2022年高考物理大一轮复习专题系列卷万有引力定律天体运动.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载天体运动挑选题专练卷 四万有引力定律一、单项挑选题12022 ·潍坊模拟 截止到 20XX 年 9 月,欧洲天文学家已在太阳系外发觉 50 余颗新行星,其中有一颗行星,其半径是地球半径的 1.2 倍,其平均密度是地球 0.8 倍；经观测发觉：该行星有两颗卫星 a 和 b,它们绕该行星的轨道近似为圆周,周期分别为 9 天 5 小时和 15天 12 小时,就以下判定正确选项 2A该行星表面的重力加速度大于 9.8 m/sB该行星的第一宇宙速度大于 7.9 km/s C卫星 a 的线速度小于卫星 b 的线速度D卫星 a 的向心加速度小于卫星 b 的向心加速度2一位同学为了测算卫星在月球表面邻近做匀速圆周运动的围绕速度,提出了如下实验方案： 在月球表面以初速度v 0 竖直上抛一个物体,测出物体上升的最大高度h,已知月球的半径为 R,便可测算出绕月卫星的围绕速度；按这位同学的方案,绕月卫星的围绕速度为 2hBv0h 2RRAv0RCv 02RDv 0h2h32022 ·皖南八校联考 20XX 年 6 月 24 日,航天员刘旺手动掌握“ 神舟九号” 飞船完成与“ 天宫一号” 的交会对接,形成组合体绕地球圆周运动,速率为 v0,轨道高度为340 km；“ 神舟九号” 飞船连同三位宇航员的总质量为m,而测控通信由两颗在地球同步轨道运行的“ 天链一号” 中继卫星、陆基测控站、测量船,以及北京飞控中心完成；以下描述错误选项 A组合体圆周运动的周期约 1.5 h B组合体圆周运动的线速度约 7.8 km/s C组合体圆周运动的角速度比“ 天链一号” 中继卫星的角速度大D发射“ 神舟九号” 飞船所需能量是1 2mv2 04“ 北斗” 卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星同步卫星 、中轨道卫星和倾斜同名师归纳总结 步卫星组成； 地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行,它们距地面的高度分别约第 1 页,共 9 页为地球半径的6 倍和 3.4 倍,以下说法中正确选项 A静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2 倍B静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2 倍C静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的1/7 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载D静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的 1/752022 ·长春调研 “ 天宫一号” 目标飞行器相继与“ 神舟八号” 和“ 神舟九号” 飞船胜利交会对接, 标志着我国太空飞行进入了新的时代；“ 天宫一号” 在运行过程中,由于大气阻力影响, 轨道高度会不断衰减；假定在轨道高度缓慢降低的过程中不对“ 天宫一号” 进行轨道维护,就在大气阻力的影响下,轨道高度缓慢降低的过程中 A“ 天宫一号” 的运行速率会缓慢减小B“ 天宫一号” 的运行速度始终大于第一宇宙速度C“ 天宫一号” 的机械能不断减小D“ 天宫一号” 的运行周期会缓慢增大6一卫星绕火星表面邻近做匀速圆周运动,其绕行的周期为T；假设宇航员在火星表面以初速度v 水平抛出一小球,经过时间t 恰好垂直打在倾角30°的斜面体上,如图1所示；已知引力常量为G,就火星的质量为 图 1 A3v3T4/16Gt3 4 B3 3v 3T 4/16Gt3 4 C3v2T4/16Gt3 4 D3 3v2T 4/16Gt3 4 72022 ·通州模拟 20XX 年 2 月 16 日凌晨, 2022DA14 小行星与地球“ 擦肩而过” ,距离地球最近约 2.77 万公里；据观测,它绕太阳公转的周期约为 366 天,比地球的公转周期多 1 天；假设小行星和地球绕太阳运行的轨道均为圆轨道,对应的轨道半径分别为 R1、R2,线速度大小分别为 v 1、v 2,向心加速度分别为 a1、a2,表面重力加速度分别为 g1、g2,以下关系式正确选项 A. R2 366 23 B. g2 366 43C. v2 365 43 D. a2 365 2382022 ·福建三明名校联考20XX 年 6 月 18 日,“ 神舟九号” 飞船与“ 天宫一号” 目标飞行器胜利实现自动交会对接；设地球半径为R,地球表面重力加速度为g；对接胜利后“ 神舟九号” 和“ 天宫一号” 一起绕地球运行的轨道可视为圆轨道,为1 19R,运行周期为T,就 40R 19TA地球质量为202 2 4GT 2R 219B对接胜利后,“ 神舟九号” 飞船的线速度为轨道离地球表面高度约名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载C对接胜利后,“ 神舟九号” 飞船里的宇航员受到的重力为零D对接胜利后,“ 神舟九号” 飞船的加速度为 g92022 ·济南期中检测 经国际小行星命名委员会命名的“ 神舟星” 和“ 杨利伟星” 的轨道均处在火星和木星轨道之间,已知“ 神舟星” 平均每天绕太阳运行 174 万公里, “ 杨利伟星” 平均每天绕太阳运行 145 万公里, 假设两行星均绕太阳做匀速圆周运动,就两星相比较 A“ 神舟星” 的轨道半径大B“ 神舟星” 的公转周期大C“ 神舟星” 的加速度大D“ 神舟星” 受到的向心力大102022 ·四川高考 迄今发觉的二百余颗太阳系外行星大多不相宜人类居住,绕恒星“Gliese581 运行的行星“G1 581c” 却很值得我们期望； 该行星的温度在 0到 40之间、质量是地球的 6 倍、直径是地球的 1.5 倍、公转周期为 13 个地球日； “ Gliese581 ”的质量是太阳质量的 0.31 倍；设该行星与地球均视为质量分布匀称的球体,绕其中心天体做匀速圆周运动,就 A在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同B假如人到了该行星,其体重是地球上的22 3倍13 365倍C该行星与 “Gliese581 的距离是日地距离的D由于该行星公转速率比地球大,地球上的米尺假如被带上该行星,其长度肯定会变短二、多项挑选题112022 ·江苏无锡期末 20XX 年 5 月 6 日,天空显现“ 超级大月亮” ,月亮的亮度和视觉直径都大于平常,如图2,究其缘由,月球的绕地运动轨道实际上是一个偏心率很小的椭圆,当天月球刚好运动到近地点；结合所学学问判定以下与月球椭圆轨道运动模型有关的 说法中正确选项 图 2 A月球公转周期小于地球同步卫星的公转周期 B月球在远地点的线速度小于地球第一宇宙速度 C月球在远地点的加速度小于在近地点的加速度 D月球在远地点的机械能小于在近地点的机械能名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 122022 ·河北五校联盟调研学习必备欢迎下载只受到彼此之间的万有宇宙中, 两颗靠得比较近的恒星,引力作用相互绕转,称之为双星系统；在浩渺的银河系中,多数恒星都是双星系统；设某双星系统 A、B 绕其连线上的 O 点做匀速圆周运动,如图 3 所示；如 AO > OB ,就 图 3 A星球 A 的质量肯定大于 B 的质量B星球 A 的线速度肯定大于 B 的线速度C双星间距离肯定,双星的质量越大,其转动周期越大D双星的质量肯定,双星之间的距离越大,其转动周期越大132022 ·郑州质检 某同学从某科技文献中摘录了以下资料：依据目前被科学界普遍接受的宇宙大爆炸学说可知,万有引力常量在极其缓慢地减小；太阳几十亿年来始终不断地在通过发光、发热释放能量；金星和火星是地球的两位近邻,金星位于地球圆轨道的内侧,火星位于地球圆轨道的外侧；由于火星与地球的自转周期几乎相同,自转轴与公转轨道平面的倾角也几乎相同,所以火星上也有四季变化；依据该同学摘录的资料和有关天体运动规律,可推断 A太阳对地球的引力在缓慢减小B火星的公转线速度比地球的大C金星的公转周期比地球的大D火星上平均每个季节连续的时间大于 3 个月14假如把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动,从水星与金星在一条直线上开始计时,如天文学家测得在相同时间内水星转过的角度为1；金星转过的角度为21、2均为锐角 ,就由此条件可求得 图 4 A水星和金星绕太阳运动的周期之比名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载B水星和金星的密度之比C水星和金星到太阳的距离之比D水星和金星绕太阳运动的向心加速度大小之比152022 ·湖北重点中学联考 假如不考虑大气层的影响,利用同步卫星转播的电视信号是沿直线传播的,如将地球当做是一个半径为 R 的匀质球体, 已知地球的自转周期为 T,地球表面的重力加速度为 g,卫星电视信号所能到达的地表区域的最大纬度为 ,就同步卫星是相对地面静止的卫星 A同步卫星只能在赤道上方绕地球做匀速圆周运动Bcos R·R 2T 2g2411 33Ccos R·R 2T 2g2413Dtan R1·R 2T 2g24162022 ·漯河联考 “ 空间站” 是科学家进行天文探测和科学试验的特别而又重要的场所；假设目前由美国等国家研制的“ 空间站” 正在地球赤道平面内的圆周轨道上匀速率运行,其离地高度为同步卫星离地高度的非常之一,且运行方向与地球自转方向一样；以下关于该“ 空间站” 的说法正确的有 A运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度B运行的速度等于同步卫星运行速度的 10倍C站在地球赤道上的人观看到它向东运动D在“ 空间站” 工作的宇航员因受到平稳力而在其中悬浮或静止答 案名师归纳总结 1选 B由GMm R 2 mg 得：gGM R 2 4 3 RG,故g行行R行0.96,A 错误；由 vGM第 5 页,共 9 页g地地R地R4 3 R 2G,故v行2 行R 行>1,故 B 正确；由GMm r2mv rma 得：aGM 2 ,vGM r,2 地R 地v地且由周期关系可知,ra<r b,故 aa>ab,v a>vb,C、D 均错误；v2 02选 D绕月卫星的围绕速度即第一宇宙速度,vgR,对于竖直上抛的物体有2gh,所以围绕速度为vgR2 v 0 2h·Rv 0R 2h,选项 D 正确；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3选 D学习必备欢迎下载7.8 km/s ,组合组合体圆周运动的周期约1.5 h,组合体圆周运动的线速度约体圆周运动的角速度比“ 天链一号 ” 中继卫星的角速度大,选项 A、B、 C 正确,发射 “神1 2舟九号 ” 飞船所需能量是 2mv 0再加上飞船的引力势能,选项 D 错误；24选 A 由万有引力供应向心力可知 G Mmr 2 mv rmr 2 mr 2T 2ma,整理可得周期 T4GM,线速度 v2r 3GMr,角速度 GMr 3 ,向心加速度 aGM r 2 ,设地球的半径为 R,由题意知静止轨道卫星的运行半径是 r 17R,中轨道卫星的运行半径是 r2 4.4R,37由比例关系可得静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的 4.4 32 倍,故 A 正确；同理可判定出选项 B、C、D 均错误；5选 C“ 天宫一号 ” 由于阻力影响,机械能不断减小,偏离轨道做向心运动,半径减小,运行速度增大但小于第一宇宙速度,周期减小,所以A 、B、D 错误, C 正确；名师归纳总结 6选 B以 g表示火星表面邻近的重力加速度,M 表示火星的质量,由万有引力定第 6 页,共 9 页律得 GMmr 0mg,火星表面万有引力供应向心力r0m22r0；平抛运动速度偏转T角为 60°, tan 60 °gtv,联立以上各式解得B 正确；7选 A2 2由GMm R 2 mv R m4 2 Rma可得： R3 GMT 24 2 ,vGM R,aGM 2 ,故R1 R2T12 33663,v1 v2R2 R13651 3,T2365366a2 R22365 3664 3,故 A 正确, C、D 均错误,无法比较g1 与 g2 的关系, B 错误；8选 B对接胜利后, 轨道半径为20R 19,由 G mM19R2m·20 19R·22,解得地球质量为MT20 192 34GT 2R3, A 错误；对接胜利后,“ 神舟九号 ” 飞船的线速度为v2 ·20 19 R· 1 T 40R 19T,B 正确；对接胜利后,“ 神舟九号 ” 飞船的加速度小于g,“ 神舟九号 ”飞船里的宇航员受到的重力全部用来供应向心力,处于失重状态,C、D 错误；9选 C依据线速度的定义式得：v l t,已知 “ 神舟星 ” 平均每天绕太阳运行174 万- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载公里, “ 杨利伟星 ” 平均每天绕太阳运行145 万公里, 可以得出： “ 神舟星 ” 的线速度大于2“ 杨利伟星 ” 的线速度,依据万有引力供应向心力得：GMmR 2 m vR,RGM 2 其中 M 为太阳的质量, R 为轨道半径 ,所以 “ 神舟星 ” 的轨道半径小于“ 杨利伟星 ” 的轨道半径,故 A2 3GMm 4 R错误；依据万有引力供应向心力得：R 2 m T 2 R,T2 GM,由于 “ 神舟星 ” 的轨道半径小于 “ 杨利伟星 ” 的轨道半径, 所以 “ 神舟星 ” 的周期小于 “ 杨利伟星 ” 的周期, 故 B错误；依据万有引力供应向心力得：GMm R 2 ma,aGM R 2 ,由于 “ 神舟星 ” 的轨道半径小于“ 杨利伟星 ” 的轨道半径,所以“神舟星 ” 的加速度大于 “ 杨利伟星 ” 的加速度,故C 正确；依据万有引力供应向心力得：F 向GMm R 2 ,由于不知道 “ 神舟星 ” 和 “ 杨利伟星 ” 的质量大小关系,所以两者的向心力无法比较,故 D 错误；10选 B 依据万有引力定律、牛顿其次定律和星球对卫星的万有引力供应卫星绕星球2GMm v GM表面做匀速圆周运动的向心力可得 R 2 m R,解得 vR,又依据所给已知量可得,在“ Gl-581c”行星上发射人造卫星的第一宇宙速度是在地球上发射人造卫星的第一宇宙速度的 2 倍,故 A 选项错误； 由于在星球表面邻近 忽视星球的自转 星球对物体的重力等于星球对物体的万有引力,即 mgGMmR 2 ,又依据所给已知量可得,在“ Gl-581c” 行星上人的体重是在地球上的 22 3倍,故 B 选项正确；依据万有引力供应行星做匀速圆周运动的向心力可得GMmrm 2T 2r,又依据所给数据可得,“ Gl- 581c” 行星与 “Gliese581” 恒星的距离是日地距离的 3133 225倍,故 C 选项错误；虽然 52.39“Gl-581c” 行星的公转速率大于地球的公转速率,但其速率远小于光速,“ 尺缩效应 ” 可以忽视,此外,即使其速率接近光速,仍要看米尺在行星上怎么放置,假如是垂直速度方向放置,米尺的长度不变, 尺的缩短效应只有在沿速度方向才有,故 D 选项错误；11选 BC 月球公转周期 约 27 天 大于地球同步卫星的公转周期 1 天,A 错误；月球的公转轨道半长轴大于地球半径,故线速度小于地球第一宇宙速度,B 正确； 月球在远地点受到的万有引力小于在近地点受到的万有引力,故远地点的加速度小于近地点的加速度,名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载故机械能大小不变,C 正确；月球从近地点运行到远地点的过程中,仅有万有引力对它做功,D 错误；12选 BD 设双星质量分别为 mA、mB,轨道半径为 RA、RB,两者间距为 L,周期为 T,角速度为 ,由万有引力定律可知：GmAmB L 2mA 2RA,GmAmB LmB 2RB,又有 RARBL,可得mA mBRB RA,GmAmB 2L 3；而 AO > OB ,知 mA<mB,故 A 错误；由 T2 ,可知 D 正确, C 错误； v A RA, vB RB,B 正确；13选 AD 由于万有引力常量逐步减小,太阳不断释放能量,太阳质量逐步减小,由 万有引力定律可知,太阳对地球的引力在缓慢减小,A 正确； 火星的轨道半径比地球轨道半径大,由天体运行规律可知,火星的线速度比地球的线速度小,B 错误；金星的轨道半径比地球的轨道半径小,由天体运行规律可知,金星的公转周期比地球小,C 错误；由于火星的公转周期比地球的公转周期大,因此每个季节的连续时间要大于地球上每个季节的时间,即大于 3 个月, D 正确；14选 ACD 设水星、金星的公转周期分别为 T1、T2,就2 T1t1,2 T2t 2,T1 T22 1,A3 3正确；因两星质量和半径未知,密度之比不能求,B 错误；由开普勒第三定律,RT 1R 2,2R1R23 21 2,故 C 正确； a12T1 2R1,a22T2 2R2,所以a1 a23 12 4,D 正确；15选 AC 同步卫星只能在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动,A 正确；以同步卫星为讨论对象, 依据牛顿其次定律和万有引力定律可知2 GMm r 2 m 4T 2 r,对在地球表面做圆周运名师归纳总结 动的物体有GMm0 R 2 m0g,而 cos R r,联立解得cos RR 2T 2g241 3,C 正确, B、D 错误；第 8 页,共 9 页16选 AC“ 空间站 ”运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度,选项A 正确；由GMm 2 r2mv r,解得 vGM r；“空间站 ” 离地高度h 为同步卫星离地高度的非常之一,就“ 空间站 ”轨道半径为Rh,同步卫星轨道半径为R10h, “空间站 ”运行的速度等于同步卫星运行速度的R10h倍,选项B 错误；由于 “空间站 ”运行的速度大于地球自转速度,所Rh- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载以站在地球赤道上的人观看到“空间站 ” 向东运动, 选项 C 正确； 在“ 空间站 ”工作的宇航员因名师归纳总结 完全失重而在其中悬浮或静止,选项D 错误；第 9 页,共 9 页- - - - - - -