(文末附答案)2022届高中物理万有引力与航天知识集锦.pdf

1 (每日一练每日一练)()(文末附答案文末附答案)2022)2022 届高中物理万有引力与航天知识集锦届高中物理万有引力与航天知识集锦 单选题 1、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 2、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 3、天鹅是由主星(1)和伴星(2)组成的双星系统，忽略其他星球的影响，该双星系统中两星球绕连线上的某点做匀速圆周运动。现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知主星的质量为伴星的k倍，引力常量为G，则（）A主星运动的向心力大小是伴星的k倍 B主星运动的半径是伴星的k倍 2 C伴星运动的线速度大小是主星的k倍 D伴星的质量为4232 4、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 5、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 3 D由已知数据可以求出地球的质量和密度 6、下列物理学史正确的是（）A万有引力常量是卡文迪许通过实验测量并计算得出的 B牛顿发现了万有引力定律并通过精确的计算得出万有引力常量 C开普勒提出行星运动规律，并发现了万有引力定律 D伽利略发现万有引力定律并得出万有引力常量 7、太阳光自太阳表面到达地球的时间为 500s，已知万有引力常量为=6.67 1011N m2kg2，则太阳的质量最接近（）A2 1024kgB2 1027kgC2 1030kgD2 1033kg 多选题 8、设某双星系统中的 A、B 两星球绕其连线上的某固定点O做匀速圆周运动，如图所示，现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知引力常量为G，若AOOB，则（）A两星球的总质量等于4233 B星球 A 的向心力大于星球 B 的向心力 C星球 A 的线速度一定小于星球 B 的线速度 D双星的质量一定，双星之间的距离减小，其转动周期减小 9、金星是夜空中最亮的行星，也叫启明星，诗经 小雅 大东中写道：“东有启明，西有长庚。”已知金星绕太阳公转的周期约为 224 天，可以判定（）A金星的质量大于地球的质量 B金星的轨道半径大于地球的轨道半径 4 C金星公转的线速度大于地球公转的线速度 D金星的向心加速度大于地球的向心加速度 10、我国“东方红三号”卫星是一颗同步卫星，主要用于电视传输、广播、通信及数据传输等业务，关于这颗卫星的说法正确的是（）A运行速度大于7.9km/s B离地面高度一定，相对地面静止 C向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 D绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 填空题 11、如图，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r=0.5R的一部分球体，则原球体剩余部分对质点P的万有引力大小为_；12、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）13、1969 年，美国_飞船发射升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。5 2022 届高中物理万有引力与航天_02B 参考答案 1、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。2、答案：B 解析：AB由 2=2=解得 =、=2 6 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。3、答案：C 解析：A双星彼此间的引力提供各自运动的向心力，向心力大小相等，故 A 错误；B设伴星质量为m，双星的角速度相等，由公式 22=21=22 可得 2=1 伴星运动轨迹的半径是主星的k倍，故 B 错误；C由公式 =可得 2=1 伴星运动的线速度大小是主星的k倍，故 C 正确；7 D因为 1+2=2 联立上述公式得 =423(+1)2 故 D 错误。故选 C。4、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；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 8 =4313=3(1+2)3213 D 正确。故选 D。5、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；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。9 6、答案：A 解析：ABD牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测量并计算得出了万有引力常量，BD 错误，A 正确；C开普勒提出行星运动规律，牛顿发现了万有引力定律，C 错误。故选 A。7、答案：C 解析：日地距离为 =500 3 108m=1.5 1011m 地球绕太阳公转的周期为 =365 24 3600s=3.15 107s 太阳对地球的万有引力提供了地球围绕太阳做圆周运动的向心力，即 2=(2)2 =4232 带入数据可知 M=2.01030kg 故选 C。8、答案：AD 解析：10 A据万有引力提供向心力得 对 A 2=2 对 B 2=2 其中 =2 =+解得 =423(+)+=4232 故当双星的质量一定，双星之间的距离减小时，其转动周期减小，AD 正确；B双星靠相互间的万有引力提供向心力，根据牛顿第三定律知向心力大小相等，B 错误；C双星是同轴转动模型，其角速度相等，根据 =得 11 C 错误。故选 AD。9、答案：CD 解析：A根据数据无法比较环绕天体即金星和地球的质量，A 错误；B由开普勒第三定律 32=知金星的轨道半径小于地球半径，B 错误；C根据万有引力提供向心力有 2=2 得 =可知金星公转的线速度大于地球公转的线速度，C 正确；D根据万有引力提供向心力有 2=得 =2 金星的向心加速度大于地球的向心加速度，D 正确。12 故选 CD。10、答案：BD 解析：A由万有引力提供向心力得 2=2 解得 =即线速度v随轨道半径 r的增大而减小，v=7.9 km/s 为第一宇宙速度，即围绕地球表面运行的速度；因同步卫星轨道半径比地球半径大很多，因此其线速度应小于 7.9 km/s，A 错误；B因同步卫星与地球自转同步，即T、相同，因此其相对地面静止，由万有引力提供向心力得(+)2=2(+)得 =23 因G、M、R均为定值，因此h一定为定值，B 正确；C同步卫星与静止在赤道上的物体具有共同的角速度，由公式 向=2 因轨道半径不同，故其向心加速度不同，C 错误。D因同步卫星周期T 同=24 小时，月球绕地球转动周期T 月=27 天，由公式 13 =2 得 同 月 D 正确；故选 BD。11、答案：78 解析：设球体质量为M，质点P的质量为m，质点P与球心间距为L；在球体中央挖去半径为 0.5R的一部分球体，根据体积公式 =433 挖去部分的体积为原来体积的18，故挖去质量为总质量的18，设想先将球补上，万有引力为：=2 该引力为两个部分的万有引力之和，故为：=(18)2+联立解得：=78 12、答案：2 3 104 解析：14 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 3 104N 13、答案：阿波罗 11 号 解析：略