高考物理二轮专题：万有引力与航天选择题专项练习

1、万有引力与航天选择题专项练习 1.宇航员王亚平在“天宫一号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为()A0 Beq f(GM,(Rh)2)Ceq f(GMm,(Rh)2) Deq f(GM,h2)2.假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G。地球的密度为()Aeq f(3g0g,GT2g0)Beq f(3g0,GT2g0g)Ceq f(3,GT2)Deq f(3g0,GT2g)3.据报

2、道：我国第一颗绕月探测卫星“嫦娥一号”将于2007年在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空假设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面，若已知该卫星的运行周期、月球的半径、万有引力常量，以下物理量中不可求出的是（）A探测卫星的质量B月球的密度C月球的质量D月球表面的重力加速度4.有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4倍，则该星球的质量将是地球质量的（忽略其自转影响）（）AB4倍C16倍D64倍5.2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”在中国文昌航天发射场踏上征程，使中国人探索火星的梦想更进一步。已知火星半径大致是地球的一半，火星质

3、量约为地球的，火星绕太阳公转的周期约为地球的2倍，忽略火星和地球自转，则（）A火星表面的重力加速度约为地球表面的0.2B火星绕太阳的轨道半径约为地球的4倍C火星表面的第一宇宙速度约为地球的D火星受到太阳的万有引力约为地球的6迄今为止，人类已经发射了数千颗人造地球卫星，其中的通信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活。如图所示为我国发射的二氧化碳监测卫星轨迹示意图。已知该卫星在半径为r的圆轨道上运行，经过时间t，通过的弧长为s。已知引力常量为G。下列说法正确的是（）A该卫星的发射速度小于7.9km/sB该卫星的运行速度大于7.9km/sC可算出该卫星的周期为D可算出地球平均密度为72020年

4、计划发射40余颗卫星，堪称中国的航天年。已知某卫星在距地面高为h的轨道绕地球做圆周运动，卫星与地心的连线单位时间内扫过的面积为S。且地球半径为R，忽略地球自转的影响，则地球表面的重力加速度为（）BCD8.2020年6月23日我国成功发射北斗三号系统最后一颗卫星，北斗全球星座部署完成.北斗三号系统空间段由3颗GEO、3颗IGSO和24颗MEO卫星组成。GEO卫星相对地球静止，轨道高度约为，IGSO卫星的轨道高度与GEO卫星的轨道高度相同，轨道倾角（绕地球运行的轨道平面与地球赤道平面之间的夹角）为55度，MEO卫星的轨道高度约为，轨道倾角为55度。下列说法正确的是（）AMEO卫星的运行周期大于GE

5、O卫星的运行周期BGEO卫星与IGSO卫星运行的向心加速度大小相等CMEO卫星的线速度小于IGSO卫星的线速度DGEO卫星与IGSO卫星的动能相等10.“嫦娥奔月”非神话，“破壁飞天”化玉娥。“万户”精魂付火箭，屈原“天问”下长河。2020年7月23日12时41分，文昌航天发射场上，长征五号遥四运载火箭成功将“天问一号”火星探测器顺利送入预定轨道。2020年10月中旬，“天问一号”在距离地球约2940万公里处进行一次深空机动，4个月后探测器将与火星交会。然后通过“刹车”完成火星捕获，完成多次变轨后，择机开展着陆、巡视等任务。已知火星和地球绕太阳公转半径之比为3：2，火星与地球质量之比1：10，

6、半径之比为1：2，自转周期之比近似1：1，则（）A火星与地球绕太阳运动的向心加速度大小之比为9：4B火星与地球表面重力加速度之比2：1C火星与地球第一宇宙速度之比2：1D火星与地球平均密度之比4：5“天问一号”绕火星与地球最小周期之比11.如图所示，O点是近地点，是地球同步卫星轨道，是从地球上发射火星探测器的转移轨道，是火星探测器在近火星点P制动后的圆形轨道，M点是、轨道的交点，则（）A火星探测器和地球同步卫星在M点的速度相等B火星探测器在P点制动后进入轨道运行时的速度约等于火星的第一宇宙速度C火星探测器在O点的速度等于地球的第一宇宙速度D火星探测器刚运动到P点时的速度一定等于火星的第一宇宙速

7、度12.2020年发现的TOI1338b是一颗围绕TOI1338双星系统转动的行星。TOI1338双星系统由质量约为1.2M的TOI1338A和0.3M的TOI1338B组成（M为太阳质量），双星的运动周期约为地球公转周期的。则TOI1338A的线速度与TOI1338B线速度的比值以及双星间的距离分别是（AU为天文单位，AU=日地平均距离）（），B，C4，D4，13“嫦娥一号”探月卫星发动机关闭，轨道控制结束，卫星进入地月转移轨道。图中MN之间的一段曲线表示转移轨道的一部分，P是轨道上的一点，直线AB过P点且和两边轨道相切。下列说法中不正确的是（）A卫星在此段轨道上，动能一直减小B卫星经过P点

8、时动能最小C卫星经过P点时速度方向由P向BD卫星经过P点时加速度为014.如图宇宙空间中某处孤立天体系统，一个中心天体两个卫星，卫星质量远远小于中心天体质量，且不考虑两卫星间的万有引力。甲卫星绕位于O点的中心天体做半径为r的匀速圆周运动，乙卫星绕中心天体运动的轨迹为椭圆，长轴为2r、短轴为r，甲、乙均沿顺时针方向运转。两卫星的运动轨迹共面交于A、B两点。某时刻甲卫星在A处，乙卫星在B处。下列说法不正确的是（）A乙卫星在椭圆轨道上的运动遵循机械能守恒定律B甲、乙各自经过A处时的向心加速度相同C乙卫星经过A、B处时的动能相等D甲、乙各自从A点运动到B点所需时间之比为1:31.答案：B解析：选B飞船

9、受的万有引力等于在该处所受的重力，即Geq f(Mm,(Rh)2)mg，得geq f(GM,(Rh)2)，选项B正确2.答案B解析物体在地球的两极时，mg0Geq f(Mm,R2)，物体在赤道上时，mgmeq blc(rc)(avs4alco1(f(2,T)2RGeq f(Mm,R2)，Meq f(4,3)R3，解得地球的密度eq f(3g0,GT2g0g)。故选项B正确，A、C、D错误。3.【答案】A【解析】根据已知信息，可得可求得月球表面的重力加速度为可求得月球的质量为由月球的质量，可得月球的密度为因此可联立求解月球的质量、密度和月球表面重力加速度，只有探测卫星质量不能求。故选A。4.【答

10、案】D【详解】设在星球表面处有一质量为m的物体，由可得由于表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4倍，密度跟地球密度相同，因此此星球的半径是地球半径的4倍，又可推得，此星球质量是地球质量的64倍。故选D。5.【答案】C【详解】A根据可知火星表面重力加速度为地球的0.4，A错误；B根据开普勒第三定律可知，火星公转轨道半径为地球的倍，B错误：C根据可知选项C正确。D根据可知，火星受到太阳的引力为地球的选项D错误。故选C。6.【答案】C【详解】Av=7.9 km/s为第一宇宙速度，是最小的地面发射速度，卫星轨道半径比地球半径大，因此其发射速度应大于7.9km/s，故A错误；Bv=7.9km/s为

11、第一宇宙速度，是最大的运行速度，卫星轨道半径比地球半径大，因此其运行速度应小于7.9km/s，故B错误；C“碳卫星”的线速度解得该卫星的周期故C正确；D根据万有引力提供向心力地球质量密度地球半径未知，密度无法求解，故D错误；故选C。7.【答案】B【详解】卫星与地心的连线单位时间内扫过的面积对卫星又 解得 故选B。8.【答案】B【详解】A由轨道高度和地球半径关系可知MEO卫星的运转半径小于GEO卫星的运转半径，根据开普勒第三定律可得可得MEO卫星的运行周期小于GEO卫星的运行周期，故A错误；B设地球的质量为M，根据牛顿第二定律可得可得向心加速度因为IGSO卫星与GEO卫星的轨道高度相同，所以向心

12、加速度大小相等，故B正确；C设地球的质量为M，人造卫星做匀速圆周运动的半径为r，根据万有引力提供向心力有得由于MEO卫星的运转半径小于IGSO卫星的运转半径，所以MEO卫星的线速度大于IGSO卫星的线速度，故C错误；D因GEO卫星与IGSO卫星的质量关系未知，GEO卫星与IGSO卫星的动能大小无法判断，故D错误。故选B。10.【答案】D【详解】A根据万有引力提供向心力可得得则故A错误；B由公式得则故B错误；C由公式得则故C错误；D由公式和得代入解得由公式得解得天问一号”绕火星与地球最小周期之比，故D正确。故选D。11.【答案】B【详解】A火星探测器从M点飞离地球，万有引力不足以提供向心力，地球

13、同步卫星绕地球做圆周运动，则火星探测器和地球同步卫星在M点的速度一定不相等，A项错误；B火星探测器在P点制动后绕火星做圆周运动，轨道为近火星轨道，故制动后的速度约为火星的第一宇宙速度，B项正确；C火星探测器经近地点O后做离心运动，可知在O点的速度大于地球的第一宇宙速度，C项错误；D由题可知，火星探测器在靠近火星阶段的运动轨道不是圆周，需减速做向心运动，所以刚运动到P点时的速度一定大于火星的第一宇宙速度，D项错误。故选B。12.【答案】B【详解】双星系统转动的角速度相等，根据可得设双星间的距离为L，根据万有引力提供向心力公式得联立解得又地球公转有解得地球公转周期双星的运动周期约为地球公转周期的，则有解得双星间的距离为故选B。13【答案】A【详解】A从M到P，因为轨迹弯曲的方向指向地球，地球对卫星的万有引力大于月球对卫星的万有引力，万有引力的合力做负功，根据动能定理知，动能减小，从P到N，轨迹弯曲的方向指向月球，地球对卫星的万有引力小于月球对卫星的万有引力，万有引力的合力做正功，动能增加。故A错误；BCD卫星经过P点时，地球对卫星的万有引力等于月球对卫星的万有引力，万有引力的合力为零，则加速度为零，卫星的动能最小，经过P点的速度方向沿切线方向，即沿PB方向。故BCD正确。14.【答案】D【详解】A万有引力做功不改变机械能，