2022届高中物理万有引力与航天知识点汇总.pdf

1 (每日一练每日一练)2022)2022 届高中物理万有引力与航天知识点汇总届高中物理万有引力与航天知识点汇总 单选题 1、2021 年 2 月 24 日，“天问一号”探测器进入火星停泊轨道，并于 5 月 15 日成功着陆于火星乌托邦平原。若火星半径为R，质量为M，引力常量为G，着陆前质量为m的“天问一号”距火星表面高度h，则此时火星对“天问一号”的万有引力大小为（）A(+)2B+C2D2 答案：A 解析：由万有引力公式可得火星对“天问一号”的万有引力大小为 =(+)2 故 A 正确，BCD 错误。故选 A。2、2018 年 5 月 9 日，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭将高分五号卫星送入 705 公里高度的轨道，高分五号卫星和之前发射的高分四号卫星都绕地球做匀速圆周运动。高分四号卫星是一颗相对地球赤道某位置静止的光学遥感卫星，下列关于这两颗卫星说法正确的是（）2 A高分四号卫星绕地球运动的周期大于 24 小时 B高分五号卫星的线速度小于高分四号卫星的线速度 C高分五号卫星的运行周期小于高分四号卫星的运行周期 D高分五号卫星的向心加速度小于高分四号卫星的向心加速度 答案：C 解析：A高分四号卫星是一颗相对地球赤道某位置静止的光学遥感卫星，则高分四号卫星为地球同步卫星，周期等于 24 小时，故 A 错误；BCD设卫星的质量为m，轨道半径为r，地球的质量为M，卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则得 2m422r2ma 得 T23，v，a2 可知，卫星的轨道半径越小，周期越小，而角速度、线速度和向心加速度越大，“高分五号”的轨道半径比“高分四号”的小，所以“高分五号”的周期较小，而线速度和向心加速度较大，故 C 正确，BD 错误。故选 C。3、2016 年 12 月 22 日，我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星（以下简称“碳卫星”）。如图所示，设“碳卫星”在半径为R的圆周轨道上运行，经过时间t，通过的弧长为s，已知引力常数为G，下列说法正确的是（）3 A“碳卫星”内的物体处于平衡状态 B“碳卫星”的运行速度大于 7.9km/s C“碳卫星”的发射速度大于 11.2km/s D可算出地球质量为22 答案：D 解析：A“碳卫星”绕地球运行，做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，故不是平衡状态，处于失重状态，A 错误；Bv7.9km/s 为第一宇宙速度，是最大的运行速度，“碳卫星”轨道半径比地球半径大，因此其运行速度应小于 7.9km/s，B 错误；Cv7.9m/s 为第一宇宙速度，是最小的地面发射速度，“碳卫星”轨道半径比地球半径大，因此其发射速度应大于 7.9km/s，但要小于 11.2km/s，C 错误；D“碳卫星”的线速度 v 根据万有引力提供向心力 2m2 解得地球质量 M222 D 正确。4 故选 D。4、2021 年 4 月 29 日 11 时 23 分，中国空间站“天和”核心舱发射升空，准确进入预定轨道，任务取得成功。已知地球的质量为M、半径为R，“天和”核心舱的质量为m，引力常量为G，“天和”核心舱围绕地球做半径为r的匀速圆周运动时，“天和”核心舱（）A向心加速度为2B动能为2 C速度一定大于 7.9km/sD不再受到重力作用 答案：B 解析：AB由 2=2=解得 =、=2 k=122=2 A 错误，B 正确；C第一宇宙速度为 7.9km/s，是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度，所以“天和”核心舱在轨运行速度一定小于 7.9km/s，选项 C 错误；D“天和”核心舱围绕地球做半径为r的匀速圆周运动时，重力提供向心力，仍然受到重力的作用，选项 D 错误。故选 B。5、中国航天员王亚平在天宫一号空间实验室进行太空授课演示质量的测量实验。实验通过舱壁打开的一个支架形状的质量测量仪完成。测量过程如图所示，航天员甲把自己固定在支架一端，航天员乙将支架拉到指定位5 置释放，支架拉着航天员甲由静止返回舱壁。已知支架能产生恒定的拉力F，光栅测速装置能测出支架复位时的速度v和所用的时间t，最终测出航天员甲的质量，根据提供的信息，以下说法正确的是（）A宇航员在火箭发射过程中处于失重状态 B航天员甲的质量为 C天宫一号在太空中处于超重状态 D太空舱中，不可以利用弹簧测力计测拉力的大小 答案：B 解析：A宇航员在火箭发射过程中，随火箭加速上升，具有向上的加速度，处于超重状态，A 错误；B支架复位过程，航天员甲的加速度为 =由牛顿第二定律可得 =联立解得 =B 正确；C天宫一号在太空中处于失重状态，C 错误；6 D太空舱中，可以利用弹簧测力计测拉力的大小，不受失重的影响，D 错误。故选 B。6、三颗人造卫星 A、B、C 都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C 为地球同步卫星，某时刻 A、B 相距最近，如图所示。已知地球自转周期为T1，B 的周期为T2，则下列说法正确的是（）AA 加速可追上同一轨道上的 C B经过时间122(12)，A、B 相距最远 CA、C 向心加速度大小相等，且大于 B 的向心加速度 DA、B 与地心连线在相同时间内扫过的面积相等 答案：B 解析：A卫星 A 加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上卫星 C，故 A 错误；BA、B 两卫星由相距最近至相距最远时，圆周运动转过的角度相差，即 BtAt=其中 A=21，B=22 解得经历的时间 =122(1 2)7 故 B 正确；C根据万有引力提供向心力有 2=得 =2 可知 A、C 向心加速度大小相等，且小于 B 的向心加速度，故 C 错误；D绕地球运动的卫星与地心连线在相同时间t内扫过的面积 =12 其中 =则 =2 可知 A、B 与地心连线在相同时间内扫过的面积不等，故 D 错误。故选：B。7、2019 年 12 月 27 日，在海南文昌航天发射场，中国运载能力最强的长征 5 号运载火箭成功发射，并用超同步转移轨道将实践二十号卫星入轨到地球同步轨道，变轨过程简化如图所示。轨道是超同步转移轨道，轨道是地球同步轨道，轨道是过渡轨道（椭圆的一部分），轨道、轨道的远地点切于M点，轨道的近地点与轨道切于N点，下列说法正确的是（）8 A卫星在轨道上运行时速度大小不变 B从轨道进入轨道，卫星在M点需要减速 C从轨道进入轨道，卫星在N点需要减速 D在轨道上，卫星从 M 点到 N 点受到地球的引力对卫星做功为零 答案：C 解析：A.轨道为椭圆轨道，根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道上运行时速度大小时刻改变，当从近地点向远地点运行时速度减小，反之则增大，故 A 错误；BC.从低轨道进入高轨道需要加速，反之需要减速，故从轨道进入轨道，卫星在M点需要加速，从轨道进入轨道，卫星在N点需要减速，B 错误，C 正确；D.轨道为椭圆轨道，卫星在轨道上从M点到N点运行过程中，引力与运动方向夹角为锐角，引力做正功，故 D 错误。故选 C。多选题 8、在一颗半径为地球半径 0.8 倍的行星表面，将一个物体竖直向上抛出，不计空气阻力。从抛出开始计时，物体运动的位移随时间关系如图（可能用到的数据：地球的半径为 6400km，地球的第一宇宙速度取 8km/s，地球表面的重力加速度 10m/s2），则（）9 A该行星表面的重力加速度为 8m/s2B该行星的质量比地球的质量大 C该行星的第一宇宙速度为 6.4km/sD该物体落到行星表面时的速率为 30m/s 答案：AC 解析：A由图读出，物体上升的最大高度为h64m 上升的时间为t4s，对于上升过程，由 =02 得初速度为 0=32m/s 物体上升的加速度大小为 =0=8m/s2 A 正确；B物体在行星表面受到的重力等于万有引力 2=物体在地球表面受到的重力等于万有引力 地地2=0.8地 10 解得 =0.512地 故行星的质量小于地球的质量，B 错误；C根据 =2 地球表面 =地2地 得该行星的第一宇宙速度为 =6.4 103m/s C 正确；D根据对称性可知，该物体落到行星表面时的速度大小与初速度大小相等，也为 32m/s，D 错误。故选 AC。9、关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（）A所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 B地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点运行的速率相等 C表达式32=，k与中心天体有关 D表达式32=，T代表行星运动的公转周期 11 答案：ACD 解析：A根据开普勒第一定律可知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故 A 正确；B根据开普勒第二定律可知，当地球离太阳较近时，运行速率较大，离太阳较远时，运行速率较小，故 B 错误；CD根据开普勒第三定律可知表达式32=，k与中心天体有关，T代表行星运动的公转周期，故 CD 正确。故选 ACD。10、宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，三星质量也相同现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星做圆周运动，如图甲所示；另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图乙所示设两种系统中三个星体的质量均为m，且两种系统中各星间的距离已在图甲、图乙中标出，引力常量为G，则下列说法中正确的是（）A直线三星系统中星体做圆周运动的线速度大小为 B直线三星系统中星体做圆周运动的周期为435 C三角形三星系统中每颗星做圆周运动的角速度为233 D三角形三星系统中每颗星做圆周运动的加速度大小为32 答案：BD 12 解析：A在直线三星系统中，星体做圆周运动的向心力由其他两星对它的万有引力的合力提供，根据万有引力定律和牛顿第二定律，有 22+2(2)2=2 解得 =125 A 项错误；B由周期 =2 知直线三星系统中星体做圆周运动的周期为 =435 B 项正确；C同理，对三角形三星系统中做圆周运动的星体，有 222cos30=22cos30 解得 =33 C 项错误；D由 13 222cos30=得 =32 D 项正确 故选 BD。填空题 11、2021 年 5 月，“天问一号”着陆巡视器带着“祝融号”火星车软着陆火星时，在“降落伞减速”阶段，垂直火星表面速度由 396m/s 减至 61m/s，用时 168s，此阶段减速的平均加速度大小为_m/s2；地球质量约为火星质量的 9.3 倍，地球半径约为火星半径的 1.9 倍，“天问一号”质量约为 5.3 吨，“天问一号”在“降落伞减速”阶段受到的平均空气阻力约为_N。（本题答案保留一位有效数字）答案：2 3 104 解析：1减速阶段加速度大小为 =1 2=396 61168m/s2 2m/s2 2根据 =2 结合题意可知 14 地=2.6火=9.8/2 火星车着陆时，根据牛顿第二定律可知 火=解得 3 104N 12、嫦娥五号月球探测器由“长征五号”运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，顺利完成任务后返回地球。若已知月球半径为R，“嫦娥五号”在距月球表面高度为R的圆轨道上飞行，周期为T，万有引力常量为G，月球表面重力加速度为_，若已知月球的近月卫星的周期为 95 分钟，引力常量=6.67 1011N m2/kg2，则估算月球的平均密度为_kg/m3（此问保留一位有效数字）。答案：3222 4 103kg/m3 解析：1根据(2)2=422 2 而在月球表面上 2=联立得 =3222 2根据 2=422 而 15 =433 代入数据，可得 4 103kg/m3 13、2021 年 5 月，“天问一号”着陆巡视器带着“祝融号”火星车软着陆火星时，在“降落伞减速”阶段，垂直火星表面速度由 396m/s 减至 61m/s，用时 168s，此阶段减速的平均加速度大小为_m/s2；地球质量约为火星质量的 9.3 倍，地球半径约为火星半径的 1.9 倍，“天问一号”质量约为 5.3 吨，“天问一号”在“降落伞减速”阶段受到的平均空气阻力约为_N。（本题答案保留一位有效数字）答案：2 3 104 解析：1减速阶段加速度大小为 =1 2=396 61168m/s2 2m/s2 2根据 =2 结合题意可知 地=2.6火=9.8/2 火星车着陆时，根据牛顿第二定律可知 火=解得 16 3 104N