高考物理专题力学知识点之万有引力与航天难题汇编附答案解析

高考物理专题力学知识点之万有引力与航天难题汇编附答案解析一、选择题1．有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24 h，所有卫星均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则有()A．a的向心加速度等于重力加速度gB．b在相同时间内转过的弧长最长C．c在4 h内转过的圆心角是6D．d的运动周期有可能是23 h2．若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越近的卫星（）A．线速度越大B．角速度越小C．加速度越小D．周期越大3．如图为中国月球探测工程的形象标志，象征着探测月球的终极梦想。

假想人类不断向月球“移民”，经过较长时间后，月球和地球仍可视为均匀球体，地球的总质量仍大于月球的总质量，月球仍按原轨道运行，则以下说法中正确的是（）A．月地之间的万有引力将变大B．月球绕地球运动的周期将变小C．月球绕地球运动的向心加速度将变大D．月球表面的重力加速度将变小4．2015年7月25日，我国发射的新一代北斗导航卫星，全部使用国产微处理器芯片（CPU），圆了航天人的“中国芯”之梦，该卫星在圆形轨道运行速度v满足（）A．v＜7.9 km/sB．7.9 km/s＜v＜11.2 km/sC．11.2 km/s＜v＜16.7 km/sD．v＞16.7 km/s5．由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动．对于这些做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是（）A．向心力指向地心B．速度等于第一宇宙速度C．加速度等于重力加速度D．周期与地球自转的周期相等6．因“光纤之父”高锟的杰出贡献，早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。

假设高锟星为均匀的球体，其质量为地球质量的1k倍，半径为地球半径的1q 倍，则“高锟星”表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的（ ）A ．qk倍B ．k q倍C ．2q k倍D ．2k q倍7．一探月卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面，已知月球的质量约为地球质量的181，月球半径约为地球半径的14，地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s ，则该探月卫星绕月运行的速率约为（ ） A ．0.4km/s B ．1.8km/s C ．11km/sD ．36km/s8．“太空涂鸦”技术就是使低轨运行的攻击卫星在接近高轨侦查卫星时，准确计算轨道向其发射“漆雾”弹，并在临近侦查卫星时，压爆弹囊，让“漆雾”散开并喷向侦查卫星，喷散后强力吸附在侦查卫星的侦察镜头、太阳能板、电子侦察传感器等关键设备上，使之暂时失效。

下列说法正确的是( )A ．攻击卫星在轨运行速率大于7.9 km/sB ．攻击卫星进攻前的速度比侦查卫星的速度小C ．攻击卫星完成“太空涂鸦”后应减速才能返回低轨道上D ．若攻击卫星周期已知，结合万有引力常量就可计算出地球质量9．2019年春节期间上映的国产科幻电影《流浪地球》，获得了口碑和票房双丰收。

影片中人类为了防止地球被膨胀后的太阳吞噬，利用巨型发动机使地球公转轨道的半径越来越大，逐渐飞离太阳系，在飞离太阳系的之前，下列说法正确的是（ ） A ．地球角速度越来越大 B ．地球线速度越来越大 C ．地球向心加速度越来越大 D ．地球公转周期越来越大10．2018年2月，我国500 m 口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T =5.19 ms ，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为11226.6710N m /kg -⨯⋅．以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为（ ）A ．93510kg /m ⨯B ．123510kg /m ⨯C ．153510kg /m ⨯D ．183510kg /m ⨯11．已知月球半径为R ，飞船在距月球表面高度为R 的圆轨道上绕月飞行，周期为T 。

万有引力常量为G ，则（ ）A ．月球质量为23216R GTπ B ．月球表面重力加速度为2232RTπC ．月球密度为23GTπD12．观看科幻电影《流浪地球》后，某同学设想地球仅在木星引力作用下沿椭圆轨道通过木星的情景，如图所示，轨道上P点距木星最近（距木星表面的高度可忽略）。

则A．地球靠近木星的过程中运行速度减小B．地球远离木星的过程中加速度增大C．地球远离木星的过程中角速度增大D．地球在P点的运行速度大于木星第一宇宙速度13．如图所示，甲是我国暗物质粒子探测卫星“悟空”，运行轨道高度为500km,乙是地球同步卫星．关于甲、乙两卫星的运动,下列说法中正确的是A．卫星乙的周期可能是20hB．卫星乙可能在泸州正上空C．卫星甲的周期大于卫星乙的周期D．卫星甲的角速度大于卫星乙的角速度14．在圆轨道上运行的国际空间站里，一宇航员A静止(相对空间舱)“站”于舱内朝向地球一侧的“地面”B上，如图所示，下列说法正确的是()A．宇航员A不受地球引力作用B．宇航员A所受地球引力与他在地面上所受重力相等C．宇航员A与“地面”B之间无弹力作用D．若宇航员A将手中一小球无初速(相对于空间舱)释放，该小球将落到“地面”B15．如图所示，有关地球人造卫星轨道的正确说法有（）A ．a 、b 、c 均可能是卫星轨道B ．卫星轨道只可能是 aC ．a 、b 均可能是卫星轨道D ．b 可能是同步卫星的轨道16．如图所示，地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的公转轨迹则是一个非常扁的椭圆。

若已知哈雷彗星轨道半长轴约为地球公转轨道半径的18倍，哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为1r ，速度大小为1v ，在远日点与太阳中心距离为2r ，速度大小为2v ，根据所学物理知识判断下列说法正确的是A ．哈雷彗星的公转周期约为76年B ．哈雷彗星在近日点速度1v 小于远日点速度2vC ．哈雷彗星在近日点加速度1a 的大小与远日点加速度2a 的大小之比21122221a v r a v r = D ．哈雷彗星在椭圆轨道上运动的过程中机械能不守恒17．有研究表明300年后人类产生的垃圾将会覆盖地球1米厚．有人提出了“将人类产生的垃圾分批转移到无人居住的月球上”的设想，假如不考虑其他星体的影响，且月球仍沿着原来的轨道绕地球作匀速圆周运动，运用您所学物理知识，分析垃圾转移前后，下列说法中正确的是A ．地球与月球间的万有引力会逐渐减小B ．月球绕地球运行的线速度将会逐渐变小C ．月球绕地球运行的加速度将会逐渐变大D ．月球绕地球运行的周期将变小18．一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上．已知万有引力常量为G ，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为 A ．124π3G ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭B ．1234πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭C ．12πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭D ．123πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭19．如图所示，A 、B 、C 三颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，已知三颗卫星的质量关系为A B C m m m =<，轨道半径的关系为A B C r r r <=，则三颗卫星( )A ．线速度大小关系为ABC v v v <= B ．加速度大小关系为A B C a a a >= C ．向心力大小关系为A B C F F F =<D ．周期关系为A B C T T T >=20．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，假如卫星的线速度增大到原来的2倍，卫星仍做匀速圆周运动，则（ ）A ．卫星的向心加速度增大到原来的4倍B ．卫星的角速度增大到原来的4倍C ．卫星的周期减小到原来的18D ．卫星的周期减小到原来的1221．为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P ，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4倍．P 与Q 的周期之比约为（ ） A ．2:1B ．4:1C ．8:1D ．16:122．已知地球质量为M ，半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，引力常数为G ，有一颗人造地球卫星在离地面高h 处绕地球做匀速圆周运动，那么这个卫星的运行速率为( ) A GMRB GMR h+ C gR D ()g R h +23．2019年10月31日为“2019年国际暗物质日”，当天，中国锦屏实验室和英国伯毕实验室作为两个世界著名暗物质实验室首次进行了公开互动。

假设某一行星绕恒星中心转动，行星转动周期的理论值与实际观测值之比(1)T k k T =>理论观测，科学家推测，在以两星球球心连线为半径的球体空间中均匀分布着暗物质，设恒星质量为M ，据此推测，暗物质的质量为 A ．k 2MB ．4k 2MC ．（k 2-1）MD ．（4k 2-1）M24．德国天文学家们曾于2008年证实，位于银河系中心，与地球相距2.6万光年的“人马座A”其实是一个质量超大的黑洞．假设银河系中心仅此一个黑洞，太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动，则根据下列哪组数据可以估算出该黑洞的质量(引力常量已知) A ．太阳系的质量和太阳系绕该黑洞公转的周期 B ．太阳系的质量和太阳系到该黑洞的距离 C ．太阳系的运行速度和该黑洞的半径 D ．太阳系绕该黑洞公转的周期和公转的半径25．2019年11月5日，我国成功发射了“北斗三号卫星导航系统”的第3颗倾斜地球同步轨道卫星。

“北斗三号卫星导航系统”由静止地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星、中圆地球轨道卫星组成。

“同步轨道”卫星的轨道周期等于地球自转周期，卫星运行轨道面与地球赤道面的夹角叫做轨道倾角。

根据轨道倾角的不同，可将“同步轨道”分为静止轨道（倾角为零）、倾斜轨道（倾角不为零）和极地轨道。

根据以上信息，下列说法中正确的是A ．倾斜地球同步轨道卫星的高度大于静止地球同步轨道卫星的高度B ．倾斜地球同步轨道卫星的线速度小于静止地球同步轨道卫星的线速度C ．可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，静止在北京上空D ．可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，每天同一时间经过北京上空【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题 1．B 解析：B 【解析】 【分析】 【详解】A 项，地球表面的重力加速度为g ，此时有2GMmmg R = ，但对于a 来说，由于地球自转的作用，万有引力的一部分提供了圆周运动的向心力，所以a 的向心加速度小于重力加速度g ，故A 错误；B 项，由22GMm v m r r= 可得b c d v v v >> ，根据v r ω= 可知c a v v > ，所以线速度b 的最大，则在相同时间内转过的弧长也就最长，故B 正确；C 项，c 是同步卫星，所以c 的周期是24h ，则c 在4h 内转过的圆心角是42=243ππ⨯ ，故C 项错误． D 项，由222=()GMm m r r Tπ 可知，半径越大，周期越长，则d 的运动周期一定大于c 的运动周期，即大于24h ，故D 项错误． 故选B2．A解析：A 【解析】 【详解】人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球的万有引力提供向心力，则有222224Mm v G m m r ma m r r r Tπω==== 则得v =，ω=2GM a r =，2T π= 可见，轨道半径越小，线速度、角速度、加速度越大，而周期越小，得知A 正确BCD 错误。