專題03 萬有引力-2021年高考北京市高三下學(xué)期4月一模物理試題匯編

1、2021 年高考北京市高三下學(xué)期 4 月一模物理試題匯編專題 03 萬有引與航天（2021京房區(qū)三學(xué) 4 月一模2020 年 11 月 28 日晚間，嫦娥五號探測器經(jīng)過四天多的奔月飛行，成功實施第一次近月制動，完太空剎車減被月球獲。順利進入一個近月點為 的月大橢圓軌道 ，經(jīng)過一段時間后，嫦娥五號測器再次制動，最終進入圓軌道 環(huán)月球運動，如圖 2 所。 則A測在軌行的周期大于軌道 II 上行周期B探測器在軌行時機械能等于在軌道 上行時的機械能C探測器沿軌 P 點的速度小于沿軌道 II 經(jīng) 點速度D測沿軌道 經(jīng) 點加速度小于沿軌道 II 經(jīng) P 點加速度【答案A【解析】根據(jù)開普勒第三定律可知，半長

2、軸越長，則周期越大，而軌I 半長軸大于軌道 II，故探測 器在軌道行周期大于在軌道 II 上行的周期，選項 A 正；探測器在軌行需要通過制動才變成軌道 II，故探測器在軌時的機械能大于在軌道 II 上行時的機械能，選項 錯；探測器在二軌道切點處的加速度是相等的為它受到的萬有引力相等根據(jù) vr 可，沿軌 過 P 點半徑大一些故軌 P 點速大于于沿軌道 經(jīng) 點速度，選項 C 錯；探測器沿軌道 I 經(jīng) 點的加速度等于沿軌道 過 P 點加速度，因為 F，項 D 錯。1 2 i i1 1 2 i i1 i 1 i 1 1 2 2i i（2021京西區(qū)三學(xué) 4 月模地剛誕生時自轉(zhuǎn)周期約是 時，因為受到月球

3、潮汐的影響，自轉(zhuǎn)在持續(xù)減速，現(xiàn)在地球自轉(zhuǎn)周期是 小時。與此同時，在數(shù)年、數(shù)十年的時間內(nèi)，由于地球板塊的運動、地殼的收縮、海洋、大氣等一些復(fù)雜因素以及人類活動的影響，地球的自轉(zhuǎn)周期會生毫秒級 別的微小波動。科學(xué)研究指出，若不考慮月球的影響地球的總質(zhì)量不變的情況下，地球上的所有物質(zhì)滿足 r 2+m r 2 r = 常量，其中 、 、 m 表示地球各部分的質(zhì)量r r 、 r 為地球各部分到地軸的距離， 地球自轉(zhuǎn)的角速度，如圖所示。根據(jù)以上信息，結(jié)合所學(xué)，判斷下列說法正確的是miriBAA月球潮汐的影響使地球自轉(zhuǎn)的角速度變大B若地球自轉(zhuǎn)變慢，地球赤道處的重力加速度會變小C僅考慮 A 處冰川融化，質(zhì)心下

4、降，會使地球自轉(zhuǎn)周期變小D僅慮 B 處塊赤道漂移，會使地球自轉(zhuǎn)周期變小【答案C【解析】由題意可知，因為受到月球潮汐的影響，地球的自轉(zhuǎn)在持續(xù)減速，說明月球潮汐影響地球 自轉(zhuǎn)的角速度，使它變變小了，選項 A 錯誤；對于赤道處的物體來說有力與支持力的合力提供向心力 - 因為重力 G=F - ， 萬有引力是不變的，而赤道處的物體的向心力會隨地球自轉(zhuǎn)變慢而減小，故重力會變大，重力速度也會 變大，選項 B 錯；若僅考慮 A 處冰川融化質(zhì)下降為地球上所有的物質(zhì)滿足 r 2+ m r 2+ m r 2=常量； 而質(zhì)心下降，說明 變，則地球自轉(zhuǎn)的角速度 會大，自轉(zhuǎn)的周期變小，選項 C 正；若僅考慮 B 處板塊向

5、赤道漂移，說明 在大，則 會小，周期會變大，選項 錯誤。（2021京西區(qū)三學(xué)期 4 月一模2020 年 月 31 日上午，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通，并為全球提供服務(wù)。北斗三號系統(tǒng)由 24 顆中圓地球軌道衛(wèi)星3 顆球靜止軌道衛(wèi)星和 3 顆斜地球同步軌道衛(wèi)星組成。其中，中圓地球軌道衛(wèi)星距地面高度約.2104 為 3.610km，它們都繞地球做近似的勻速周運動。則km地球靜止軌道衛(wèi)星距地面高度約A中圓地球軌道衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度B地球靜止軌道衛(wèi)星的加速度大于 9.8m/sC圓地球軌道衛(wèi)星的周期大于地球靜止軌道衛(wèi)星的周期D圓球軌道衛(wèi)星的角速度大于地球靜止軌道衛(wèi)星的角速度【答案D【解析

6、】我們對兩個星作一下對比，發(fā)現(xiàn)中圓軌道的衛(wèi)星半徑小，同步軌道的衛(wèi)星半徑大；而一宇宙速度的衛(wèi)星的半徑等于地球的半徑據(jù)高軌低大周期”規(guī)律可知中圓地球軌道衛(wèi)星的運行度 小于第一宇宙速度，選項 A 錯；由于做環(huán)繞地球運動的衛(wèi)星的向心加速度是 9.8m/s2，而同步軌道衛(wèi)星的高度比它要高很多，所以地球靜止軌道衛(wèi)星的加速度小于 2，選項 錯誤；因為中圓與靜止軌道相比較，中圓的半徑小，所以它的周期小，角速度大，選項 C 錯誤， 正；（2021京豐區(qū)三學(xué) 4 月模）了對大氣二氧化碳進行全天時、高精度監(jiān)測，我國研制的全球首顆搭載主動激光雷達的大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星 2021 年 7 月廠待發(fā)射地同步軌衛(wèi)中衛(wèi)星 ）不同

7、，大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星（圖中衛(wèi)星 2是軌道平面與赤道平面夾角接近 90衛(wèi)星，一天內(nèi)環(huán) 繞地球飛 14 圈下列說法正確的是A.衛(wèi) 的速度大于衛(wèi)星 速度B.星 的期大于衛(wèi)星 1 的期C.星 的心加速度小于衛(wèi)星 的心加速度D.衛(wèi) 所處軌道的重力加速度等于衛(wèi)星 1 所軌道的重力加速度【答案A【解析因地球同步衛(wèi)（衛(wèi) 1的周期是 24而氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)（衛(wèi)星 的周期是 24h/14，可見衛(wèi)星 2 的周期小，角速度大其線速度也大，滿足“低軌高速小周期”的規(guī)律，故選項 A 正， 錯 誤；因為衛(wèi)星 2 離球近一些，故它向心加速度大于衛(wèi)星 的心加速度，選項 錯誤；由于兩個衛(wèi)星的半徑不相同，所以衛(wèi)星 2 所軌道的重力加速度

8、大于衛(wèi)星 1 所處軌道的重力加速度，選項 錯誤。北市景區(qū)三學(xué)期 月一） 年 12 月 3 日嫦娥五號上升器攜帶月壤樣品成功回到預(yù)定環(huán)月軌道，這是我國首次實現(xiàn)地外天體起飛。環(huán)月軌道可以近似為圓軌道，已知軌道半，月球 質(zhì)量為 ，引力常量為 。則上升器在環(huán)月軌道運行的速度為Ar BrCr Dr【答案】【解析因為 F 故 GMm r r所上升器在環(huán)月軌道運行的度為 v= 選 正。 r（2021北京市淀高下期 4 月模）2020 年 月 日凌晨，嫦娥五號返回器我國內(nèi)蒙古中部四子王旗著陸場成功著陸，這一事件標(biāo)志著我國首次月球采樣任務(wù)取得圓滿成功。此次任務(wù)，為了節(jié)省燃料、保證返回器的安全，也為之后的載人登月

9、返回做準備，返回器采用了半彈道跳躍返回式，具體而言就是返回器先后經(jīng)歷兩次再入”利大氣層減速返回器第一次再入過程中除受到大氣阻力外還會受到垂直速度方向的大氣升力作用，使其能再次跳躍到距地面高度 以上的大氣層，做一段跳躍飛行后，又再次進入距地面高度 以的大氣層，使再入速度達到安全著陸的要求。這一返回過程如圖 所示。若不考慮返回器飛中質(zhì)量的變化，從以上給出的信息，可以判斷下列說法中正確的是A 若沒有大氣層的減速作用，返回器返回著陸點時的速度等于第一宇宙速度k k B返回器在第一次再入段，經(jīng)過軌道最低點前已開始減速C回器在第一次再入段，經(jīng)過軌道最低點時所受大氣升力與萬有引力大小相等D返回器從第一次再入

10、至著陸過程中與大氣摩擦產(chǎn)生的熱量等于其第一再入時的動能【答案B【解析】因為第一宇宙速度是繞地球的環(huán)繞速度，若沒有大氣層的減速作用，返回器返回時，力做正功，它的速度增大，它的速度也可能大于第一宇宙速度，速度大之所以落地面上了，是因為回器的方 向是指向地球的，選項 誤；由于大氣的阻力與速度的方向是相反的，起減速的作用，而還有一個垂直速度方向的大氣升力它是改變運動方向的，返回器第一次再進入時段過軌道最低點前重做正功，阻力做負功，升力不做功，故是不是開始減速了，需要知道重力做的功與阻力做功的關(guān)系，二者的關(guān)系不好直接判斷，但我們可以通過第一次再入階段時指定回器受到的合力情況判斷，由軌跡可知，此時它受到的

11、合力是向上，該力與它的位移方向夾角大于 90 度故合力對它做負功，如圖所示，所以其速度是減小的，選項 B 正確；F合x返回器在第一次再入段經(jīng)過軌最低點時相當(dāng)于做圓周運動的一部分時要向上的向心力， 即升力要大于重力才可以，故升力與萬有引力不相等，選項 C 錯誤；利用能量守恒可知，設(shè)著陸點返回器的速度為 0，返回器在第一次再入至著陸過程中mh+E =Q，返回器與大氣層摩擦而產(chǎn)生的熱量不等于其第一次再入時的動能，而是大于這個動能，故選項D 錯誤。（2021京門溝高下期 4 月一）國家航天局消息，北京時間 2020 年 月 12 日嫦娥五號軌道器和返回器組合體實施了第一次月地轉(zhuǎn)移。如圖所示，組合體自近

12、月點由圓軌道變?yōu)閳A軌道，開啟了回家之旅。以下說法正確是（ ）的A. 組體在近月點減速，從而變?yōu)闄E圓軌道B. 組體在近月點加速，從而變?yōu)闄E圓軌道C. 組體在橢圓軌道運行過程中，近月點的線速度小于遠月點的線速度D. 組體在橢圓軌道運行過程中，近月點的加速度小于遠月點的加速度【答案B【解析】組合體在近月點如果減速，則會從橢圓軌道變?yōu)閳A軌道，如果加速，則會從圓軌道變橢圓軌道，因為近月點的加速度是不變的，根據(jù) a=錯誤， 確； 可得，橢圓的半徑大，則需要的速度也會較大，選項 根據(jù)開普勒第二定律面積定律的推論可知，組合體在橢圓軌道運行過程中，近月點的線速度大遠月點的線速度，選項 C 錯；組合體在橢圓軌道運

13、行過程中，近月點的加速度大于遠月點的加速度，選項 D 錯誤。（2021京海區(qū)三學(xué)期練） 年 12 月 17 日晨，嫦娥五號返回器在我國內(nèi)蒙古中部四子王旗著陸場成功著陸，這一事件標(biāo)志著我國首次月球采樣任務(wù)取得圓滿成功。此次任務(wù)，為了節(jié)省燃料、保證返回器的安全，也為之后的載人登月返回做準備，返回器采用了半彈道跳躍返回式，具體而言就是返回器先后經(jīng)歷兩次“再入段”，利用大氣層減速。返回器第一次再入過程中，除受大氣阻力外還會受到垂直速度方向的大氣升力作用，使其能再次跳躍到距地面高度 20km 以的大氣層，做一段跳躍飛行后，又再次進入距地面高度 120km 以的大氣層，使再入速度達到安全著陸的要求。這一返

14、回過程如圖所示若考慮返回器飛行質(zhì)量的變化以上給出的信息可以判斷下列說法中正確的 ）A. 若有大氣層的減速作用，返回器返回著陸點時的速度等于第一宇宙速度B. 返器在第一次再入段，經(jīng)過軌道最低點前已開始減速C. 返器在第一次再入段，經(jīng)過軌道最低點時所受大氣升力與萬有引力大小相等D. 返器從第一次再入至著陸過程中與大氣摩擦產(chǎn)生的熱量等于其第一次再入時的動能【答案】【解析】A沒大氣層的減速作用，當(dāng)返回器帶著月壤，從 38 萬里遠的月球馳電掣般向地球飛來，這時它的飛行速度接近每秒 11 公的二宇宙速度器回著陸點時的速度大于第一宇宙速度 A 錯；B返回器在第一次再入段，由于受到大氣的阻力以及垂直速度方向的

15、大氣升力作用，經(jīng)過軌道最低點前已 開始減速，選項 B 正；C返回器在第一次再入段，經(jīng)過軌道最低點時，由于有向上的加速度，則根據(jù)F =m 引可知F = 引即所受大氣升力大于萬有引力大小，選項 錯； 2r 2rD返器著陸時還具有一定的速度從第一次再入至著陸過程中與大氣摩擦產(chǎn)生的熱量小于其第一次再 入時的動能，選項 D 錯誤。故選 B（2021京石山高下期 月一）有引力定律清楚地向人們揭示，復(fù)雜運動藏著簡潔的科學(xué)規(guī)律；它明確地向人們宣告，天上和地上的物體都遵循著完全相同的科學(xué)法則；它可以算兩個質(zhì)點間的萬有引力，或球體之間的萬有引力。已知地球的質(zhì)量M視為質(zhì)量分布均勻的球體，半徑為 R引 力常量為 G。

16、RL （）考慮地的自轉(zhuǎn)，求地球表面附近的重力加速度大小。（）知質(zhì)量布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零。求深度為 d 的井底部的重力加速度大小。（）影流地球中的人們住在“地下城“地下城”建在半徑為 的巨大空腔中，空腔與地球表面相切，如圖所示O 和 O分別為地球和空腔的球心，地球表面上空某處 P 離地球表面的距離為 H， 空腔內(nèi)另一處 Q 與心 的離為 ，、和 O 在一直線上。對于質(zhì)量為 m 的，求在 P 處受到地球的萬有引力大小；在 Q 處到地球萬有引力大小。【答案 g GM ( R ） g GMm r ） F ( R H ) ( r H ) R ； F GMm ) ?！窘馕?分）考慮地球的自轉(zhuǎn)，

17、在地球表面附近 Mm mg 2 分解得g GM （ 分）（）地球平密度為 ， M 43 r 2 3 2 2 r 2 3 2 2 在礦井底部 m ( R ) ， M 43R )深度為 d 的礦井底部的重力加速度大小 ( （ 分（）質(zhì)量為 的在 P 處到地球的萬有引力大小F GM m ( R H ) ( r ) ，其中 4 解得 GMm GMm r ( R H ) ( r H ) （ 分質(zhì)量為 m 的在 Q 處到地球的萬有引力大小F GM m ( ) L ) ，其中 M 4R L) ， 3解得 F GMm ) （ 分北京朝區(qū)三學(xué) 4 月一） 年 月 日 19 時 52 分我國首次火星探測任天問一號探器實施近火捕獲