新高考物理一輪復習單元檢測專題05　萬有引力與宇宙航行（原卷版）

專題05萬有引力與宇宙航行質(zhì)量檢測卷（時間：90分鐘分值：100分）一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每個題目只有一個選項符合要求，選對得4分，選錯得0分。1．（2022·天津三中模擬預測）18世紀，數(shù)學家莫佩爾蒂和哲學家伏爾泰，曾設想“穿透”地球：假設能夠沿著地球兩極連線開鑿一條沿著地軸的隧道貫穿地球，一個人可以從北極入口由靜止自由落入隧道中，忽略一切阻力，此人可以從南極出口飛出,則以下說法正確的是（已知此人的質(zhì)量m=50kg；地球表面處重力加速度g取10m/s2；地球半徑R=6.4×106m；假設地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體，均勻球殼對殼內(nèi)任一點處的質(zhì)點合引力為零）（

）A．人在下落過程中，受到的萬有引力與到地心的距離成反比B．人與地球構(gòu)成的系統(tǒng)，由于重力發(fā)生變化，故機械能不守恒C．當人下落經(jīng)過距地心SKIPIF1<0瞬間，人的瞬時速度大小為4×103m/sD．人從北極開始下落，直到經(jīng)過地心的過程中,萬有引力對人做功W=1.6×109J2．（2022·天津和平·三模）我國“天琴二號”衛(wèi)星預計將于2025年前后發(fā)射，屆時將提升我國應對全球氣候變化的能力，達到國際先進水平?！疤烨俣枴毙l(wèi)星將在距離地球表面約400km的圓形軌道上繞地球運行，已知地球同步靜止軌道衛(wèi)星離地面的高度約為地球半徑的6倍，地球半徑約為6400km，則（）A．“天琴二號”衛(wèi)星運行的速度大于第一宇宙速度B．“天琴二號”衛(wèi)星在發(fā)射過程中始終處于失重狀態(tài)C．利用以上數(shù)據(jù)可以求出“天琴二號”的運行周期D．利用以上數(shù)據(jù)可以求出“天琴二號”受到的萬有引力3．（2022·湖北省孝感市第一高級中學模擬預測）2022年4月13日，神舟十三號飛船在歷經(jīng)了183天的太空航行之后，成功返回地球，創(chuàng)下了中國載人航天空間站任務飛行時間最長、任務項目最多的紀錄。神舟十三號此行的主要任務之一是進入太空并與天宮空間站進行對接，飛船的運動可簡化為如圖所示的情境，圓形軌道2為天宮空間站運行軌道，橢圓軌道1為載人飛船運行軌道，兩軌道相切于P點，Q點在地面附近，是軌道1的近地點，則下列判斷正確的是（）A．載人飛船可在到達軌道2后不斷加速追上空間站實現(xiàn)對接B．載人飛船在軌道1上P點的加速度等于空間站在軌道2上P點的加速度C．載人飛船在軌道1上經(jīng)過Q點時的速度等于7.9km/sD．載人飛船從Q點向P點運動過程中，萬有引力不做功4．（2022·湖北·恩施土家族苗族高中二模）人類首次發(fā)現(xiàn)的引力波來源于距地球之外SKIPIF1<0億光年的兩個黑洞互相繞轉(zhuǎn)最后合并的過程。設兩個黑洞SKIPIF1<0、SKIPIF1<0繞其連線上的SKIPIF1<0點做勻速圓周運動，黑洞SKIPIF1<0的質(zhì)量大于黑洞SKIPIF1<0的質(zhì)量，萬有引力常量為SKIPIF1<0，則（）A．黑洞SKIPIF1<0的軌道半徑大于黑洞SKIPIF1<0的軌道半徑B．黑洞SKIPIF1<0的線速度一定大于黑洞SKIPIF1<0的線速度C．若兩個黑洞間的距離為SKIPIF1<0，其運動周期為SKIPIF1<0，則兩個黑洞的總質(zhì)量為SKIPIF1<0D．隨著兩個黑洞間的距離SKIPIF1<0減小，其運動角速度減小5．（2022·貴州·貴陽市白云區(qū)第二高級中學高二期末）目前，我國處于空間站任務的關(guān)鍵技術(shù)驗證階段，將正式進入空間站建造階段。預計2022年底轉(zhuǎn)入空間站運營階段，航天員輪換期間將會最多有6名航天員同時在軌?？臻g站核心艙繞地球運行的軌道可視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地球半徑的SKIPIF1<0（低于同步衛(wèi)星軌道高度）。下列說法正確的是（）A．核心艙在軌道上運行的速度大于7.9km/sB．核心艙在軌道上運行的周期小于24hC．核心艙進入軌道后運行的加速度小于月球繞地球運行時的加速度D．后續(xù)加掛實驗艙后，由于空間站質(zhì)量增大，其軌道半徑將變小6．（2022·廣東實驗中學高一期末）屈原在長詩《天問》中發(fā)出了“日月安屬?列星安陳?”的曠世之問，這也是中國首次火星探測工程“天問一號”名字的來源。“天問一號”探測器的發(fā)射時間要求很苛刻，必須在每次地球與火星會合之前的幾個月、火星相對于太陽的位置領(lǐng)先于地球特定角度的時候出發(fā)?；鹦桥c地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽近似做勻速圓周運動。如圖所示，不考慮火星與地球的自轉(zhuǎn)，且假設火星和地球的軌道平面在同一個平面上，相關(guān)數(shù)據(jù)見下表，則根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可知（）質(zhì)量半徑繞太陽做圓周運動的周期地球MR1年火星約0.1M約0.5R約1.9年A．在火星表面附近發(fā)射飛行器的速度至少為7.9km/sB．地球與火星從第1次會合到第2次會合的時間約為2.1年C．火星到太陽的距離約為地球到太陽的距離的1.9倍D．火星表面的重力加速度與地球表面的重力加速度之比約為3：57．（2022·陜西·周至縣第四中學高一期末）2021年6月3日，風云四號衛(wèi)星在中國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。若風云四號衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，周期為T，離地高度為h，已知地球半徑為R，萬有引力常量為G，則（）A．衛(wèi)星的運行速度為2πRTB．地球表面的重力加速度為SKIPIF1<0C．地球的質(zhì)量為SKIPIF1<0D．地球的第一宇宙速度為SKIPIF1<08．（2022·山東·模擬預測）我國的航天事業(yè)正飛速發(fā)展，“天宮”空間站正環(huán)繞地球運行，“天問一號”環(huán)繞器正環(huán)繞火星運行。假設它們都是圓形軌道運行，地球與火星質(zhì)量之比為p，“天宮”空間站與“天問一號”環(huán)繞器的軌道半徑之比為k?！疤鞂m”空間站與“天問一號”環(huán)繞器的（）A．運行周期之比為SKIPIF1<0 B．加速度之比為pk2C．動能之比為SKIPIF1<0 D．運行速度之比為SKIPIF1<0二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求。全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．（2022·天津·模擬預測）我國的“神舟十三號”載人飛船與“天宮空間站”成功對接，順利完成任務。假定對接前，“天宮空間站”在如圖所示的軌道3上繞地球做勻速圓周運動，而“神舟十三號”在圖中軌道1上繞地球做勻速圓周運動，兩者都在圖示平面內(nèi)逆時針運轉(zhuǎn)。若“神舟十三號”在軌道1上的SKIPIF1<0點瞬間改變其速度的大小，使其運行的軌道變?yōu)闄E圓軌道2，并在軌道2和軌道3的切點SKIPIF1<0與“天宮空間站”進行對接，下列說法正確的是（）A．“神舟十三號”應在SKIPIF1<0點瞬間加速才能使其運動軌道由1變?yōu)?B．“神舟十三號”沿橢圓軌道2從SKIPIF1<0點經(jīng)SKIPIF1<0飛向SKIPIF1<0點過程中，萬有引力不做功C．“神舟十三號”沿橢圓軌道2從SKIPIF1<0點經(jīng)SKIPIF1<0飛向SKIPIF1<0點過程機械能守恒D．“天宮空間站”在軌道3上經(jīng)過SKIPIF1<0點時的速度與“神舟十三號”在軌道2上經(jīng)過SKIPIF1<0點時的速度大小相等10．（2022·江西贛州·高三期末）如圖所示，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0兩顆衛(wèi)星分別繞地球做圓軌道運動和橢圓軌道運動，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0兩點分別為SKIPIF1<0衛(wèi)星橢圓軌道的近地點、遠地點。則（）A．SKIPIF1<0衛(wèi)星的運行周期可能為1小時B．SKIPIF1<0衛(wèi)星從SKIPIF1<0點到SKIPIF1<0的過程中，速度變化越來越快C．SKIPIF1<0兩顆衛(wèi)星受到地球的引力大小有時可能相等D．衛(wèi)星SKIPIF1<0、SKIPIF1<0與地心的連線在相同的時間內(nèi)所掃過的面積相同11．（2022·福建·模擬預測）有科學家認為，木星并非圍繞太陽運轉(zhuǎn)，而是圍繞著木星和太陽之間的某個公轉(zhuǎn)點進行公轉(zhuǎn)，因此可以認為木星并非太陽的行星，它們更像是太陽系中的“雙星系統(tǒng)”。假設太陽的質(zhì)量為SKIPIF1<0，木星的質(zhì)量為SKIPIF1<0，它們中心之間的距離為L，引力常量為G，則下列說法正確的是（）A．太陽的軌道半徑為SKIPIF1<0B．木星的軌道半徑為SKIPIF1<0C．這個“雙星系統(tǒng)”運行的周期為SKIPIF1<0D．若認為木星球繞太陽中心做圓周運動，則木星的運行周期為SKIPIF1<012．（2022·河北邯鄲·二模）據(jù)報道北京時間2021年10月16日9時58分，航天員翟志剛、王亞平、葉光富先后進入天和核心艙，中國空間站也迎來了第二個飛行乘組。已知空間站繞地球飛行的軌道可視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地球半徑的SKIPIF1<0，地球同步衛(wèi)星軌道離地面的高度約為地球半徑的6倍，下列說法正確的是（）A．航天員在空間站可以通過舉重來鍛煉肩部和背部肌肉B．航天員在空間站可以通過彈簧拉力器鍛煉肩部和背部肌肉C．王亞平老師將水從水袋中擠出后，水會在空中顯現(xiàn)水球是因為水不受萬有引力作用D．中國空間站在軌道上運行周期小于同步衛(wèi)星的運行周期三、解答題：本題共5小題，第13題8分，第14題9分，第15題12分，第16題15分，第17題16分，共60分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。13．（2022·北京市順義區(qū)第九中學高三開學考試）已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，萬有引力常量為G，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響．（1）求地球的質(zhì)量M（2）求地球的第一宇宙速度v（3）若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動且運行周期為T，求衛(wèi)星距離地面的高度h.14．（2022·全國·模擬預測）宇航員站在一星球表面上的某高處，沿水平方向拋出一小球。經(jīng)過時間t，小球落到星球表面，測得拋出點與落地點之間的距離為L。若拋出時的初速度增大到2倍，則拋出點與落地點之間的距離為SKIPIF1<0，如圖所示。已知兩落地點在同一水平面上，該星球的半徑為R，萬有引力常量為G，求該星球的質(zhì)量。15．（2022·山東·模擬預測）2018年5月9日，南京紫金山天文臺展示了每隔2h拍攝的某行星及其一顆衛(wèi)星的照片，如圖所示。小明同學取向左為正方向，在圖照片上用刻度尺測得行星球心與衛(wèi)星之間的距離L如表所示。已知該衛(wèi)星圍繞行星做勻速圓周運動，萬有引力常量為G=6.67×10-11N﹒m2/kg2，在圖甲照片上測得行星的直徑為2cm。求(1)該行星的近地衛(wèi)星的環(huán)繞周期；(2)該行星的平均密度（計算結(jié)果保留1位有效數(shù)字）。時刻/hL/cm02.5925.0047.0768.6689.661010.00129.66148.6624-2.5926-5.0028-7.0730-8.6632-9.6616．（2022·湖南永州·三模）嫦娥五號探月器成功登陸月球并取回月壤，成為中國的驕做。登月取壤過程可簡化：著陸器與上升器組合體隨返回器和軌道器組合體繞月球做半徑為3R的圓軌道運行；當它們運動到軌道的A點時，著陸器與上升器組合體被彈離，返回器和軌道器組合體速度變大沿大橢圓軌道運行；著陸器與上升器組合體速度變小沿小橢圓軌道運行半個周期登上月球表面的B點，在月球表面工作一段時間后，上開器經(jīng)快速啟動從B點沿原小橢圓軌道運行半個周期回到分離點A與返回器和軌道器組合體實現(xiàn)對接，如圖所示。已知月球半徑為R、月球表面的重力加速度為SKIPIF1<0。（1）求返回器與軌道器、著陸器與上升器的組合體一起在圓軌道上繞月球運行的周期T；（2）若返回器和軌道器組合體運行的大橢圓軌道的長軸為8R，為保證上升器能順利返回A點實現(xiàn)對接，求上升器在月球表面停留的時間t。17．（2022·全國·高三專題練習）“中國空間站”在距地面高400km左右的軌道上做勻速圓周運動，在此高度上有非常稀薄的大氣，因氣體阻力的影響，軌道高度1個月大概下降2km，空間站安裝有發(fā)動機，可對軌道進行周期性修正。假設中國空間站正常運行軌道高度為h，經(jīng)過一段時間t，軌道高度下降了SKIPIF1<0。已知引力常量為G，地球質(zhì)量為M，地