專題05 萬有引力定律與航天（浙江專用）（原卷版）

2021年浙江各地各校及地市好題高三物理試卷分項匯編（浙江專用）專題05萬有引力定律與航天一、單選題1．（2021·浙江省縉云中學高三階段練習）2020年11月24日4時30分，長征五號遙五運載火箭在中國海南文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射，飛行約2200秒后，順利將探月工程嫦娥五號探測器送入預定軌道，開啟中國首次地外天體采樣返回之旅。嫦娥五號飛行軌跡可以簡化為如圖所示，首先進入圓軌道I，在P點進入橢圓軌道II，到達遠地點Q后進入地月轉移軌道，到達月球附近后進入環(huán)月軌道II。圓軌道I的半徑為r1，周期為T1，橢圓軌道II的半長軸為a，周期為T2，環(huán)月軌道II的半徑為r3，周期為T3，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g。忽略地球自轉和太陽引力的影響。下列說法正確的是（）A．B．嫦娥五號在軌道I運行速度等于C．嫦娥五號在軌道I的P點和橢圓軌道II的P點加速度相同D．嫦娥五號在橢圓軌道II的Q點運行速度大于在圓軌道I的運行速度2．（2021·浙江·天略外國語學校模擬預測）2021年8月24日19時15分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丙運載火箭，成功將融合試驗衛(wèi)星星送入預定軌道．“融合試驗衛(wèi)星星”是我國“星網”的首批試驗衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星都將工作于距離地面高度的極地軌道．則這兩顆衛(wèi)星（）A．運行周期一定相同 B．受到地球引力一定相同C．線速度一定相同 D．有可能與地面保持相對靜止3．（2021·浙江·高三開學考試）有一衛(wèi)星在赤道上空軌道半徑為r1的圓形軌道上繞地運行的周期為T，該衛(wèi)星運動方向與地球自轉方向相同，有一天文愛好者在赤道上城市內羅畢（肯尼亞）旅游時通過觀察發(fā)現每二天恰好三次看到衛(wèi)星掠過其正上方。假設某時刻，該衛(wèi)星在A點變軌進入橢圓軌道（如圖），近地點B到地心距離為r2。設衛(wèi)星由A到B運動的時間為t，地球自轉周期為T0，不計空氣阻力，則（）A．T=B．t=C．衛(wèi)星在圖中橢圓軌道由A到B過程中，機械能不斷減小D．衛(wèi)星由圖中圓軌道進入橢圓軌道過程中，機械能不變4．（2021·浙江·模擬預測）據報道，北京時間2020年11月25日22時06分，“嫦娥五號”探測器兩臺發(fā)動機工作約6秒鐘，順利完成第二次軌道修正。在第二次軌道修正后，“嫦娥五號”將進行兩次“近月制動”，完成“太空剎車減速”，被月球捕獲。第一次剎車先進入一個環(huán)月的大橢圓軌道Ⅰ，經過一段時間后，再第二次近月制動，最終才進入高度為的環(huán)月圓軌道Ⅱ，如圖所示。已知月球的半徑為，月球表面的重力加速度為，引力常量為，忽略月球自轉的影響。下列說法正確的是（）A．由題述數據無法求得月球的質量B．月球的平均密度C．“嫦娥五號”在軌道Ⅱ上做圓周運動的角速度D．在軌道Ⅰ、Ⅱ上，相等時間內探測器與月球球心的連線掃過的面積相等5．（2021·浙江·鎮(zhèn)海中學模擬預測）如圖所示，北京時間2021年10月16日神舟十三號載人飛船與在軌飛行的天和核心艙順利實現徑向自主交匯對接構成組合體（還在原軌道上飛行）。此后，航天員王亞平成功出艙作業(yè)，創(chuàng)造了中國航天史上第一個新紀錄，成為中國女航天員太空行走第一人。下列說法正確的是（）A．為實現對接，飛船先運動到空間站軌道下方圓周軌道上合適的位置，然后向后噴氣加速B．對接后構成的組合體質量變大，故環(huán)繞速度變大C．若航天員與連接空間站的安全繩脫離，航天員立刻會高速飛離空間站D．航天員此時處于完全失重狀態(tài)，故不受地球的引力作用6．（2021·浙江·臺州中學高三期中）2020年7月23日12時41分，我國在文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙四運載火箭成功發(fā)射我國首枚火星探測器“天問一號”。發(fā)射后“天問一號”將在地火轉移軌道飛行約7個月后，到達火星附近，通過“剎車”完成火星捕獲，進入環(huán)火軌道，然后進行多次變軌，進入近火圓軌道，最終擇機開展著陸、巡視等任務。如圖為“天問一號”環(huán)繞火星變軌示意圖，已知火星的直徑約為地球的，質量約為地球的，下列說法正確的是（）A．火星表面的重力加速度大于，火星的第一宇宙速度大于7.9km/sB．在文昌航天發(fā)射場發(fā)射“天問一號”的最小發(fā)射速度為7.9km/sC．“天問一號”在軌道3上經過A點的速度大于在軌道1上經過A點的速度D．“天問一號”在軌道2上經過A點的機械能小于在軌道1上經過B點的機械能7．（2021·浙江寧波·一模）2021年2月，執(zhí)行我國火星探測任務的“天問一號”探測器在成功實施三次近火制動后，進入與火星表面的最近距離約為，最遠距離為的橢圓形停泊軌道，探測器在該軌道運行周期與半徑為圓形軌道的周期相同，約為。已知火星半徑約為，則火星表面處自由落體的加速度大小約為（）A． B． C． D．8．（2021·浙江紹興·模擬預測）2021年9月17日12時許，北京航天飛行控制中心通過指令成功將神舟十二號載人飛船軌道艙與返回艙分離。17日13時許，中國宇航員聶海勝、劉伯明、湯洪波順利返回地球。若已知地球半徑R=6400km。飛船軌道艙運行在離地高度400km的圓軌道上。下列說法正確的是（）A．軌道艙的向心加速度a=9.8m/s2B．軌道艙的運行速度為v=8.0×103m/sC．軌道艙的圓周運動周期約為T=5.5×103sD．軌道艙運行角速度小于地球同步衛(wèi)星（離地高度約為36000km）運行角速度9．（2021·浙江麗水·高三期中）2021年6月17日，神舟十二號飛船載著三名宇航員與軌道高度約為430的天和核心艙完成對接。天和核心艙繞地球的運動可視為勻速圓周運動，下列說法正確的是（）A．天和核心艙的運行速度大于7.9 B．天和核心艙的運行周期小于24hC．天和核心艙的加速度大于9.8 D．天和核心艙受到的合力恒定10．（2021·浙江·高三開學考試）2021年6月17日上午9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，12分鐘后船箭分離，飛船進入預定軌道。此后，飛船繞地飛行三圈，每繞飛半圈變軌一次以提升高度，于當日15時54分采用自主快速交會對接模式，成功對接于天和核心艙的前向端口，與此前已對接的天舟二號貨運飛船一起構成三艙（船）組合體（如圖所示）以下說法正確的是（）A．船箭分離后，飛船繞地飛行三圈，后一圈比前一圈用時少B．神舟十二號載人飛船的6次變軌都是通過點火加速實現C．三艙（船）組合體的運行速度介于和D．三艙（船）組合體的加速度比對接前的二艙（船）組合體的加速度大11．（2021·浙江·一模）2020年7月22日，中國火星探測工程正式對外發(fā)布“中國首次火星探測任務宇宙飛船‘天問一號’著陸平臺和火星車”。飛船“天問一號”從地球上發(fā)射到與火星會合，運動軌跡如圖中虛線橢圓所示。飛向火星過程中，太陽對“天問一號”的引力遠大于地球和火星對它的吸引力。下列說法正確的是（）A．與火星會合前，“天問一號”的加速度小于火星公轉的向心加速度B．“天問一號”在無動力飛向火星的過程中，引力勢能增大，動能減少，機械能守恒C．“天問一號”橢圓運動的周期小于地球公轉的周期D．“天問一號”在地球上的發(fā)射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間12．（2021·浙江·模擬預測）1798年，卡文迪許測出萬有引力常量G，因此他被稱為“能夠稱出地球質量的人”。若已知引力常量為G，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R，地球自轉的時間為，地球公轉的時間為，地球中心到月球中心的距離為，地球中心到太陽中心的距離為，則下列說法正確的是（）A．借助上述數據能夠計算出地球的質量，月球的密度B．太陽的質量為C．地球的密度為D．在地球的各地測量地球的密度是一樣13．（2021·浙江金華·一模）2021年5月15日“天問一號”探測器成功著陸火星。下圖為“天問一號”探測器經過多次變軌后登陸火星的理想軌跡示意圖，其中軌道I、III為橢圓，軌道II為圓，不計探測器變軌時質量的變化，下列說法正確的是（）A．在軌道III的運行周期大于在軌道II的運行周期B．在軌道Ⅱ上的速度小于火星的“第一宇宙速度”C．在軌道I上O點的加速度小于軌道Ⅱ上O點的加速度D．在軌道III上，O點的速度大于軌道III上Q點的速度14．（2021·浙江·模擬預測）2021年2月10日晚，中國首次火星探測任務天問一號探測器實施近火捕獲制動，環(huán)繞器3000N軌控發(fā)動機點火工作約15分鐘，探測器順利進入近火點高度約400km，傾角約10的大橢圓環(huán)火軌道，成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星?，F已知火星的半徑約為3400km，引力常量G=，火星質量約為kg，則該火星探測器的運行速度約為（）A．m/s B．m/s C．m/s D．m/s15．（2021·浙江·安吉縣高級中學模擬預測）2021年4月29日11時23分，“長征五號B”遙二火箭在海南文昌航天發(fā)射場點火升空，將載人航天工程空間站“天和核心艙”精準送入預定軌道?！疤旌秃诵呐摗钡倪\行軌道為橢圓軌道，其近地點M和遠地點N離開地面的高度分別為439km和2384km，則“天和核心艙”運行過程中（）A．在M點的加速度小于N點的加速度B．在M點的速度小于N點的速度C．從M點運動到N點的過程中動能逐漸減小D．從M點運動到N點的過程中機械能逐漸增大16．（2021·浙江浙江·高三期中）在星球A表面上將一小物體P豎直向上拋出，P的速度二次方與位移x的關系如圖中實線所示。在另一星球B表面上用另一小物塊Q完成同樣的過程，Q的關系如圖中虛線所示。已知A的半徑是B半徑的，若兩星球均為質量均勻分布的球體。兩星球上均沒有空氣，不考慮兩星球的自轉，則（）A．星球A的第一宇宙速度是星球B的第一宇宙速度的倍B．星球A的第一宇宙速度是星球B的第一宇宙速度的倍C．星球A表面的重力加速度是星球B表面重力加速度的8倍D．星球A表面的重力加速度是星球B表面重力加速度的17．（2021·浙江嵊州·三模）2020年12月17號，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品在內蒙古四子王旗預定區(qū)域安全著陸，至此嫦娥五號圓滿完成了首次月球采樣返回任務。嫦娥五號由軌道器、返回器、著陸器和上升器等多個部分組成，從月球返回地球的過程為：上升器起飛，進入環(huán)月軌道①，經過轉移軌道②，與停留在軌道③上的軌道器對接后進行樣品轉移，接著軌道器返回地球，最后返回艙與軌道器分離著陸地球。在這個過程中，下列說法正確的是（）A．上升器發(fā)射速度必須大于7.9km/s才能離開月球返回地球B．從軌道1轉移到軌道2時上升器的噴火方向與運動方向相反C．軌道器在軌道③的運行速度大于上升器在軌道①的運行速度D．上升器可以在軌道③上加速追上軌道器進行對接18．（2021·浙江溫州·三模）地球的公轉軌道接近圓，但哈雷彗星的公轉軌道則是一個非常扁的橢圓。哈雷彗星最近出現的時間是1986年，預測下次飛近地球將在2061年。地球的公轉半徑為r1、線速度大小為v1、加速度大小為a1，在遠日點與太陽中心的距離地球為r2、線速度大小為v2、加速度大小為a2。則下列關系式正確的是（）A． B． C． D．19．（2021·浙江臺州·二模）2020年7月23日，中國首個火星探測器“天問一號”成功升空，要一次性完成“繞、落、巡”三大任務。進入任務使命軌道，開展對火星全球環(huán)繞探測，同時為著陸巡視器開展中繼通訊，接著，著陸巡視器進入火星大氣后，通過氣動外形減速、降落傘減速、反推發(fā)動機動力減速、多級減速、著陸反沖后，軟著陸在火星表面。若“天問一號”被火星捕獲后，某階段進入環(huán)繞火星的橢圓軌道Ⅰ上運行，在“近火點”A制動后，后來進入軌道Ⅱ繞火星做勻速圓周運動?！疤靻栆惶枴痹谲壍愧裆系倪\行周期為，經過點A時的速率為，在軌道Ⅱ上運行的周期為，軌道半徑為R，運行速率為。已知火星質量為M，萬有引力常量為G，則（）A．， B．，C．， D．，20．（2021·浙江柯橋·二模）“嫦娥奔月”非神話，“破壁飛天”化玉娥?！叭f戶”精魂佑火箭，屈原“天問”下長河。2020年7月23日12時41分，文昌航天發(fā)射場上，長征五號遙四運載火箭成功將“天問一號”火星探測器順利送入環(huán)火星軌道。“天問一號”的發(fā)射開辟了我國航天史上的新紀元，若已知火星與地球的質量之比約為1：10，半徑之比約為1：2，假設“天問一號”在靠近火星表面繞火星做勻速圓周運動，則關于“天問一號”下列說法正確的是（）A．“天問一號”的發(fā)射速度大于16.7km/sB．天問一號”在“近火軌道”繞火星運動的速度約為地球第一宇宙速度的倍C．“天問一號”在火星表面受到的重力約為地球表面受到重力的D．“天問一號”繞火星運動的周期為繞地球運動最小周期的倍21．（2021·浙江柯橋·二模）“金星凌日”是一種比較罕見的天文現象，指某一時刻地球、金星、太陽在一條直線上，這時從地球上可以看到金星就像一個小黑點一樣在太陽表面緩慢移動，如圖所示，下列說法正確的是（）A．金星凌日時，地球在金星和太陽之間，B．觀測金星凌日時，可以把太陽看成質點C．觀測金星凌日時，以太陽為參考系D．金星與地球繞太陽公轉的角速度相同22．（2021·浙江杭州·二模）現有沿著圓軌道繞地球運行的兩個衛(wèi)星，它們離地的高度分別是h1和h2，繞地球運行線速度大小分別是v1和v2，周期分別是T1和T2，地球半徑是R，已知0<h1<h2，下列關系式一定成立的是（）A． B．C． D．23．（2021·浙江浙江·高二期中）2021年1月20日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將地球同步衛(wèi)星天通一號03星發(fā)射升空，標志著我國首個衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)建設取得重要進展，關于該衛(wèi)星下列說法正確的是（）A．運行速率在7.9km/s至11.2km/s之間B．運行速度大于近地衛(wèi)星的運行速度C．角速度比月球繞地球運行的角速度小D．向心加速度比月球繞地球的向心加速度大24．（2021·浙江·模擬預測）2020年6月23日，北斗三號最后一顆全球組網衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空。標志著我國北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)星座部署完成。北斗系統(tǒng)空間段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星（記為衛(wèi)星）、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星（記為衛(wèi)星）和中圓地球軌道衛(wèi)星（記為衛(wèi)星）等組成，衛(wèi)星的軌道高度都低于衛(wèi)星的。關于這些衛(wèi)星以下說法正確的是（）A．質量相等的、衛(wèi)星，衛(wèi)星的動能較大B．衛(wèi)星的周期與衛(wèi)星的不相等C．衛(wèi)星運行的角速度大于衛(wèi)星的D．衛(wèi)星與衛(wèi)星受到的地球的引力相等25．（2021·浙江·模擬預測）若宇宙中某球形星體的半徑是地球半徑的3倍，圍繞該星體做圓周運動的衛(wèi)星的最小周期是地球近地衛(wèi)星周期的2倍。若一跳高運動員在地球上能跳起的最大高度為，則在該星球上能跳起的最大高度為（）A． B． C． D．26．（2021·浙江·模擬預測）2020年諾貝爾物理學獎授予對黑洞的研究和觀測作出貢獻的三位科學家?？茖W家團隊經過數十年對銀河系中心人馬座的觀測，發(fā)現數十顆恒星以極不尋常的軌道圍繞銀河系中心運行，以此推測銀河系中心存在一個超大質量黑洞。恒星運行軌道為橢圓，黑洞位于橢圓軌道的一個焦點上，恒星繞黑洞運行一周需要16年，離黑洞中心的最近距離為120天文單位，橢圓軌道半長軸長為970天文單位（設地球繞太陽做圓周運動的軌道半徑為1天文單位），恒星最大運行速度約為。假設黑洞對其周圍的恒星的引力作用也遵循萬有引力定律，不考慮恒星之間的相互作用。下列推測合理的是（）A．恒星最小運行速度約為B．黑洞質量約為太陽質量的200萬到300萬倍C．可以推測出恒星的質量D．恒星運行的最大加速度小于地球繞太陽運行的加速度27．（2021·浙江·高三開學考試）2020年7月23日12時4，我國長征五號遙四運載火箭將“天問一號”探測器發(fā)射升空并成功送入預定軌道，開啟火星探測之旅。按計劃“天問一號”在到達火星附近后要一次性完成環(huán)繞、著陸、巡視探測的目標。已知地球的質量約為火星質量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，地球表面的重力加速度為g＝10m/s2，則（）A．火星的第一宇宙速度約1.6km/sB．火星表面的重力加速度約為4m/s2C．探測器在火星表面附近降落著陸過程中機械能不變D．火星探測器從火星停泊軌道變軌進入科學探測軌道需要點火加速28．（2021·浙江·三模）如圖所示是衛(wèi)星繞不同行星在不同軌道上運動的圖像，其中T為衛(wèi)星的周期，r為衛(wèi)星的軌道半徑。衛(wèi)星M繞行星P運動的圖線是a，衛(wèi)星N繞行星Q運動的圖線是b，若衛(wèi)星繞行星的運動可以看成勻速圓周運動，則（）A．直線a的斜率與行星P質量有關B．行星P的質量大于行星Q的質量C．衛(wèi)星M在1處的向心加速度小于在2處的向心加速度D．衛(wèi)星M在2處的向心加速度小于衛(wèi)星N在3處的向心加速度29．（2021·浙江舟山·高二期末）“天問一號”探測器需要通過霍曼轉移軌道從地球發(fā)送到火星，地球軌道和火星軌道看成圓形軌道，此時霍曼轉移軌道是一個近日點M和遠日點P都與地球軌道、火星軌道相切的橢圓軌道（如圖所示）。在近日點短暫點火后“天問一號”進入霍曼轉移軌道，接著“天問一號”沿著這個軌道直至抵達遠日點，然后再次點火進入火星軌道。已知萬有引力常量為G，太陽質量為m，地球軌道和火星軌道半徑分別為r