2023屆高考二輪總復(fù)習(xí)試題物理（適用于老高考新教材）專(zhuān)題分層突破練4萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用Word版含解析

專(zhuān)題分層突破練4萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用A組1.(多選)(2021遼寧卷)2021年2月,我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器天問(wèn)一號(hào)實(shí)現(xiàn)了對(duì)火星的環(huán)繞。若已知該探測(cè)器在近火星圓軌道與在近地球圓軌道運(yùn)動(dòng)的速率之比和周期之比,則可以求出火星與地球的()A.半徑比B.質(zhì)量比C.自轉(zhuǎn)角速度比D.公轉(zhuǎn)軌道半徑比2.(2022山東泰安一模)2021年5月15日7時(shí)18分,天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)定著陸區(qū),我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)取得成功。著陸前探測(cè)器曾經(jīng)在周期為T(mén)的橢圓形停泊軌道繞火星運(yùn)行,此軌道與火星表面的最近距離為d1,最遠(yuǎn)距離為d2。已知火星半徑為R,則火星表面處自由落體加速度為()A.πB.πC.(D.π3.(2022山東卷)“羲和號(hào)”是我國(guó)首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星。如圖所示,該衛(wèi)星圍繞地球的運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道平面與赤道平面接近垂直。衛(wèi)星每天在相同時(shí)刻,沿相同方向經(jīng)過(guò)地球表面A點(diǎn)正上方,恰好繞地球運(yùn)行n圈。已知地球半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T(mén),地球表面重力加速度為g,則“羲和號(hào)”衛(wèi)星軌道距地面高度為()A.gR2T2C.gR2T24.(2022廣東模擬)如圖所示,2021年2月我國(guó)天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器先由地火轉(zhuǎn)移軌道1進(jìn)入火星停泊軌道2,進(jìn)行相關(guān)探測(cè)后進(jìn)入較低的軌道3開(kāi)展科學(xué)探測(cè),則探測(cè)器()A.在軌道2上近火點(diǎn)加速可進(jìn)入軌道3B.在軌道2上近火點(diǎn)的機(jī)械能比遠(yuǎn)火點(diǎn)小C.在軌道1上的運(yùn)行速度不大于第二宇宙速度D.在軌道2與軌道3同一近火點(diǎn)的加速度相等5.(2022海南診斷性測(cè)試)“中國(guó)天眼”是目前世界上口徑最大的單天線(xiàn)射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)。通過(guò)FAST測(cè)量水星與太陽(yáng)的視角θ(水星B、太陽(yáng)S分別與地球A的連線(xiàn)所夾的角),如圖所示。若視角的正弦值最大為a,地球和水星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),則水星與地球的公轉(zhuǎn)周期的比值為()A.3a2BC.a1-a6.我國(guó)的嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)飛行器第一次在月球背面著陸,為此發(fā)射了提供通信中繼服務(wù)的“鵲橋”衛(wèi)星,并定點(diǎn)在如圖所示的地月連線(xiàn)外側(cè)的位置L處的拉格朗日點(diǎn)(拉格朗日點(diǎn)指在兩個(gè)物體引力作用下,能使小物體穩(wěn)定的點(diǎn))。“鵲橋”衛(wèi)星在地球和月球引力的共同作用下,與月球保持相對(duì)靜止一起繞地球運(yùn)動(dòng)?！谤o橋”衛(wèi)星和月球繞地球運(yùn)動(dòng)的加速度大小分別為a1、a2,線(xiàn)速度大小分別為v1、v2,周期分別為T(mén)1、T2,軌道半徑分別為r1、r2,下列關(guān)系正確的是()A.T1<T2B.a1=a2C.v1>v2D.T7.(多選)北京時(shí)間2022年6月5日17時(shí)42分,神舟十四號(hào)載人飛船采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式成功對(duì)接天和核心艙徑向端口。已知天和核心艙做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道離地球表面約400km、周期約為93min,地球的半徑為6370km,引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,根據(jù)這些數(shù)據(jù),下列物理量可以估測(cè)的是()A.天和核心艙的線(xiàn)速度大小B.地球的自轉(zhuǎn)周期C.地球的平均密度D.地球的公轉(zhuǎn)周期B組8.(多選)(2022河南名校大聯(lián)考)2021年12月26日11時(shí)11分,長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火起飛,成功實(shí)施一箭雙星發(fā)射,將資源一號(hào)02E衛(wèi)星和一零一中學(xué)科普小衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。現(xiàn)假設(shè)在火箭到達(dá)預(yù)定軌道后與雙星分離,隨后資源一號(hào)02E衛(wèi)星把科普小衛(wèi)星向后彈射出去(彈射前后兩衛(wèi)星速度方向均不變),使兩顆衛(wèi)星都到達(dá)了與地面有一定高度的預(yù)定軌道。資源一號(hào)02E衛(wèi)星的質(zhì)量大于科普小衛(wèi)星的質(zhì)量,根據(jù)題中的條件,下列說(shuō)法正確的是()A.資源一號(hào)02E衛(wèi)星和科普小衛(wèi)星仍在與火箭分離前的軌道上運(yùn)行B.資源一號(hào)02E衛(wèi)星和科普小衛(wèi)星運(yùn)行速度都小于第一宇宙速度C.剛彈射完畢時(shí),資源一號(hào)02E衛(wèi)星的動(dòng)能大于科普小衛(wèi)星的動(dòng)能D.到達(dá)預(yù)定軌道后,資源一號(hào)02E衛(wèi)星的周期大于科普小衛(wèi)星的周期9.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)繞銀河系中心O處的黑洞做圓周運(yùn)動(dòng)(可視為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)),轉(zhuǎn)一圈大概需要2.2億年,這個(gè)時(shí)間被稱(chēng)為銀河年,而地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈(可視為做勻速圓周運(yùn)動(dòng))僅需要1年。另一恒星S也繞O處做勻速圓周運(yùn)動(dòng),周期約為16年,已知O處離太陽(yáng)的距離約為2.6萬(wàn)光年,太陽(yáng)到地球的距離為1.6×10-6光年,引力常量為G,根據(jù)題給信息可以推斷出()A.恒星S的線(xiàn)速度小于太陽(yáng)的線(xiàn)速度B.黑洞與地球間的質(zhì)量關(guān)系C.恒星S與太陽(yáng)間的質(zhì)量關(guān)系D.恒星S和太陽(yáng)的向心加速度之比10.(多選)(2022四川宜賓二診)2020年11月6日,我國(guó)成功發(fā)射全球首顆6G試驗(yàn)衛(wèi)星,衛(wèi)星的軌道半徑的三次方與其周期的二次方的關(guān)系圖像如圖所示,衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡可視為圓。已知地球半徑為R,引力常量為G,下列說(shuō)法正確的是()A.地球的質(zhì)量為4B.地球表面的重力加速度為4C.繞地球表面運(yùn)行的衛(wèi)星的線(xiàn)速度大小為2πbD.地球的密度為3答案：專(zhuān)題分層突破練4萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用1.AB解析火星探測(cè)器在近火星軌道運(yùn)動(dòng),由萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律有,Gm火mR火2=mv火2R火=mR火2πT火2;火星探測(cè)器在近地球軌道運(yùn)動(dòng),由萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律有,Gm地mR地2=mv地2R地=mR地2πT地2;可以得出m火2.A解析設(shè)與橢圓形停泊軌道周期相同的圓形軌道半徑為r,根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有Gm火mr2=m4π2T2r,橢圓軌道的半長(zhǎng)軸r'滿(mǎn)足2r'=d1+d2+2R,根據(jù)開(kāi)普勒第三定律有r3T2=r3.C解析設(shè)衛(wèi)星運(yùn)行周期為T(mén)0,則T0=Tn,根據(jù)Gm地m(R+h)2=m4π2T02·(4.D解析探測(cè)器在軌道2上近火點(diǎn)減速做近心運(yùn)動(dòng)可進(jìn)入軌道3,A錯(cuò)誤;在軌道2上運(yùn)動(dòng)時(shí),只有引力做功,則機(jī)械能不變,B錯(cuò)誤;在軌道1上的運(yùn)行速度要大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度,C錯(cuò)誤;探測(cè)器在軌道2與軌道3同一近火點(diǎn)只受萬(wàn)有引力,產(chǎn)生的加速度相等,D正確。5.D解析當(dāng)視角最大時(shí),地球和水星的連線(xiàn)恰好與水星的運(yùn)動(dòng)軌跡相切,設(shè)最大視角為θm,根據(jù)幾何關(guān)系有sinθm=rBrA=a,又rA3TA6.C解析鵲橋衛(wèi)星在月球外側(cè)與月球一起繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),與月球保持相對(duì)靜止,故其周期與月球繞地周期相同,A、D錯(cuò)誤;根據(jù)a=rω2=r4π2T2可知,鵲橋衛(wèi)星的軌道半徑大于月球的軌道半徑,故其繞地球運(yùn)動(dòng)的加速度大于月球繞地球運(yùn)動(dòng)的加速度,B錯(cuò)誤;根據(jù)v=rω=r2πT可知7.AC解析由題意可知的已知量為G=6.67×10-11N·m2/kg2,h=400km,T=93min,R=6370km,由萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力有Gm地m(R+h)2=mv2R+h=m2πT2(R+h),解得v=2π(R+h)T;由萬(wàn)有引力公式有Gm地m(R+h)28.BCD解析資源一號(hào)02E衛(wèi)星把科普小衛(wèi)星向后彈射出去,彈射前后兩衛(wèi)星速度方向均不變,由反沖作用可知,資源一號(hào)02E衛(wèi)星的速度大于科普小衛(wèi)星的速度,會(huì)做離心運(yùn)動(dòng),在更高的軌道上運(yùn)動(dòng),科普小衛(wèi)星在較低軌道上運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;因資源一號(hào)02E衛(wèi)星和科普小衛(wèi)星的運(yùn)行軌道半徑都大于地球半徑,由v=Gmr可知資源一號(hào)02E衛(wèi)星和科普小衛(wèi)星運(yùn)行速度都小于第一宇宙速度,B正確;剛彈射完畢時(shí),資源一號(hào)02E衛(wèi)星的質(zhì)量和速度都大于科普小衛(wèi)星,所以資源一號(hào)02E衛(wèi)星的動(dòng)能大于科普小衛(wèi)星的動(dòng)能,C正確;由開(kāi)普勒第三定律