使卫星加速.当卫星做圆周运动时，由，得，可知，卫星在静止轨道上运行的线速度小于在停泊轨道上运行的线速度，故A错误；在P点火箭点火和Q点开动发动机的目的都是使卫星加速，由能量守恒定律知，卫星在静止轨道上的机械能大于在停泊轨道上的机械能，故B正确；卫星在转移轨道上的远地点需要加速才能进入静止轨道，而卫星在静止轨道上运行的线速度小于7.9 km/h，故C错误；所有地球同步卫星的静止轨道都相同，并且都在赤道平面上，故D正确.13.答案：CD解析：根据题述“嫦娥四号”采取近乎垂直的着陆方式实施软着陆，在着陆前的一段时间内一定做减速运动，加速度竖直向上，处于超重状态，选项A错误；“嫦娥四号”着陆前近月环绕月球做匀速圆周运动，其速度，即月球的第一宇宙速度，又月球的半径和表面重力加速度均小于地球的，故月球的第一宇宙速度一定小于地球的第一宇宙速度7.9 km/s，选项B错误；“嫦娥四号”着陆前近月环绕月球做匀速圆周运动，由万有引力定律和牛顿第二定律有，联立解得月球表面的重力加速度，选项C正确；由联立解得月球的密度，项D正确.14.答案：ACD解析：天官二号受控离轨进入大气层前，要减速降轨，天宫二号是利用反冲原理减速的，所以它要向前喷气减速做近心运动，A正确；天宫二号进入大气层后，万有引力做正功，引力势能越来越小，大气阻力做负功，机械能越来越小，B错误；根据开普勒第三定律可知，天宫二号的轨道半径比同步卫星的轨道半径小，则天宫二号绕地球做匀速圆周运动的周期小于同步卫星的运动周期，C正确；天宫二号绕地球做匀速圆周运动时，它的轨道比同步卫星的轨道低，根据可知，天宫二号的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，根据可知，同步卫星的向心加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度，所以天宫二号绕地球做匀速圆周运动时的向心加速度比赤道上物体随地球自转的向心加速度大，D正确.