2022届高中物理万有引力与航天真题.pdf

1 (每日一练每日一练)2022)2022 届高中物理万有引力与航天真题届高中物理万有引力与航天真题 单选题 1、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 2 A=21，B=22 解得经历的时间 =122(1 2)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。2、下列关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是（）A不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力 3 B只有天体间的引力才能用=122计算 C由=122知，两质点间距离r减小时，它们之间的引力增大 D引力常量的大小首先是由牛顿测出来的，且等于 6.6710-11 N m2/kg2 答案：C 解析：AB任意两个物体间都存在万有引力，但万有引力定律只适用于能看作质点的物体间的计算，故 AB 错误；C由=122知，两质点间距离r减小时，它们之间的引力增大，故 C 正确；D引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的，且等于6.67 1011N m2/kg2，故 D 错误。故选 C。3、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（）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 4 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。4、北京时间 2021 年 5 月 15 日，在经历“黑色九分钟”后，中国首辆火星车“祝融号”与着陆器成功登陆火星，这也意味着“天问一号”火星探测器已经实现了“绕”和“落”两项目标。火星可以看成半径为R的质量均匀球体，“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动一周的是时间为T，“祝融号”与着陆器总质量为m，假如登陆后运动到火星赤道静止时对水平地面压力大小为F，引力常量为G，下列说法正确的是（）A火星第一宇宙速度大小为422 B“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动的加速度小于“祝融号”与着陆静止在赤道上的加速度 C火星自转角速度大小为3 D火星自转角速度大小为2 答案：C 解析：A“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动，=2 则火星的第一宇宙速度 5 =2 A 错误；B“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动，则 2=1“祝融号”与着陆器静止在火星赤道上时，有 2 =2 则 1 2 B 错误；CD“祝融号”与着陆器在火星赤道表面上静止，则 2 =2 解得 =3 C 正确，D 错误。故选 C。5、有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的 4 倍，则该星是球的质量将是地球质量的（）A14B4 倍 C16 倍 D64 倍 答案：D 6 解析：在星球表面处的物体有 2=且星球质量 =433 解得 =43 星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上的重力加速度的 4 倍，则星球的半径是地球半径的 4 倍。据=433知，星球的质量将是地球质量的 64 倍。故选 D。6、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（）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；7 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。7、北京时间 2021 年 10 月 16 日，我国长征二号F运载火箭搭载神舟十三号载人飞船顺利升空，11 月 8 日两名航天员圆满完成出舱活动全部既定任务。如图为三舱做匀速圆周运动的在轨简图，已知三舱飞行周期为T，地球半径为1，轨道舱的质量为m，距离地面的高度为2，引力常量为G，则下列说法正确的是（）A返回舱和轨道舱对接时各自受力平衡 B长征二号F运载火箭需要把神舟十三号载人飞船加速到第二宇宙速度，然后停止加速 C三舱在轨运行的速度大小为=22 D由已知数据可以求出地球的质量和密度 答案：D 解析：A返回舱和轨道舱对接时二者相对静止均做匀速圆周运动，并非处于受力平衡状态，A 错误；8 B第一宇宙速度为地球卫星的最小发射速度也是最大环绕速度，当卫星的速度达到第二宇宙速度时，人造卫星将脱离地球的束缚，B 错误；C三舱在轨飞行的速度大小为 =2(1+2)选项 C 错误；D设地球质量为M，地球密度为，由(1+2)2=422(1+2)得 =42(1+2)32 =4313=3(1+2)3213 D 正确。故选 D。多选题 8、2021 年 6 月 17 日 9 时 22 分，神舟十二号载人飞船发射成功，10 月 16 日神州十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。航天员翟志刚、王亚平、叶光富太空三人组进驻天和核心舱，标志着中国人首次长期进驻空间站时代。以下说法正确的是（）A“神舟十二号载人飞船”的发射速度大于地球第一宇宙速度 B宇航员可以在空间站中用用弹簧拉力器锻炼身体，也可以用弹簧测力计测量物体重力 C只需知道空间站的公转周期就可以计算出地球的质量 D载人飞船在较低轨道上加速后可追上核心舱实施对接 9 答案：AD 解析：A“神舟十二号载人飞船”的发射速度大于地球第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故 A 正确；B宇航员在空间站中处于完全失重状态，不可以在空间站中用用弹簧拉力器锻炼身体，也不可以用弹簧测力计测量物体重力，故 B 错误；C根据 2=422 可得 =4232 则计算出地球的质量，需要知道空间站的周期和轨道半径，故 C 错误；D载人飞船在较低轨道上加速，做离心运动，进入核心舱轨道，追上核心舱实施对接，故 D 正确。故选 AD。9、如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M、半径为R。下列说法正确的是（）A地球对一颗卫星的引力大小为2B一颗卫星对地球的引力大小为()2 C两颗卫星之间的引力大小为232D三颗卫星对地球引力的合力大小为32 10 答案：AC 解析：A根据万有引力定律可知卫星与地球之间的引力大小为=2应为卫星到地球球心间的距离也就是卫星运行轨道半径r，A 正确 B 错误；C根据几何关系可知，两同步卫星间的距离=3，故两卫星间的引力大小为=2=232，C 正确；D卫星对地球的引力均沿卫星地球间的连线向外，由于三颗卫星质量大小相等，对地球的引力大小相等，又因为三颗卫星等间隔分布，根据几何关系可知，地球受到三个卫星的引力大小相等方向成 120角，所以合力为0，D 错误；故选 AC。10、2020 年 11 月 6 日，我国成功发射全球首颗 6G 试验地球卫星，卫星的轨道半径的三次方与其周期的二次方的关系图像如图，卫星的运动轨迹可视为圆。已知地球半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（）A地球的质量为42 B地球表面的重力加速度为422 C绕地球表面运行的卫星的线速度大小为2 D地球的密度为33 答案：AC 解析：A卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得 11 2=(2)2 解得 32=42 由题图可如 32=解得地球质量 =42 故 A 正确；B由在地球表面的物体有 2=解得重力加速度 =422 故 B 错误；C若卫星绕地球表面运行，其轨道半径 =由32=，可得运行周期 =3 环绕速度 12 =2=2 故 C 正确；D地球体积 =433 地球密度 =解得 =33 故 D 错误。故选 AC。填空题 11、一质量为1的苹果静止在水平地面上时对地面的压力为1，则地球表面的重力加速度可以表示为_；月球绕地球的运动可以看成匀速圆周运动，月球绕地球运动的周期为，月球和地球间的距离为，则月球的向心加速度可表示为_；地球可以看成质量均匀、半径为的均匀球体，如果我们能验证1=_，那我们就证明了地球与月球间的吸引力与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力。答案：11 422 421223 解析：1一质量为1的苹果静止在水平地面上时对地面的压力为1，则地面对苹果的支持力等于F1，由平衡可知 F1=m1g 则 13 =11 2月球的向心加速度可表示为 =2=422 3因为 2=若能验证 2=422 即 1=421223 那我们就证明了地球与月球间的吸引力与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力。12、判断下列说法的正误。（1）万有引力不仅存在于天体之间，也存在于普通物体之间。()（2）牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量。()（3）质量一定的两个物体，若距离无限小，它们间的万有引力趋于无限大。()（4）由于太阳质量大，太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力。()答案：对 错 错 错 解析：略 13、判断下列说法的正误 14 （1）地球表面的物体的重力一定等于地球对它的万有引力()（2）若知道某行星的自转周期和行星绕太阳做圆周运动的轨道半径，则可以求出太阳的质量()（3）已知地球绕太阳转动的周期和轨道半径，可以求出地球的质量()（4）海王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性()（5）海王星的发现和彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位()答案：错误 错误 错误 正确 正确 解析：略