考点4 万有引力与天体- 高考物理一轮复习考点训练.doc

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1、考点4 万有引力与天体2022届高考物理一轮复习考点训练考点训练1.2015年12月,我国在酒泉卫星发射中心成功将中国科学卫星系列首发星暗物质粒子探测卫星“悟空”成功发射升空.若设该卫星发射后在距地面高度为的轨道上绕地球做匀速圆周运动,运行周期为(小于地球自转周期),地球半径为,引力常量为,地球同步卫星的运动也可视为匀速圆周运动,根据这些信息,可知( )A.“悟空”卫星的轨道半径比同步卫星的轨道半径大B.“悟空”卫星绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小为C.地球表面的重力加速度大小为D.地球的平均密度为2.在一颗半径是地球半径的的行星表面，将一个物体竖直向上抛出，不计空气阻力，从抛出开始计时，物

2、体运动的位移随时间变化的图像如图所示（可能用到的数据：地球的半径为6400 km，地球的第一宇宙速度取8 km/s，地球表面的重力加速度为），则下列说法正确的是( )A.该行星表面的重力加速度为B.该行星的质量比地球的质量大C.该行星的第一宇宙速度为6.4 km/s D.该物体落到行星表面时的速率为30 m/s3.我国首颗量子科学实验卫星于2016年8月16日1点40分成功发射。量子卫星成功运行后，我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的

3、n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知( )。A.同步卫星与量子卫星的运行周期之比为B.同步卫星与P点的速度之比为C.量子卫星与同步卫星的速度之比为D.量子卫星与P点的速度之比为4.地球赤道上有一物体随地球自转，其所受的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略），所受的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为；地球的同步卫星所受的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为；地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则( )。A.B.C.D.5.2021年2月5日，我国首颗火星任务探测器“天问一号”在地火转移轨道飞行约7个月

4、后传回火星高清图像，“水手峡谷”“斯基亚帕雷利坑”等标志性地貌清晰可见，2月10日通过“刹车”完成火星捕获进入环火轨道（视为圆轨道），并择机开展着陆、巡视等任务，进行火星科学探测。已知地球质量为，半径为，地球表面的重力加速度为g；火星质量为，半径为，二者均可视为质量分布均匀的球体，忽略两者的自转（引力常量为G），下列说法正确的是( )A.“天问一号”探测器绕火星匀速飞行时，其内部仪器处于受力平衡状态B.“天问一号”探测器的发射速度要大于第三宇宙速度C.火星表面的重力加速度大小为D.“天问一号”探测器到达火星附近时，要点火加速，做向心运动6.2020年6月23日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号

5、乙运载火箭成功发射了被称作北斗三号系统收官卫星的第55颗卫星，至此，北斗三号全球卫星导航系统提前半年完成星座部署.假设地球的某个同步卫星公转方向与地球的公转方向一致，且地球轨道与卫星轨道在同一平面内.如图，某时刻地球(X)、太阳(Y)和该卫星(Z)第一次在同一直线上，经过时间t，三者第三次在同一直线上(相对位置的顺序不变）.已知同步卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T,地球与太阳间的距离为r，引力常量为G，则太阳的质量为( )A.B.C.D.7.2019年春节期间，中国科幻电影里程碑的作品流浪地球热播。影片中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过

6、程如图所示，地球在椭圆轨道上运行到远日点B变轨，进入圆形轨道。在圆形轨道上运行到B点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚。对于该过程，下列说法正确的是( )。A.沿轨道运动至B点时，需向前喷气减速才能进入轨道B.沿轨道运行的周期小于沿轨道运行的周期C.沿轨道运行时，在A点的加速度小于在B点的加速度D.在轨道I上由A点运行到B点的过程，速度逐渐增大8.宇宙中有一孤立星系，中心天体周围有三颗行星，如图所示。中心天体质量远大于行星质量，不考虑行星之间的万有引力，三颗行星的运动轨道中，有两个为圆轨道，半径分别为，一个为椭圆轨道，半长轴为。在时间内，行星、行星与中心天体连线扫过的面积分别为；行星I的速率

7、为，行星在B点的速率为，行星在E点的速率为，行星的速率为，下列说法正确的是( )。A.B.行星与行星的运行周期相等C.行星与行星在P点时的向心加速度大小相等D.9.假设“嫦娥三号”探月卫星到了月球附近，以速度v在月球表面附近做匀速圆周运动，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，不计周围其他天体的影响，则下列说法不正确的是( )A.“嫦娥三号”探月卫星的轨道半径为B.月球的平均密度约为C.“嫦娥三号”探月卫星的质量约为D.月球表面的重力加速度约为10.双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现,双星系统演化过程中,两星的总质量、距

8、离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k倍,两星之间的距离变为原来的n倍,则此时圆周运动的周期为( )A. B. C. D. 答案以及解析1.答案：D解析：由,可得,由题意知卫星悟空的周期小于地球同步卫星的周期,则“悟空”卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,A错误；悟空卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为,B错误;由可得,由黄金代换公式有,C错误:由,可得地球质量,则地球平均密度，D正确.2.答案：C解析：本题考查万有引力定律与运动学问题的综合。由题图读出，物体上升的最大高度为，上升的时间为，对于上升过程，由，可得，A错误；

9、根据可得，则该行星的质量比地球的质量小，B错误；根据可得，则，则该行星的第一宇宙速度为，C正确；该物体落到行星表面时的速率为，D错误。3.答案：D解析：由开普勒第三定律可知，可知同步卫星与量子卫星的运行周期之比为，A项错误；由于同步卫星的周期与地球自转周期相同，由可得同步卫星与P点的速度之比为，B项错误；由解得，量子卫星与同步卫星的速度之比为，C项错误；量子卫星与P点的速度之比为，D项正确。4.答案：D解析：地球同步卫星的运动周期与地球自转周期相同，角速度相同，即，根据关系式和可知，；人造卫星和地球同步卫星都围绕地球转动，它们受到的地球的引力提供向心力，即可得，可见，轨道半径大的线速度、向加速

10、度和角速度均小，即；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）的线速度就是第一宇宙速度，即，其向心加速度等于重力加速度，即；所以，又因为，所以。由以上分析可见，A、B、C三项错误，D项正确。5.答案：C解析：本题考查万有引力与航天、宇宙速度和卫星环绕。“天问一号”探测器绕火星匀速飞行时，其内部仪器处于完全失重状态，受力不平衡，故A错误；“天问一号”探测器最终绕火星飞行，脱离了地球引力的束缚，最小发射速度为第二宇宙速度11.2 km/s，但没有脱离太阳引力的束缚，故其发射速度要小于第三宇宙速度，故B错误；在火星表面与地球表面，探测器的重力分别等于火星与地球对探测器的万有引力，有，得,则火星表

11、面与地球表面的重力加速度大小之比为，可得火星表面的重力加速度大小为，故C正确；“天问一号”探测器到达火星附近时，要不断靠近火星，做向心运动，所以需要不断减速，故D错误。6.答案：C解析：因为经过时间t，Z、X和Y第三次在同一直线上，则满足,即,则，所以,X绕Y做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力，所以，联立解得，故选C.7.答案：B解析：沿轨道运动至B点时，需向后喷气加速才能进入轨道，A项错误；因在轨道I的半长轴小于轨道的运动半径，根据开普勒第三定律可知，沿轨道I运行的周期小于沿轨道运行的周期，B项正确；根据可知，沿轨道I运行时，在A点的加速度大于在B点的加速度，C项错误；根据开普勒第二定律可

12、知，在轨道I上由A点运行到B点的过程，速度逐渐减小，D项错误。8.答案：B解析：行星、行星满足，据开普勒第三定律知他们的运行周期相等，令等于一个周期，它们与中心天体连线扫过的面积，椭圆面积小于圆面积，A项错误，B项正确；向心加速度为垂直于速度方向的加速度，行星与行星在P点时加速度相等，但行星在该点的向心加速度为此加速度沿P至椭圆圆心方向的分量，小于行星在P点时的加速度，C项错误；据，考虑到I到的变轨过程应该在B点加速，有，B到E过程动能向势能转化，有，考虑到小于在E点能够绕中心天体匀速圆周运动所需的速度，而，所以有，综上所述，D项错误。9.答案：C解析：A.万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，根据可得A正确；BC.根据可得联立解得根据，其中，解得B正确，C错误；D.在月球表面有，可得D正确。题目选择不正确的，故选C。10.答案：B解析：双星间的万有引力提供向心力。设原来双星间的距离为L，质量分别为，圆周运动的圆心距质量为m的恒星距离 为r。对质量为m的恒星: ； 对质量为M的恒星: ，得,即，则当总质量为,间距为时，选项B正确。