高考物理新力学知识点之万有引力与航天真题汇编(4)

高考物理新力学知识点之万有引力与航天真题汇编(4)一、选择题1．关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（）A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B．它是使卫星进入近地圆轨道的最大发射速度C．它是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度D．它是卫星在椭圆轨道上运行时在远地点的速度2．宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法错误的是（）A．双星相互间的万有引力减小B．双星圆周运动的角速度增大C．双星圆周运动的周期增大D．双星圆周运动的半径增大3．一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能增大为原来的4倍，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（）A．向心加速度大小之比为1∶4B．轨道半径之比为4∶1C．周期之比为4∶1D．角速度大小之比为1∶24．某卫星绕地球做圆周运动时，其动能为E k，该卫星做圆周运动的心加速度为近地卫星做圆周运动向心加速度的19，已知地球的半径为R，则该卫星在轨运行时受到地球引力的大小为A．23KERB．3KERC．29KERD．9KER5．图甲为“中星9A”在定位过程中所进行的10次调整轨道的示意图，其中的三条轨道如图乙所示，曲线Ⅰ是最初发射的椭圆轨道，曲线Ⅱ是第5次调整后的椭圆轨道，曲线Ⅲ是第10次调整后的最终预定圆轨道；轨道Ⅰ与Ⅱ在近地点A相切，轨道Ⅱ与Ⅲ在远地点B 相切。

卫星在变轨的过程中质量变化忽略不计，下列说法正确的是（）A．卫星在轨道Ⅲ上运行的速度大于第一宇宙速度B．卫星在轨道Ⅱ上经过B点时的速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度C．卫星在轨道Ⅰ上经过A点时的机械能大于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的机械能D．卫星在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度6．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7．设想把质量为m 的物体放置地球的中心，地球质量为M ，半径为R ，则物体与地球间的万有引力是（ ） A ．零B ．无穷大C ．2MmGR D ．无法确定8．如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火将卫星送入椭圆轨道2，然后再次点火，将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q 点，2、3相切于P 点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，下列说法中正确的是( ).A ．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B ．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C ．卫星在轨道1上经过Q 点时的加速度大于它在轨道2上经过Q 点时的加速度D ．卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度 9．电影《流浪地球》深受观众喜爱，地球最后找到了新家园，是一颗质量比太阳大一倍的恒星，假设地球绕该恒星作匀速圆周运动，地球到这颗恒星中心的距离是地球到太阳中心的距离的2倍。

则现在地球绕新的恒星与原来绕太阳运动相比，说法正确的是（ ）A ．线速度是原来的12 B ．万有引力是原来的14C ．向心加速度是原来的2倍D ．周期是原来的2倍10．如图为人造地球卫星轨道的示意图，则卫星（ ）A ．在a 轨道运行的周期为24 hB ．在b 轨道运行的速度始终不变C ．在c 轨道运行的速度大小始终不变D ．在c 轨道运行时受到的地球引力大小是变化的11．某人造地球卫星发射时，先进入椭圆轨道Ⅰ，在远地点A 加速变轨进入圆轨道Ⅱ。

已知轨道Ⅰ的近地点B 到地心的距离近似等于地球半径R ，远地点A 到地心的距离为3R ，则下列说法正确的是（ ）A ．卫星在B 点的加速度是在A 点加速度的3倍B ．卫星在轨道Ⅱ上A 点的机械能大于在轨道Ⅰ上B 点的机械能C ．卫星在轨道Ⅰ上A 点的机械能大于B 点的机械能D ．卫星在轨道Ⅱ上A 点的动能大于在轨道Ⅰ上B 点的动能12．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．假设地球是一半径为R ，质量分布均匀的球体，一矿井深度为d ，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 A ．1d R+ B ．1d R- C ．2()R d R - D ．2()R R d- 14．已知地球质量大约是月球质量的8l 倍，地球半径大约是月球半径的4倍．不考虑地球、月球自转的影响，由以上数据可推算出 （ ）A ．地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9:8B ．地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比约为9:4C ．靠近地球表面运行的航天器的速度与靠近月球表面运行的航天器的速度之比约为81:4D ．靠近地球表面运行的航天器的周期与靠近月球表面运行的航天器的周期之比约为8:9 15．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6π D ．d 的运动周期有可能是23 h16．近年来，人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究，为我们将来登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础．如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得该运动的周期为T ，则火星的平均密度ρ的表达式为（k 为某个常数）（ ） A ．kT ρ=B ．k Tρ=C ．2kT ρ=D ．2k T ρ=17．一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为0v 假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m 的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N ，已知引力常量为G,则这颗行星的质量为A ．2mv GNB ．4mv GNC ．2Nv GmD ．4Nv Gm18．2017年10与24日，在地球观测组织（GEO ）全会期间举办的“中国日”活动上，我国正式向国际社会免费开放共享我国新一代地球同步静止轨道气象卫星“风云四号”和全球第一颗二氧化碳监测科学实验卫星(以下简称“碳卫星”)的数据．“碳卫星”是绕地球极地运行的卫星，在距地700千米的圆形轨道对地球进行扫描，汇集约140天的数据可制作一张无缝隙全球覆盖的二氧化碳监测图，有关这两颗卫星说法正确的是（ ） A ．“风云四号”卫星的向心加速度大于“碳卫星”的向心加速度 B ．“风云四号”卫星的线速度小于“碳卫星”线速度 C ．“风云四号”卫星的周期小于“碳卫星”的周期 D ．“风云四号”卫星的线速度大于第一宇宙速度19．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1221．2019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 2M B ．4k 2MC ．（k 2-1）MD ．（4k 2-1）M22．如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆.根据开普勒行星运动定律可知( )A ．火星绕太阳运行过程中，速率不变B ．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长C ．火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大D ．地球靠近太阳的过程中，运行速率减小23．若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（ ） A ．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的2160 B ．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的2160C ．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的16D ．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的16024．关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是 A ．所有的行星都绕太阳做圆运动B ．对任意一个行星它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积C ．在32a k T=中，k 是与太阳无关的常量D ．开普勒行星运动定律仅适用于行星绕太阳运动25．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23GTπD ．月球第一宇宙速度为RT【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题 1．C 解析：C 【解析】第一宇宙速度是环绕地球运动的最大环绕速度，A 错；是发射卫星的最小发射速度，B 错；是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度，C 对；D 错；2．B解析：B 【解析】 【分析】 【详解】C ．双星间的距离在不断缓慢增加，根据万有引力定律122m m F G L＝，知万有引力减小．故C 错误．BD ．根据万有引力提供向心力得221211222m m Gm r m r Lωω== 可知m 1r 1=m 2r 2知轨道半径比等于质量之反比，双星间的距离变大，则双星的轨道半径都变大，根据万有引力提供向心力，知角速度变小，周期增大．故BD 正确． A ．根据m 1r 1=m 2r 2 r 1+r 2=L解得2112 m Lr m m =+1212m Lr m m =+根据万有引力提供向心力22121212212m m v v G m m L r r ==所以22121121112121222()K Gm m r Gm m E m v L L m m ===+ 22122122222121222()K Gm m r Gm m E m v L L m m ===+ 双星间的距离变大，所以双星间动能均减小，故A 正确． 故选ABD ．名师点睛：解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，应用万有引力定律与牛顿第二定律即可正确解题，知道双星的轨道半径比等于质量之反比．3．B解析：B 【解析】 【分析】 【详解】AB.根据万有引力充当向心力22Mm v G m r r ＝=224m r Tπ=m 2ωr =ma ，卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v，其动能E k =2GMm r ，由题知变轨后动能增大为原来的4倍，则变轨后轨道半径r 2=14r 1，变轨前后卫星的轨道半径之比r 1∶r 2=4∶1；向心加速度a =2GMr，变轨前后卫星的向心加速度之比a 1∶a 2=1∶16，故A 错误，B 正确；C.卫星运动的周期T =12T T81，故C 错误； D.卫星运动的角速度ω，变轨前后卫星的角速度之比12ωω=18，故D 错误．4．A解析：A 【解析】 【详解】近地卫星的向心加速度为g ，轨道半径为R ，则有：2GMg R =该卫星在轨运动时的加速度大小 19a g =，由万有引力定律可知， 219GM g r= 卫星的轨道半径为：3r R =，则卫星在轨运行时受到地球的引力：2k23E v F m r R==， 故A 正确，BCD 错误。