2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)考點訓(xùn)練考點4 萬有引力與天體-【含答案】

1、考點4 萬有引力與天體2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)考點訓(xùn)練考點訓(xùn)練1.2015年12月,我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功將中國科學(xué)衛(wèi)星系列首發(fā)星暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”成功發(fā)射升空.若設(shè)該衛(wèi)星發(fā)射后在距地面高度為的軌道上繞地球做勻速圓周運動,運行周期為(小于地球自轉(zhuǎn)周期),地球半徑為,引力常量為,地球同步衛(wèi)星的運動也可視為勻速圓周運動,根據(jù)這些信息,可知( )A.“悟空”衛(wèi)星的軌道半徑比同步衛(wèi)星的軌道半徑大B.“悟空”衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時的線速度大小為C.地球表面的重力加速度大小為D.地球的平均密度為2.在一顆半徑是地球半徑的的行星表面，將一個物體豎直向上拋出，不計空氣阻力，從拋出開始計時，物

2、體運動的位移隨時間變化的圖像如圖所示（可能用到的數(shù)據(jù)：地球的半徑為6400 km，地球的第一宇宙速度取8 km/s，地球表面的重力加速度為），則下列說法正確的是( )A.該行星表面的重力加速度為B.該行星的質(zhì)量比地球的質(zhì)量大C.該行星的第一宇宙速度為6.4 km/s D.該物體落到行星表面時的速率為30 m/s3.我國首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星于2016年8月16日1點40分成功發(fā)射。量子衛(wèi)星成功運行后，我國在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實驗體系。假設(shè)量子衛(wèi)星軌道在赤道平面，如圖所示。已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的m倍，同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的

3、n倍，圖中P點是地球赤道上一點，由此可知( )。A.同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運行周期之比為B.同步衛(wèi)星與P點的速度之比為C.量子衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的速度之比為D.量子衛(wèi)星與P點的速度之比為4.地球赤道上有一物體隨地球自轉(zhuǎn)，其所受的向心力為，向心加速度為，線速度為，角速度為；繞地球表面附近做圓周運動的人造衛(wèi)星（高度忽略），所受的向心力為，向心加速度為，線速度為，角速度為；地球的同步衛(wèi)星所受的向心力為，向心加速度為，線速度為，角速度為；地球表面的重力加速度為g，第一宇宙速度為v，假設(shè)三者質(zhì)量相等，則( )。A.B.C.D.5.2021年2月5日，我國首顆火星任務(wù)探測器“天問一號”在地火轉(zhuǎn)移軌道飛行約7個月

4、后傳回火星高清圖像，“水手峽谷”“斯基亞帕雷利坑”等標(biāo)志性地貌清晰可見，2月10日通過“剎車”完成火星捕獲進(jìn)入環(huán)火軌道（視為圓軌道），并擇機開展著陸、巡視等任務(wù)，進(jìn)行火星科學(xué)探測。已知地球質(zhì)量為，半徑為，地球表面的重力加速度為g；火星質(zhì)量為，半徑為，二者均可視為質(zhì)量分布均勻的球體，忽略兩者的自轉(zhuǎn)（引力常量為G），下列說法正確的是( )A.“天問一號”探測器繞火星勻速飛行時，其內(nèi)部儀器處于受力平衡狀態(tài)B.“天問一號”探測器的發(fā)射速度要大于第三宇宙速度C.火星表面的重力加速度大小為D.“天問一號”探測器到達(dá)火星附近時，要點火加速，做向心運動6.2020年6月23日,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號

5、乙運載火箭成功發(fā)射了被稱作北斗三號系統(tǒng)收官衛(wèi)星的第55顆衛(wèi)星，至此，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提前半年完成星座部署.假設(shè)地球的某個同步衛(wèi)星公轉(zhuǎn)方向與地球的公轉(zhuǎn)方向一致，且地球軌道與衛(wèi)星軌道在同一平面內(nèi).如圖，某時刻地球(X)、太陽(Y)和該衛(wèi)星(Z)第一次在同一直線上，經(jīng)過時間t，三者第三次在同一直線上(相對位置的順序不變）.已知同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的周期為T,地球與太陽間的距離為r，引力常量為G，則太陽的質(zhì)量為( )A.B.C.D.7.2019年春節(jié)期間，中國科幻電影里程碑的作品流浪地球熱播。影片中為了讓地球逃離太陽系，人們在地球上建造特大功率發(fā)動機，使地球完成一系列變軌操作，其逃離過

6、程如圖所示，地球在橢圓軌道上運行到遠(yuǎn)日點B變軌，進(jìn)入圓形軌道。在圓形軌道上運行到B點時再次加速變軌，從而最終擺脫太陽束縛。對于該過程，下列說法正確的是( )。A.沿軌道運動至B點時，需向前噴氣減速才能進(jìn)入軌道B.沿軌道運行的周期小于沿軌道運行的周期C.沿軌道運行時，在A點的加速度小于在B點的加速度D.在軌道I上由A點運行到B點的過程，速度逐漸增大8.宇宙中有一孤立星系，中心天體周圍有三顆行星，如圖所示。中心天體質(zhì)量遠(yuǎn)大于行星質(zhì)量，不考慮行星之間的萬有引力，三顆行星的運動軌道中，有兩個為圓軌道，半徑分別為，一個為橢圓軌道，半長軸為。在時間內(nèi)，行星、行星與中心天體連線掃過的面積分別為；行星I的速率

7、為，行星在B點的速率為，行星在E點的速率為，行星的速率為，下列說法正確的是( )。A.B.行星與行星的運行周期相等C.行星與行星在P點時的向心加速度大小相等D.9.假設(shè)“嫦娥三號”探月衛(wèi)星到了月球附近，以速度v在月球表面附近做勻速圓周運動，測出運動的周期為T，已知引力常量為G，不計周圍其他天體的影響，則下列說法不正確的是( )A.“嫦娥三號”探月衛(wèi)星的軌道半徑為B.月球的平均密度約為C.“嫦娥三號”探月衛(wèi)星的質(zhì)量約為D.月球表面的重力加速度約為10.雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成,兩恒星在相互引力的作用下,分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動。研究發(fā)現(xiàn),雙星系統(tǒng)演化過程中,兩星的總質(zhì)量、距

8、離和周期均可能發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運動的周期為T,經(jīng)過一段時間演化后,兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍,兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍,則此時圓周運動的周期為( )A. B. C. D. 答案以及解析1.答案：D解析：由,可得,由題意知衛(wèi)星悟空的周期小于地球同步衛(wèi)星的周期,則“悟空”衛(wèi)星的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑,A錯誤；悟空衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的線速度大小為,B錯誤;由可得,由黃金代換公式有,C錯誤:由,可得地球質(zhì)量,則地球平均密度，D正確.2.答案：C解析：本題考查萬有引力定律與運動學(xué)問題的綜合。由題圖讀出，物體上升的最大高度為，上升的時間為，對于上升過程，由，可得，A錯誤；

9、根據(jù)可得，則該行星的質(zhì)量比地球的質(zhì)量小，B錯誤；根據(jù)可得，則，則該行星的第一宇宙速度為，C正確；該物體落到行星表面時的速率為，D錯誤。3.答案：D解析：由開普勒第三定律可知，可知同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運行周期之比為，A項錯誤；由于同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，由可得同步衛(wèi)星與P點的速度之比為，B項錯誤；由解得，量子衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的速度之比為，C項錯誤；量子衛(wèi)星與P點的速度之比為，D項正確。4.答案：D解析：地球同步衛(wèi)星的運動周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，角速度相同，即，根據(jù)關(guān)系式和可知，；人造衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星都圍繞地球轉(zhuǎn)動，它們受到的地球的引力提供向心力，即可得，可見，軌道半徑大的線速度、向加速

10、度和角速度均小，即；繞地球表面附近做圓周運動的人造衛(wèi)星（高度忽略）的線速度就是第一宇宙速度，即，其向心加速度等于重力加速度，即；所以，又因為，所以。由以上分析可見，A、B、C三項錯誤，D項正確。5.答案：C解析：本題考查萬有引力與航天、宇宙速度和衛(wèi)星環(huán)繞。“天問一號”探測器繞火星勻速飛行時，其內(nèi)部儀器處于完全失重狀態(tài)，受力不平衡，故A錯誤；“天問一號”探測器最終繞火星飛行，脫離了地球引力的束縛，最小發(fā)射速度為第二宇宙速度11.2 km/s，但沒有脫離太陽引力的束縛，故其發(fā)射速度要小于第三宇宙速度，故B錯誤；在火星表面與地球表面，探測器的重力分別等于火星與地球?qū)μ綔y器的萬有引力，有，得,則火星表

11、面與地球表面的重力加速度大小之比為，可得火星表面的重力加速度大小為，故C正確；“天問一號”探測器到達(dá)火星附近時，要不斷靠近火星，做向心運動，所以需要不斷減速，故D錯誤。6.答案：C解析：因為經(jīng)過時間t，Z、X和Y第三次在同一直線上，則滿足,即,則，所以,X繞Y做勻速圓周運動時,萬有引力提供向心力，所以，聯(lián)立解得，故選C.7.答案：B解析：沿軌道運動至B點時，需向后噴氣加速才能進(jìn)入軌道，A項錯誤；因在軌道I的半長軸小于軌道的運動半徑，根據(jù)開普勒第三定律可知，沿軌道I運行的周期小于沿軌道運行的周期，B項正確；根據(jù)可知，沿軌道I運行時，在A點的加速度大于在B點的加速度，C項錯誤；根據(jù)開普勒第二定律可知，在軌道I上由A點運行到B點的過程，速度逐漸減小，D項錯誤。8.答案：B解析：行星、行星滿足，據(jù)開普勒第三定律知他們的運行周期相等，令等于一個周期，它們與中心天體連線掃過的面積，橢圓面積小于圓面積，A項錯誤，B項正確；向心加速度為垂直于速度方向的加速度，行星與行星在P點時加速度相等，但行星在該點的向心加速度為此加速度沿P至橢圓圓心方向的分量，小于行星在P點時的加速度，C項錯誤；據(jù)，考慮到I到的變軌過程應(yīng)該在B點加速，有，B到E過程動能向勢能轉(zhuǎn)化，有，考慮到小于在E點能夠繞中心天體勻速圓周運動所需的速度，而，所以有，綜上所述，D項錯誤。9.答案：C解析：A.萬