(新高考)高考物理二轮复习专题练习：专题5《万有引力与航天》(含答案)

专题5 万有引力与航天 专题训练

一、单选题

1．（2022·重庆·西南大学附中模拟预测）2021年11月神州十三号宇航员从“天宫号”出舱完成相关的太空作业。已知“天宫号”空间站绕地球的运行可视为匀速圆周运动，周期约为。下列说法正确的是（　　）

A．“天宫号”的角速度比地球同步卫星的小

B．“天宫号”的线速度比地球同步卫星的大

C．宇航员出舱后处于平衡状态

D．宇航员出舱后处于超重状态

2．（2022·北京丰台·一模）如图所示，a为在地球赤道表面随地球一起自转的物体，b为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，轨道半径可近似为地球半径。假设a与b质量相同，地球可看作质量分布均匀的球体，比较物体a和卫星b（　　）

A．角速度大小近似相等B．线速度大小近似相等

C．向心加速度大小近似相等D．所受地球引力大小近似相等

3．（2022·陕西汉中·一模）2021年2月10日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火星捕获制动，成为火星卫星。如图所示为探测器经过多次变轨后登陆火星的轨道示意图，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆，探测器经轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ后从点登陆火星。点是三个轨道的交点，轨道上的、P、三点与火星中心在一条直线上，、分别为椭圆轨道Ⅲ的远火点和近火点。已知火星的半径为R，，探测器在轨道Ⅱ上正常运行时经过点的速度为，在此轨道上运行的周期为T，下列说法正确的是（　　）

A．沿轨道Ⅰ运行时探测器与点的连线在相等时间内扫过的面积相等

B．沿轨道Ⅱ运行时探测器经过点时的加速度大小为

C．沿轨道Ⅱ运动到点的速度小于沿轨道Ⅲ运动到点的速度

D．沿轨道Ⅲ运行时探测器从点到点的时间为

4．（2022·辽宁·一模）2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功对接，对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，当经过A点时，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B处与核心舱对接，则神舟十二号飞船（　　）

A．在轨道Ⅰ上的速度小于沿轨道Ⅱ运动经过B点的速度

B．沿轨道Ⅱ运行的周期为

C．沿轨道Ⅱ从A运动到B的过程中，速度不断增大

D．沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期

5．（2022·全国·模拟预测）“嫦娥四号”探月飞船实现了月球背面软着陆，按计划我国还要发射“嫦娥五号”，执行月面采样返回任务。已知月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，地球和月球的质量分别为M1和M2，月球半径为R，月球绕地球公转的轨道半径为r，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）

A．月球的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的

B．使飞船从地球飞向月球，地球上飞船的发射速度是地球的第一宇宙速度

C．采样返回时，使飞船从月球飞向地球，月球上飞船的发射速度为

D．采样返回时，使飞船从月球飞向地球，月球上飞船的发射速度应大于

二、多选题

6．（2022·河南·二模）设想宇航员随飞船绕火星飞行，飞船贴近火星表面时的运动可视为绕火星做匀速圆周运动。若宇航员测得飞船在靠近火星表面的圆形轨道绕行n圈的时间为t，飞船在火星上着陆后，宇航员用弹簧测力计测得质量为m的物体受到的重力大小为F，引力常量为G，将火星看成一个球体，不考虑火星的自转，则下列说法正确的是（　　）

A．火星的半径为

B．火星的质量为

C．飞船贴近火星表面做圆周运动的线速度大小为

D．火星的平均密度为

7．（2022·湖南岳阳·二模）中国科学家利用“慧眼”太空望远镜观测到了银河系的MaxiJ1820+070是一个由黑洞和恒星组成的双星系统，距离地球约10000光年。根据观测，黑洞的质量大约是太阳的8倍，恒星的质量只有太阳的一半，若已知太阳质量为M，引力常量为G，据此以上信息可以估算出（　　）

A．黑洞与恒星做匀速圆周运动的轨道半径之比

B．黑洞与恒星做匀速圆周运动的线速度大小之比

C．黑洞做匀速圆周运动的角速度大小

D．恒星的自转周期

8．（2022·福建·模拟预测）我国自主研发的“天问一号”探测器在经过3个月的环火运行后，2021年5月15日在火星乌托邦平原南部着陆并成功释放“祝融号”火星车。截至2021年7月17日23时，“祝融号”火星车行驶里程已突破509米，树立了我国深空探测新的里程碑。已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的。下列说法正确的是（　　）

A．“天问一号”探测器要离开环绕轨道着陆火星，则控制发动机应向运动反方向喷射气体

B．着陆过程中“祝融号”火星车一直处于失重状态

C．发射“天问一号”探测器的速度应大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度

D．“天问一号”探测器环绕火星运行的最大速度为地球第一宇宙速度的

9．（2022·湖南衡阳·一模）2021年10月16日、神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，假设神舟十三号载人飞船在距地面高度为h的轨道做圆周运动，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）

A．神舟十三号载人飞船的线速度大于地球第一宇宙速度

B．神舟十三号载人飞船运行的周期为

C．神舟十三号载人飞船轨道处的重力加速度为

D．地球的平均密度

10．（2022·山东日照·一模）太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。如2021年8月2日土星冲日，8月20日木星冲日，9月14日海王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示。下列说法正确的是（　　）

A．每年都会发生“天王星冲日”现象

B．2022年会发生“土星冲日”现象

C．木星相邻两次冲日的时间间隔约为火星的一半

D．某一年可能出现两次“海王星冲日”现象

11．（2022·福建省厦门市教育科学研究院二模）中国“FAST”球面射电望远镜发现一个脉冲双星系统。科学家通过脉冲星计时观测得知该双星系统由一颗脉冲星与一颗白矮星组成。如图所示，假设在太空中有恒星A、B双星系统绕O点做逆时针匀速圆周运动，运动周期为T1，它们的轨道半径分别为RA、RB，且RA<RB；C为B的卫星，绕B做逆时针匀速圆周运动，周期为T2，且T2<T1。A与B之间的引力远大于C与B之间的引力。引力常量为G，则（　　）

A．恒星A的质量大于恒星B的质量

B．恒星B的质量为

C．若知道C的轨道半径，则可求出C的质量

D．三星A、B、C相邻两次共线的时间间隔为

三、填空题

12．（2022·四川·三台中学实验学校二模）天文学家在对宇宙中某双星系统的观测中发现：该双星系统中两颗恒星围绕他们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期约为T，两颗恒星之间距离为r，已知万有引力常量为G，由此可推算出这个双星系统的总质量为______________

13．（2022·上海·一模）据预测，在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍，一个在地球表面重力为700N的人在“宜居”行星表面的重力将变为1120N．该行星绕恒星A旋转，其到恒星A的距离是地球到太阳距离的3倍，恒星A的质量为太阳质量的12倍．由此可推知，该行星的半径是地球半径的__倍，在该行星上的“一年”与在地球上的“一年”之比为__．

14．（2022·上海·高考模拟）我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体．假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，地球表面处重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响．则组合体运动的线速度大小为__________，向心加速度大小为___________。

四、解答题

15．（2022·福建·模拟预测）已知地球质量为，半径为，自转周期为，引力常量为。如图所示，A为在地面附近绕地球做匀速圆周运动的卫星，为地球的同步卫星。

（1）求卫星A运动的线速度、周期及向心加速度的大小

（2）求卫星到地面的高度。

16．（2022·江苏·模拟预测）2020年12月3日，嫦娥五号上升器携带月壤样品成功回到预定环月轨道，这是我国首次实现地外天体起飞.环月轨道可以近似为圆轨道，已如轨道离月球表面的高度为h，月球质量为M，半径为R，引力常量为G，求：

（1）上升器在环月轨道运行的速度；

（2）环月轨道处的重力加速度。

17．（2022·北京东城·一模）经过天文望远镜的长期观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙中的物质的存在形式和分布情况有了较深刻的认识双星系统是由两个星体组成，其中每个星体的线度都远小于两个星体之间的距离一般双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统处理现根据对某一双星系统的光学测量确定，该双星系统中每个星体的质量都是M，两者间距L，它们正围绕着两者连线的中点作圆周运动

（1）试计算该双星系统的周期T；

（2）若实验上观测到的运动周期为，为了解释两者的不同，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质作为一种简化模型，我们假定在以两个星体连线为直径的球体内均匀分布着密度为ρ的暗物质，而不考虑其它暗物质的影响，并假设暗物质与星体间的相互作用同样遵守万有引力定律试根据这一模型计算双星系统的运动周期。

参考答案：

1．B

2．D

3．D

4．B

5．D

6．BD

7．AB

8．CD

9．BC

10．BC

11．AB

12．

13．     2     3：2

14．            

15．（1）；；（2）

16．（1） ；（2）

17．（1）；（2）