专题03 万有引力-2021年高考北京市高三下学期4月一模物理试题汇编

1、2021 年高考北京市高三下学期 4 月一模物理试题汇编专题 03 万有引与航天（2021京房区三学 4 月一模2020 年 11 月 28 日晚间，嫦娥五号探测器经过四天多的奔月飞行，成功实施第一次近月制动，完太空刹车减被月球获。顺利进入一个近月点为 的月大椭圆轨道 ，经过一段时间后，嫦娥五号测器再次制动，最终进入圆轨道 环月球运动，如图 2 所。 则A测在轨行的周期大于轨道 II 上行周期B探测器在轨行时机械能等于在轨道 上行时的机械能C探测器沿轨 P 点的速度小于沿轨道 II 经 点速度D测沿轨道 经 点加速度小于沿轨道 II 经 P 点加速度【答案A【解析】根据开普勒第三定律可知，半长

2、轴越长，则周期越大，而轨I 半长轴大于轨道 II，故探测 器在轨道行周期大于在轨道 II 上行的周期，选项 A 正；探测器在轨行需要通过制动才变成轨道 II，故探测器在轨时的机械能大于在轨道 II 上行时的机械能，选项 错；探测器在二轨道切点处的加速度是相等的为它受到的万有引力相等根据 vr 可，沿轨 过 P 点半径大一些故轨 P 点速大于于沿轨道 经 点速度，选项 C 错；探测器沿轨道 I 经 点的加速度等于沿轨道 过 P 点加速度，因为 F，项 D 错。1 2 i i1 1 2 i i1 i 1 i 1 1 2 2i i（2021京西区三学 4 月模地刚诞生时自转周期约是 时，因为受到月球

3、潮汐的影响，自转在持续减速，现在地球自转周期是 小时。与此同时，在数年、数十年的时间内，由于地球板块的运动、地壳的收缩、海洋、大气等一些复杂因素以及人类活动的影响，地球的自转周期会生毫秒级 别的微小波动。科学研究指出，若不考虑月球的影响地球的总质量不变的情况下，地球上的所有物质满足 r 2+m r 2 r = 常量，其中 、 、 m 表示地球各部分的质量r r 、 r 为地球各部分到地轴的距离， 地球自转的角速度，如图所示。根据以上信息，结合所学，判断下列说法正确的是miriBAA月球潮汐的影响使地球自转的角速度变大B若地球自转变慢，地球赤道处的重力加速度会变小C仅考虑 A 处冰川融化，质心下

4、降，会使地球自转周期变小D仅虑 B 处块赤道漂移，会使地球自转周期变小【答案C【解析】由题意可知，因为受到月球潮汐的影响，地球的自转在持续减速，说明月球潮汐影响地球 自转的角速度，使它变变小了，选项 A 错误；对于赤道处的物体来说有力与支持力的合力提供向心力 - 因为重力 G=F - ， 万有引力是不变的，而赤道处的物体的向心力会随地球自转变慢而减小，故重力会变大，重力速度也会 变大，选项 B 错；若仅考虑 A 处冰川融化质下降为地球上所有的物质满足 r 2+ m r 2+ m r 2=常量； 而质心下降，说明 变，则地球自转的角速度 会大，自转的周期变小，选项 C 正；若仅考虑 B 处板块向

5、赤道漂移，说明 在大，则 会小，周期会变大，选项 错误。（2021京西区三学期 4 月一模2020 年 月 31 日上午，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，并为全球提供服务。北斗三号系统由 24 颗中圆地球轨道卫星3 颗球静止轨道卫星和 3 颗斜地球同步轨道卫星组成。其中，中圆地球轨道卫星距地面高度约.2104 为 3.610km，它们都绕地球做近似的匀速周运动。则km地球静止轨道卫星距地面高度约A中圆地球轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度B地球静止轨道卫星的加速度大于 9.8m/sC圆地球轨道卫星的周期大于地球静止轨道卫星的周期D圆球轨道卫星的角速度大于地球静止轨道卫星的角速度【答案D【解析

6、】我们对两个星作一下对比，发现中圆轨道的卫星半径小，同步轨道的卫星半径大；而一宇宙速度的卫星的半径等于地球的半径据高轨低大周期”规律可知中圆地球轨道卫星的运行度 小于第一宇宙速度，选项 A 错；由于做环绕地球运动的卫星的向心加速度是 9.8m/s2，而同步轨道卫星的高度比它要高很多，所以地球静止轨道卫星的加速度小于 2，选项 错误；因为中圆与静止轨道相比较，中圆的半径小，所以它的周期小，角速度大，选项 C 错误， 正；（2021京丰区三学 4 月模）了对大气二氧化碳进行全天时、高精度监测，我国研制的全球首颗搭载主动激光雷达的大气环境监测卫星 2021 年 7 月厂待发射地同步轨卫中卫星 ）不同

7、，大气环境监测卫星（图中卫星 2是轨道平面与赤道平面夹角接近 90卫星，一天内环 绕地球飞 14 圈下列说法正确的是A.卫 的速度大于卫星 速度B.星 的期大于卫星 1 的期C.星 的心加速度小于卫星 的心加速度D.卫 所处轨道的重力加速度等于卫星 1 所轨道的重力加速度【答案A【解析因地球同步卫（卫 1的周期是 24而气环境监测卫（卫星 的周期是 24h/14，可见卫星 2 的周期小，角速度大其线速度也大，满足“低轨高速小周期”的规律，故选项 A 正， 错 误；因为卫星 2 离球近一些，故它向心加速度大于卫星 的心加速度，选项 错误；由于两个卫星的半径不相同，所以卫星 2 所轨道的重力加速度

8、大于卫星 1 所处轨道的重力加速度，选项 错误。北市景区三学期 月一） 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，已知轨道半，月球 质量为 ，引力常量为 。则上升器在环月轨道运行的速度为Ar BrCr Dr【答案】【解析因为 F 故 GMm r r所上升器在环月轨道运行的度为 v= 选 正。 r（2021北京市淀高下期 4 月模）2020 年 月 日凌晨，嫦娥五号返回器我国内蒙古中部四子王旗着陆场成功着陆，这一事件标志着我国首次月球采样任务取得圆满成功。此次任务，为了节省燃料、保证返回器的安全，也为之后的载人登月

9、返回做准备，返回器采用了半弹道跳跃返回式，具体而言就是返回器先后经历两次再入”利大气层减速返回器第一次再入过程中除受到大气阻力外还会受到垂直速度方向的大气升力作用，使其能再次跳跃到距地面高度 以上的大气层，做一段跳跃飞行后，又再次进入距地面高度 以的大气层，使再入速度达到安全着陆的要求。这一返回过程如图 所示。若不考虑返回器飞中质量的变化，从以上给出的信息，可以判断下列说法中正确的是A 若没有大气层的减速作用，返回器返回着陆点时的速度等于第一宇宙速度k k B返回器在第一次再入段，经过轨道最低点前已开始减速C回器在第一次再入段，经过轨道最低点时所受大气升力与万有引力大小相等D返回器从第一次再入

10、至着陆过程中与大气摩擦产生的热量等于其第一再入时的动能【答案B【解析】因为第一宇宙速度是绕地球的环绕速度，若没有大气层的减速作用，返回器返回时，力做正功，它的速度增大，它的速度也可能大于第一宇宙速度，速度大之所以落地面上了，是因为回器的方 向是指向地球的，选项 误；由于大气的阻力与速度的方向是相反的，起减速的作用，而还有一个垂直速度方向的大气升力它是改变运动方向的，返回器第一次再进入时段过轨道最低点前重做正功，阻力做负功，升力不做功，故是不是开始减速了，需要知道重力做的功与阻力做功的关系，二者的关系不好直接判断，但我们可以通过第一次再入阶段时指定回器受到的合力情况判断，由轨迹可知，此时它受到的

11、合力是向上，该力与它的位移方向夹角大于 90 度故合力对它做负功，如图所示，所以其速度是减小的，选项 B 正确；F合x返回器在第一次再入段经过轨最低点时相当于做圆周运动的一部分时要向上的向心力， 即升力要大于重力才可以，故升力与万有引力不相等，选项 C 错误；利用能量守恒可知，设着陆点返回器的速度为 0，返回器在第一次再入至着陆过程中mh+E =Q，返回器与大气层摩擦而产生的热量不等于其第一次再入时的动能，而是大于这个动能，故选项D 错误。（2021京门沟高下期 4 月一）国家航天局消息，北京时间 2020 年 月 12 日嫦娥五号轨道器和返回器组合体实施了第一次月地转移。如图所示，组合体自近

12、月点由圆轨道变为圆轨道，开启了回家之旅。以下说法正确是（ ）的A. 组体在近月点减速，从而变为椭圆轨道B. 组体在近月点加速，从而变为椭圆轨道C. 组体在椭圆轨道运行过程中，近月点的线速度小于远月点的线速度D. 组体在椭圆轨道运行过程中，近月点的加速度小于远月点的加速度【答案B【解析】组合体在近月点如果减速，则会从椭圆轨道变为圆轨道，如果加速，则会从圆轨道变椭圆轨道，因为近月点的加速度是不变的，根据 a=错误， 确； 可得，椭圆的半径大，则需要的速度也会较大，选项 根据开普勒第二定律面积定律的推论可知，组合体在椭圆轨道运行过程中，近月点的线速度大远月点的线速度，选项 C 错；组合体在椭圆轨道运

13、行过程中，近月点的加速度大于远月点的加速度，选项 D 错误。（2021京海区三学期练） 年 12 月 17 日晨，嫦娥五号返回器在我国内蒙古中部四子王旗着陆场成功着陆，这一事件标志着我国首次月球采样任务取得圆满成功。此次任务，为了节省燃料、保证返回器的安全，也为之后的载人登月返回做准备，返回器采用了半弹道跳跃返回式，具体而言就是返回器先后经历两次“再入段”，利用大气层减速。返回器第一次再入过程中，除受大气阻力外还会受到垂直速度方向的大气升力作用，使其能再次跳跃到距地面高度 20km 以的大气层，做一段跳跃飞行后，又再次进入距地面高度 120km 以的大气层，使再入速度达到安全着陆的要求。这一返

14、回过程如图所示若考虑返回器飞行质量的变化以上给出的信息可以判断下列说法中正确的 ）A. 若有大气层的减速作用，返回器返回着陆点时的速度等于第一宇宙速度B. 返器在第一次再入段，经过轨道最低点前已开始减速C. 返器在第一次再入段，经过轨道最低点时所受大气升力与万有引力大小相等D. 返器从第一次再入至着陆过程中与大气摩擦产生的热量等于其第一次再入时的动能【答案】【解析】A没大气层的减速作用，当返回器带着月壤，从 38 万里远的月球驰电掣般向地球飞来，这时它的飞行速度接近每秒 11 公的二宇宙速度器回着陆点时的速度大于第一宇宙速度 A 错；B返回器在第一次再入段，由于受到大气的阻力以及垂直速度方向的

15、大气升力作用，经过轨道最低点前已 开始减速，选项 B 正；C返回器在第一次再入段，经过轨道最低点时，由于有向上的加速度，则根据F =m 引可知F = 引即所受大气升力大于万有引力大小，选项 错； 2r 2rD返器着陆时还具有一定的速度从第一次再入至着陆过程中与大气摩擦产生的热量小于其第一次再 入时的动能，选项 D 错误。故选 B（2021京石山高下期 月一）有引力定律清楚地向人们揭示，复杂运动藏着简洁的科学规律；它明确地向人们宣告，天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则；它可以算两个质点间的万有引力，或球体之间的万有引力。已知地球的质量M视为质量分布均匀的球体，半径为 R引 力常量为 G。

16、RL （）考虑地的自转，求地球表面附近的重力加速度大小。（）知质量布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。求深度为 d 的井底部的重力加速度大小。（）影流地球中的人们住在“地下城“地下城”建在半径为 的巨大空腔中，空腔与地球表面相切，如图所示O 和 O分别为地球和空腔的球心，地球表面上空某处 P 离地球表面的距离为 H， 空腔内另一处 Q 与心 的离为 ，、和 O 在一直线上。对于质量为 m 的，求在 P 处受到地球的万有引力大小；在 Q 处到地球万有引力大小。【答案 g GM ( R ） g GMm r ） F ( R H ) ( r H ) R ； F GMm ) 。【解析 分）考虑地球的自转，

17、在地球表面附近 Mm mg 2 分解得g GM （ 分）（）地球平密度为 ， M 43 r 2 3 2 2 r 2 3 2 2 在矿井底部 m ( R ) ， M 43R )深度为 d 的矿井底部的重力加速度大小 ( （ 分（）质量为 的在 P 处到地球的万有引力大小F GM m ( R H ) ( r ) ，其中 4 解得 GMm GMm r ( R H ) ( r H ) （ 分质量为 m 的在 Q 处到地球的万有引力大小F GM m ( ) L ) ，其中 M 4R L) ， 3解得 F GMm ) （ 分北京朝区三学 4 月一） 年 月 日 19 时 52 分我国首次火星探测任天问一号探器实施近火捕获