專題04萬(wàn)有引力與航天（原卷版）

1、高一物理下學(xué)期期末綜合復(fù)習(xí)（特訓(xùn)專練+押題模擬）專題04萬(wàn)有引力與航天特訓(xùn)專題特訓(xùn)內(nèi)容專題1天體質(zhì)量和密度的估算（1T-4T）專題2不同軌道的衛(wèi)星和同步衛(wèi)星（5T8T）專題3衛(wèi)星變軌和相遇問(wèn)題（9T12T）專題4雙星問(wèn)題、黑洞問(wèn)題和拉格朗日點(diǎn)問(wèn)題（13T16T）【典例專練】一、天體質(zhì)量和密度的估算1.在中國(guó)空間站“天和核心艙圓滿完成兩次中國(guó)空間站太空授課的神舟十三號(hào)飛行乘組航天員，已于4 月16日采用快速返回技術(shù)平安返回?？臻g站離地面的高度為/,地球的半徑為R,地球外表的重力 加速度為g,萬(wàn)有引力常量為G,忽略地球自轉(zhuǎn)。假設(shè)空間站可視為繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么以下說(shuō)法正確 的是（）A.在空間

2、站內(nèi)可以利用天平稱量出冰墩墩的質(zhì)量B.空間站軌道處的重力加速度大小為當(dāng)R + h3gC.地球的平均密度為砌N誦D.空間站的線速度大小為V/? + /?2021年10月27日，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用快舟一號(hào)甲運(yùn)載火箭，成功將吉林一號(hào)高分02F衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。衛(wèi)星入軌后，將在自然資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市綜合治理以及防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域廣 泛應(yīng)用，推動(dòng)社會(huì)開(kāi)展和進(jìn)步！該衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行的周期為7,運(yùn)行軌道離地球外表的高 度為九 地球的半徑為R,引力常量為G,那么地球的質(zhì)量可表示為（）事 一c小2021年我國(guó)航天事業(yè)取得巨大成就：4月29日空間站天和號(hào)核心艙成功進(jìn)入預(yù)定軌道，這代表著我

3、國(guó) 載人航天事業(yè)進(jìn)入到了空間站運(yùn)營(yíng)的新階段。中國(guó)空間站運(yùn)行的圓軌道高度約400公里，10月14日我國(guó)在 太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，成功發(fā)射首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星羲和號(hào)。它是中國(guó) 首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，運(yùn)行于高度約500公里的太陽(yáng)同步軌道，該軌道是經(jīng)過(guò)地球南北極上空 且圓心在地心的圓周，主要科學(xué)載荷為太陽(yáng)空間望遠(yuǎn)鏡?！疤旌吞?hào)與“羲和號(hào)相比，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（ ）A. 羲和號(hào)衛(wèi)星的線速度與天和號(hào)核心艙的線速度之比為B.羲和號(hào)衛(wèi)星的角速度大于天和號(hào)核心艙的角速度羲和號(hào)衛(wèi)星的周期大于天和號(hào)核心艙的周期羲和號(hào)衛(wèi)星的加速度大于天和號(hào)核心艙的加速度假設(shè)宇航員在月球外表附近自高

4、力處以初速度山水平拋出一個(gè)小球，測(cè)出小球的水平射程為L(zhǎng)。月球半徑為R,萬(wàn)有引力常量為G。那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）A.月球的平均密度夕=3癡；？27iGLR月球外表的重力加速度8月=至LC.月球的第一宇宙速度月球的質(zhì)量 加月=3粵 LGL二、不同軌道的衛(wèi)星和同步衛(wèi)星2021年12月9日下午，天宮課堂第一課在太空教室一一中國(guó)空間站正式開(kāi)講并直播，王亞平航天員 說(shuō)到，在空間站每天可以看到16次日出。假設(shè)中國(guó)空間站的軌道離地球外表高度為力，繞地球周期為兀 地 球半徑為R,引力常量為G,那么（）A.地球密度為夕=2rB.地球質(zhì)量為M = 4.（口：拉）GT-GT2C.空間站的加速度比同步衛(wèi)星的加速度

5、大D.空間站運(yùn)行的線速度大于7.9km/s2021年10月，中國(guó)發(fā)射了首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星羲和號(hào)，用于實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)H“波段光譜成像的空間探測(cè)。該衛(wèi)星軌道為圓軌道，通過(guò)地球南北兩極上方，離地高度約為517km。如下圖，為羲和號(hào), 為地球同步衛(wèi)星，。為赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)的物體。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）A.衛(wèi)星。運(yùn)行的速度大于第一宇宙速度B. Q的角速度小于c的角速度C.。的向心加速度大于c的向心加速度D.。的向心加速度小于的向心加速度2020年5月5日，長(zhǎng)征五號(hào)B搭載新一代載人飛船試驗(yàn)船的首次飛行任務(wù)取得成功。長(zhǎng)征五號(hào)B是目前 我國(guó)近地軌道運(yùn)載能力最大的火箭。載人飛船在近地圓軌道運(yùn)行時(shí)，其中

6、正確的選項(xiàng)是（）A.角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度B.線速度大于同步衛(wèi)星線速度C.周期大于地球自轉(zhuǎn)周期D.向心加速度小于同步衛(wèi)星向心加速度質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為0,地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體，其自轉(zhuǎn)的角速度大 小為，在地球赤道上有深度為遠(yuǎn)小于地球半徑R）的豎井，赤道地面上豎立著高度為/I的井架?，F(xiàn) 有A、B、C、D四個(gè)質(zhì)量均為根的物體，物體A位于豎井底部，物體B位于赤道地面上，物體C位于井架 頂端，物體D位于距地球外表高度為的地球同步衛(wèi)星上，如下圖。以下關(guān)于這四個(gè)物體的表達(dá)正確的 是（）A.物體B受到地球的萬(wàn)有引力比物體D受到的大，二者都繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力大小相等.物體A、

7、B、C都繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們受到的重力都小于地球?qū)λ鼈兊娜f(wàn)有引力C.物體A受到地球的萬(wàn)有引力比物體B、C受到的都小D.物體C的線速度大于物體D的線速度三、衛(wèi)星變軌和相遇問(wèn)題. 2019年1月11日，嫦娥四號(hào)著陸器與玉兔二號(hào)巡視器完成兩器互拍，到達(dá)工程既定目標(biāo)，標(biāo)志著嫦 娥四號(hào)任務(wù)圓滿成功。嫦娥四號(hào)探測(cè)器發(fā)射到月球上要經(jīng)過(guò)屢次變軌，最終降落到月球外表上，如圖所 示，其中軌道I為圓形軌道。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）A.探測(cè)器在A點(diǎn)由軌道I進(jìn)入軌道團(tuán)必須點(diǎn)火加速B.探測(cè)器在軌道I經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的加速度等于在軌道團(tuán)經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的加速度C.探測(cè)器在軌道I的運(yùn)行周期大于在軌道團(tuán)的運(yùn)行周期D.探測(cè)器在道回運(yùn)行

8、時(shí)，在A點(diǎn)的加速度等于在B點(diǎn)的加速度.如下圖，設(shè)地球半徑為凡 假設(shè)某地球衛(wèi)星在距地球外表高度為的圓形軌道團(tuán)上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 運(yùn)行周期為T,到達(dá)軌道的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道囿 到達(dá)軌道的近地點(diǎn)3時(shí)、再次點(diǎn)火進(jìn)入近地軌 道團(tuán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，引力常量為G,不考慮其他星球的影響，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）A.該衛(wèi)星在軌道回上8點(diǎn)的速率大于在軌道團(tuán)上A點(diǎn)的速率B.衛(wèi)星在圓軌道團(tuán)和圓軌道團(tuán)上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道團(tuán)上動(dòng)能小，引力勢(shì)能大，機(jī)械能小C.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)A向近地點(diǎn)8運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，加速度變小D.地球質(zhì)量可表示為4（R+11 丫GT211.發(fā)現(xiàn)未知星體是萬(wàn)有引力定律的重要成就之一，如筆尖下發(fā)現(xiàn)的

9、行星一一海王星，1843年，英國(guó)劍 橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)巴黎年輕天文愛(ài)好者勒維耶根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，發(fā)現(xiàn)天王星實(shí)際運(yùn)行的軌 道與橢圓軌道總存在一些偏離，且周期性地每隔，時(shí)間發(fā)生一次最大的偏離，形成這種現(xiàn)象的原因是由海王 星靠近天王星時(shí)兩星間的萬(wàn)有引力引起的。天王星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑為R,周期為八假定兩顆行 星的運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)你利用所學(xué)知識(shí)確定海王星的軌道半徑為（）A.kb. 7?V t-T t-T12. 2021年7月9日，我國(guó)成功將鐘子號(hào)衛(wèi)星星座02組衛(wèi)星（用衛(wèi)星A表示）送入預(yù)定軌道。地球半徑為R,衛(wèi)星B距地面的高度為4R,運(yùn)行周期為T,如下圖。衛(wèi)星A、B均做順時(shí)針圓

10、周運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻兩顆衛(wèi)星相距最近，經(jīng)時(shí)間，兩顆衛(wèi)星再次相距最近。那么鐘子號(hào)衛(wèi)星星座02組衛(wèi)星的軌道半徑為（）A. 5R（一B. 5R（）C. 4R（上一）D. 47?（工 t + Ttt + Tt四、雙星問(wèn)題、黑洞問(wèn)題和拉格朗日點(diǎn)問(wèn)題.經(jīng)長(zhǎng)期觀測(cè)，人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了雙星系統(tǒng)，雙星系統(tǒng)由兩顆相距較近的恒星組成，每個(gè)恒星的線度遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠(yuǎn)離其他天體。如下圖，兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬(wàn)有引力作用下，繞連線上的。點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)測(cè)得兩顆星之間的距離為八g的公轉(zhuǎn)周期為T,引力常量為G,各自做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比為小2=2:3,那么可知（）A.兩天

11、體的質(zhì)量之比為叫：?=2:3B.犯、加2做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比為2回3C.兩天體的總質(zhì)量一定等于4兀*GT2D.班、m2做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相等.南仁東被譽(yù)為中國(guó)天眼之父。其主持建設(shè)的“中國(guó)天眼（FAST）是目前世界上口徑最大的單天線射電 望遠(yuǎn)鏡，將我國(guó)宇宙物理研究推向了世界最前沿。2020年3月，科學(xué)家們通過(guò)天眼觀測(cè)發(fā)現(xiàn)由一個(gè)脈沖 星和一顆白矮星組成的雙星系統(tǒng)，并測(cè)得該系統(tǒng)的周期丁和兩星間距心以下關(guān)于該雙星系統(tǒng)的說(shuō)法正確的 是（）A.可以推測(cè)計(jì)算出該雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量B.可以推測(cè)計(jì)算出該雙星系統(tǒng)中脈沖星和白矮星的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑C.可以推測(cè)計(jì)算出該雙星系統(tǒng)中脈沖星和白矮星的各自的質(zhì)量D.假設(shè)該系統(tǒng)吞噬周圍物質(zhì)而總質(zhì)量增加，而兩星間距不變，那么該系統(tǒng)周期會(huì)增大.英國(guó)新科學(xué)家（New Scientist雜志評(píng)選出了 2008年度世界8項(xiàng)科學(xué)之最，在XTEJ1650-500雙星系2統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的最小黑洞位列其中，假設(shè)某黑洞的半徑R約4.5km,質(zhì)量M和半徑R的關(guān)系滿足絲=二（其中。R 2G為光速，G為引力常量），那么該黑洞外表重力加速度的數(shù)量級(jí)為（A. 1014m/s2B. 1013m/s2C. 1012m/s2D. 1010m/s2.如下圖，鵲橋中繼星處于地月拉格朗日點(diǎn)力上時(shí)，會(huì)和月球、地球兩個(gè)大天體保持相對(duì)靜止的狀 態(tài)。設(shè)地球的質(zhì)量為鵲橋中繼星的質(zhì)量為2,地月間