2020年人教版(山东专用)高考物理练习：万有引力与航天

1、D.火星的平均密度为第 4 节万有引力与航天课时训练课时训练即段巩忑域呂舟分基础必备练基础必备练1.假设有一星球的密度与地球相同，但它表面处的重力加速度是地球2.火星成为我国深空探测的第二颗星球，假设火星探测器在着陆前，绕火星表面匀速飞行（不计周围其他天体的影响）,宇航员测出飞行 N 圈用时 t,已知地球质量为 M,地球半径为 R,火星半径为 r,地球表面重力加速度为 g.则（B ）表面重力加速度的4 倍,则该星球的质量是地球质量的（D ）A.火星探测器匀速飞行的速度约为B.火星探测器匀速飞行的向心加速度约为1B.4 倍A.C.16 倍 D.64 倍D.火星的平均密度为C.火星探测器的质量为解

2、析：火星探测器匀速飞行的速度约为 V=_,向心加速度约为371MN2加 I,故 D 错误；火星探测器的质量不能计算出来3.登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于 2020年登陆火星.地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响.根据下表，火星和地球相比（B ）行星半径/m质量/kg轨道半径/m地球6.4x1066.0 x10241.5x1011火星3.4x1066.4x10232.3x1011A.火星的公转周期较小B. 火星做圆周运动的加速度较小C. 火星表面的重力加速度较大D.火星的第一宇宙速度较大Mm越大，加速度越小，由于 r火r地,故选项 A 错误,B 正确；由

3、G =mg 得4n2N2ra=r,A错误,B 正确；火星探测器匀速飞行,GL_GM地球,g=岡,两式结合，得到n2N2r3MM火=|,火星的平均密度为故 C 错误.MmR论Jr二 ma 知,T=2n,轨道半径越大，公转周期,对于M如叫也g=GR25y火=-（网）2=2.6,火星表面的重力加速度较小,C 错误；由闻地尺火冋中火扁,火星的第一宇宙速度较小，D 错4.中国北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系 统,是继美国全球定位系统 （GPS） 、 俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统.预计 2020 年左右,北斗 卫星导航系统将形成全球覆盖能力

4、.如图所示是北斗导航系统中部分 卫星的轨道示意图，已知a,b,c 三颗卫星均做圆周运动,a 是地球同步 卫星,则（A ）A. 卫星 a 的角速度小于 c 的角速度B. 卫星 a 的加速度大于 b 的加速度C. 卫星 a 的运行速度大于第一宇宙速度D. 卫星 b 的周期大于 24 h解析:a 的轨道半径大于 c 的轨道半径，因此卫星 a 的角速度小于 c 的 角速度,选项 A 正确;a 的轨道半径与 b 的轨道半径相等，因此卫星 a 的加速度等于 b 的加速度，选项 B 错误;a 的轨道半径大于地球半径，因此卫星 a 的运行速度小于第一宇宙速度，选项 C 错误;a 的轨道半径 与 b 的轨 道半

5、 径相等，卫星 b 的周期等于 a 的周期，为 24 h,选项 D错误.5.（2019 江西南昌模拟）2016 年 10 月 17 日，“神舟一号”载人飞 船发射升空，搭载宇航员景海鹏、陈冬前往“天宫二号”空间实验室，宇航员在“天宫二号”驻留 30 天进行了空间地球系统科学、空间应 用新技术和航天医学等领域的应用和实验.“神舟十一号”与“天宫 二号”的对接变轨过程如图所示，AC 是椭圆轨道H的长轴.“神舟十 一号”从圆轨道I先变轨到椭圆轨道H,再变轨到圆轨道皿,与在圆轨 道皿运行的“天宫二号”实施对接.下列描述正确的是（C ）A. “神舟十一号”在变轨过程中机械能不变B. 可让“神舟一号”先进

6、入圆轨道皿,然后加速追赶“天宫二号”实现对接C. “神舟一号”从 A 到 C 的动量逐渐变小D. “神舟十一号”在椭圆轨道上运动的周期与“天宫二号”运行周期 相等解析：“神舟十一号”飞船变轨过程中轨道升高，机械能增加，A 选项 错误；若飞船在进入圆轨道皿后再加速，则将进入更高的轨道飞行，不 能实现对接，选项 B 错误；由开普勒第二定律可知，飞船沿轨道H由 A 到C 速度减小，则动量逐渐减小，选项 C 正确;由开普勒第三定律可知，在椭圆轨道H上的运行周期与在圆轨道皿上的运行周期不相等，D 项错误.6.（2017 海南卷,5）已知地球质量为月球质量的 81 倍,地球半径约 为月球半径的 4 倍.若

7、在月球和地球表面同样高度处，以相同的初速 度水平抛出物体，抛出点与落地点间的水平距离分别为s月和 s地,则 s月：s地约为（A ）A.9 : 4B.6 : 1C.3 : 2D.1 : 1解析：设月球质量为 M ,半径为 R ,地球质量为 M,半径为 R.M7?已知M=81,=4,根据在星球表面万有引力等于重力得pMm_=mg则有 g 鞋因此 M=L 由题意从同样高度抛出J T在地球上的水平位移 S地=Vot,在月球上的水平位移 s月二 vot ；因此 s月：s地=9 : 4,故 A 正确,B,C,D 错误.7.（2017 全国皿卷，14）2017 年 4 月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天

8、宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行.与天宫二号单独运行 时相比,组合体运行的（C ）A. 周期变大 B.速率变大C.动能变大 D.向心加速度变大解析：设地球质量为 M,对天宫二号，由万有引力提供向心力可得 T=2GM,a=L!而对接后组合体轨道半径 r 不变,则 T,v,a 均不变,但质量变大,由 HmV 知Ek变大，选项 C 正确.8. （2019 山西大学附中模拟）如图是两颗仅在地球引力作用下绕地 球运动的人造卫星轨道示意图，I是半径为 R 的圆轨道，H为椭圆轨 道,AB 为椭圆的长轴且 AB=2R 两轨道和地心在同一平面内，C,

9、D 为两 轨道的交点.已知轨道H上的卫星运动到 C 点时速度方向与 AB 平行，下列说法正确的是（A ）A. 两个轨道上的卫星在 C 点时的加速度相同B.H轨道上的卫星在 B 点时的速度可能大于I轨道上的卫星的速度C.H轨道上卫星的周期大于I轨道上卫星的周期D.H轨道上卫星从 C 经 B 运动到 D 的时间与从 D 经 A 运动到 C 的时间相等解析:根据牛顿第二定律得 a=HJ两轨道上的卫星在 C 点距离地心 的距离GMv=相等，则加速度相同，选项 A 正确；H轨道上的卫星经 B 点时需要加速可进入过 B 点的圆轨道，此圆轨道与I轨道相比，卫星运动速 度一定小，由此可知，选项 B 错误;根据

10、开普勒第三定律知 U=k,椭圆的 半长轴与圆轨道的半径相等，则H轨道上卫星的周期等于I轨道上卫 星的周期，选项 C 错误；H轨道上卫星从 C 经 B 运动到 D 的时间大于从 D 经 A 到 C的时间，选项 D 错误.9.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，两星总质量变期为（B ）kM，两星间距离变为 nL 时，圆周运动的周期变为也 T，选项 B 正确.10. （2019 山东泰安质检） （多选

11、）“嫦娥四号”是嫦娥探月工程计划 中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面 地科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球档案资料.已知月为原来的 k 倍，两星之间的距离变为原来的n 倍，则此时圆周运动的A.SinT B.kT(H2解析：由万有引力提供向心力有L=ri+r2，M=m+m,联立以上各式可得T=mri(d)2，GJGM，故当两恒星总质量变=m22()2,又球的半径为 R,月球表面的重力加速度为 g月,引力常量为 G,嫦娥四号离月球中心的距离为 r,绕月周期为 T.根据以上信息可求出（A. “嫦娥四号”绕月运行的速度为B. “嫦娥四号”绕月运行的速度为C.月球的平

12、均密度为 E!Mm解析：“嫦娥四号”绕月运行时，万有引力提供向心力，GhLI 二 mi,解得C 错误,D 正确.I 能力培养练能力培养练11假设在轨运行的“高分一号”卫星、同步卫星和月球都绕地球做匀速圆周运动，它们在空间的位置示意图如图所示.下列有关“高分一号”卫星的说法正确的是（C ）A. 其发射速度可能小于 7.9 km/sBD )v=,则 GM=R月，联立解得 v=,故选项 A 错误,B 正隔37ir3,月球的平均密度为p柯乜国,故选项D.月球的平均密度为- TT确；G_4厂广_r,解得 MB. 绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度小C. 绕地球运行的周期比同步卫星绕地球运行的周期

13、小D. 在运行轨道上完全失重，重力加速度为 0解析：因 7.9 km/s 是最小发射速度，所以“高分一号”卫星的发射速度一定大于 7.9 km/s,选项 A 错误；由 近二 mo2r=m 叵|）2r 得3=1；,T=2“I I,又 r高r同r月,所以co高3同3月,T高T同T月,故选 项B 错误,C 正确;在运行轨道上，万有引力提供向心力，处于完全失重 状态,但重力加速度不为 0,选项 D 错误.12. （多选） 我国计划在 2020 年实现火星的着陆巡视，假设探测器飞抵 火星着陆前，沿火星近表面做匀速圆周运动，运动的周期为 T,线速度 为 v,已知引力常量为 G,火星可视为质量均匀的球体，则

14、下列说法正 确的是（BCD ）B.火星的平均密度为阻C. 火星表面的重力加速度大小为D. 探测器的向心加速度大小为 L_解析:因探测器沿火星近表面做匀速圆周运动，故可认为轨道半径等于火星的半径，设探测器绕火星运行的轨道半径为r,根据 v4 可得=迥 又 U=m,得 M 区,选项A 错误；火星的平均密度PA.火星的质量为 L_13._（2017 天津卷，9）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,选项 B 正确；火星表面的重力加速度大小,选项 C 正确;探测器的向心加速度大小为项 D 正确.14. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为 hi的近地圆 轨道上,在卫星经过 A 点时点火实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆 轨道的远地点 B 再次点火将卫星送入同步轨道，如图所示.已知同步解析：设组合体环绕地球的线速度为 v,g.卫星的运行周期为