高考物理总复习《万有引力与航天》专题演练试题

《万有引力与航天》专题演练1．我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是（）A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接【答案】C2．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前，地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（）A．1h B．4h C．8h D．16h【答案】B3．过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51pegb”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51pegb”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为1/20，该中心恒星与太阳的质量比约为（）A．1/10B．1C．5D．10【答案】B4．如图，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2。则（）【答案】A5．宇航员王亚平在“天宫1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，距地面高度为，地球质量为，半径为，引力常量为，则飞船所在处的重力加速度大小为（）A．0B．C．D．【答案】B6．如图，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动。以、分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是（）A．B．C．D．【答案】D7．假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么（）A．地球公转周期大于火星的公转周期B．地球公转的线速度小于火星公转的线速度C．地球公转的加速度小于火星公转的加速度D．地球公转的角速度大于火星公转的角速度【答案】D8．（多选）我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4m高处做一次悬停（可认为是相对于月球静止）；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器的质量约为1.3×109kg，地球质量约为月球的81倍，地球半径为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2。则次探测器A．在着陆前瞬间，速度大小约为8.9m/sB．悬停时受到的反冲作用力约为2×103NC．从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒D．在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度【答案】BD9．下列说法正确的是（）A．牛顿通过“斜面实验”，推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”B．开普勒将第谷的几千个数据归纳出简洁的三定律，掲示了行星运动的规律C．用质点来代替实际物体的研究方法是等效替代法D．卡文迪许利用扭秤实验得出万有引力与距离的平方成正比【答案】B10．2016年9月16日，北京航天飞行控制中心对天宫二号成功实施变轨控制，使天宫二号由椭圆形轨道的远地点进入近圆形轨道，等待神舟十一号到来。10月19日凌晨，神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功，对接时的轨道高度是393公里，比神舟十号与天宫一号对接时的轨道高了50公里，这与未来空间站的轨道高度基本相同，为我国载人航天发展战略的第三步——建造空间站做好了准备。下列说法正确的是（）A．在近圆形轨道上运行时天宫一号的周期比天宫二号的长B．在近圆形轨道上运行时天宫一号的加速度比天宫二号的小C．天宫二号由椭圆形轨道进入近圆形轨道需要减速D．交会对接前神舟十一号的运行轨道要低于天宫二号的运行轨道【答案】D11．中国航天局在2015年年底发射了高分四号卫星，这是中国首颗地球同步轨道高时间分辨率对地观测卫星；如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体；B、C是同在赤道平面内的两颗人造卫星，B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是高分四号卫星．则下列关系正确的是（）A．物体A随地球自转的角速度大于卫星B的角速度B．卫星B的线速度小于卫星C的线速度C．物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度D．物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期【答案】C12．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．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24h【答案】A13．（多选）宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上，用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g0表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，N表示人对台秤的压力，则关于g0、N下面正确的是（）A．g0=0B．g0=eq\f(R2,r2)gC．N=0D．N=mg14．（多选）我国计划在2017年发射“嫦娥四号”，它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、更加全面的科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球档案资料。已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，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．月球的平均密度D．月球的平均密度为【答案】AC15．（多选）2016年10月17日，我国“神舟十一号”载人飞船在酒泉发射中心顺利升空；10月19日凌晨，绕地运行30多圈后与“天宫二号”实验室成功实现自动对接；11月18日14时07分，两名航天员在完成各项试验任务后乘坐返回舱安全顺利返回；本次太空征程首次将人类以外的生物带上太空，并创造了中国航天员在太空驻留时间新纪录；对此，以下说法正确的是（）A．两名航天员进入空间试验室后，将不再受到地球的万有引力B．“神舟十一号”载人飞船必须在“天空二号”的轨道上，再加速才能实现对接C．对接后，“神舟十一号”飞船的向心加速度大于月球的向心加速度D．“天宫二号”空间实验室在轨运行的线速度大于地球同步卫星运动的线速度【答案】CD16．（多选）某同学在研究性学习中记录了一些与地球、月球有关的数据资料如表中所示，利用这些数据来计算地球表面与月球表面之间的距离s，则下列运算公式中正确的是（）地球半径R=6400km月球半径r=1740km地球表面重力加速度g0=9.80m/s2月球表面重力加速度g′=1.56m/s2月球绕地球转动的线速度v=1km/s月球绕地球转动周期T=27.3天光速c=2.998×105用激光器向月球表面发射激光光束，经过约t=2.565s接收到从月球表面反射回来的激光信号A．s＝c·EQ\F(t,2) B．s＝EQ\F(vT,2π)－R－rC．s＝－R－r D．s＝－R－r【答案】ABD17．（多选）如图所示，a、b两个飞船在同一平面内，在不同轨道绕某行星顺时针做匀速圆周运动。若已知引力常量为G，a、b两飞船距该行星表面高度分别为h1、h2(h1<h2),运行周期分别为T1、T2，则以下说法正确的是（）A．飞船a运行速度小于飞船b运行速度B．飞船a加速可能追上飞船bC．利用以上数据可计算出该行星的半径D．利用以上数据可计算出该行星的自转周期【答案】BC18．嫦娥五号探测器是我国研制中的首个实施无人月面取样返回的航天器，预计在2017年由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，并从月球起飞返回地球，航天器返回地球开始阶段运行的轨道可以简化为：发射时，先将探测器发射至近月圆轨道1上，然后变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2进入圆形轨道3，忽略介质阻力，则以下说法正确的是（）A．探测器在轨道2上经过近月点A处的加速度大于在轨道1上经过近月点A处的加速度B．探测器在轨道2上从近月点A向远月点B运动的过程中速度减小，机械能增大C．探测器在轨道2上的运行周期小于在轨道3上的运行周期，且由轨道2变为轨道3需要在近月点A处点火加速D．探测器在轨道2上经过远月点B处的运行速度小于在轨道3上经过远月点B处的运行速度【答案】D19．为了测量某行星的质量和半径，宇航员记录了登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期T，登陆舱在行星表面着陆后，用弹簧称称量一个质量为m的砝码读数为N。已知引力常量为G。则下列计算中正确的是（）A．在该行星的第一宇宙速度为B．该行星的密度为C．该行星的质量为D．该行星的半径为【答案】A20．如图，地球赤道上山丘，近地卫星和同步通信卫星均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动，设、、的圆周运动速率分别为、、，向心加速度分别为、、，则（）A．B．C．D．【答案】B21．某卫星在半径为r的轨道1上做圆周运动，动能为，变轨到轨道2上后，动能比在轨道1上减小了，在轨道2上也做圆周运动，则轨道2的半径为（）A、B、C、D、【答案】A22．（多选）如图，“嫦娥三号”卫星要经过一系列的调控和变轨，才能最终顺利降落在月球表面。它先在地月转移轨道的P点调整后进入环月圆形轨道1，进一步调整后进入环月椭圆轨道2．有关“嫦娥三号”下列说法正确的是（）A．在地球上的发射速度一定大于第二宇宙速度B．在P点由轨道1进入轨道2需要减速C．在轨道2经过P点时速度大于Q点速度D．分别由轨道1与轨道2经P点时，向心加速度相同【答案】BD23．（多选）北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能。“北斗”系统中两颗工作卫星1和2均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径均为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置，如图所示。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力。以下判断中正确的是（）A．这两颗卫星的向心加速度大小相等，均为B．卫星1由位置A运动至位置B所需的时间为C．如果使卫星1加速，它就一定能追上卫星2D．卫星1由位置A运动到位置B的过程中万有引力不做功【答案】AD24．（多选）今年的两会期间，中国载人航天工程总设计师周建平8日接受新华社记者采访时说，预计今年三季度发射的天宫二号，将搭载全球第一台冷原子钟，利用太空微重力条件，稳定度高达10的负16次方。超高精度的原子钟是卫星导航等领域的关键核心技术……。我国的航天技术突飞猛进，前期做了分步走的大量工作。在2013年6月10日上午，我国首次太空授课在距地球300多千米的“天空一号”上举行，如图所示的是宇航员王亚萍在“天空一号”上所做的“水球”.若已知地球的半径为6400km，地球表面的重力加速度为g=9.8m/s2，下列关于“水球”和“天空一号”的说法正确的是（）A．“水球”的形成是因为太空中没有重力B．“水球”受重力作用其重力加速度大于5m/s2C．“天空一号”运行速度小于7.9km/sD．“天宫一号”的运行周期约为1.5h【答案】BCD25．（多选）地球赤道上的重力加速度为，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为，卫星甲、乙、丙在如图所示三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切，以下说法中正确的是（）A．如果地球自转的角速度突然变为原来的倍，那么赤道上的物体将会“飘”起来B．卫星甲、乙经过P点时的加速度大小相等C．卫星甲的周期最大D．三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度【答案】BC26．（多选）据报道，美国国家航天航天局（NASA）首次在太阳系外发现“类地”行星Kepler-186f。若宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为T：宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近处自由释放一个小球（引力视为恒力），落地时间为。已知该行星半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（）A．该行星的第一宇宙速度为B．该行星的平均密度为C．如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度为D．宇宙飞船绕该星球做圆周运动的周期小于【答案】AB27．质量为的人造地球卫星与地心的距离为时，重力势能可表示为，其中G为引力常量，M为地球质量。该卫星原来的半径为的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到及稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为，此过程中因摩擦而产生的热量为（）A．B．C．D．【答案】D28．宇宙间是否存在暗物质是物理学之谜，对该问题的研究可能带来一场物理学的革命。为了探测暗物质，我国在2015年12月17日成功发射了一颗被命名为“悟空”的暗物质探测卫星。己知“悟空”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t(t小于其运动周期)，运动的弧长为L，与地球中心连线扫过的角度为θ(弧度)，引力常量为G，则下列说法中正确的是（）A．“悟空”的质量为B．“悟空”的环绕周期为C．“悟空”的线速度大于第一宇宙速度D．“悟空”的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度【答案】B29．1871年，人们发现了太阳系中的第七颗行星-天王星，但是，它的运动轨迹有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差；英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家雷维耶相信在天王星轨道外面还存在一颗未发现的行星；他们根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出这颗“新”行星的轨道，后来这颗行星被命名为“海王星”；设天王星和海王星各自绕太阳做匀速圆周运动，两行星的轨道平面共面，它们绕行的方向相同；设从两行星离得最近时开始计时，到下一次两行星离得最近所经历的最短时间为t；设天王星的轨道半径为R，周期为T；假设忽略各行星之间的万有引力，那么海王星的轨道半径为（）A．B．C．D．【答案】C30．如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，已知该卫星从北纬60°的正上方，按图示方向第一次运行到南纬60°的正上方时所用时间为1h，则下列说法正确的是（）A．该卫星与同步卫星的运行半径之比为1：4B．该卫星与同步卫星的运行速度之比为1：2C．该卫星的运行速度一定大于7．9km／sD．该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能【答案】A31．（多选）近年来，我国航天与深潜事业的发展交相辉映，“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”已不再是梦想。若如图所示处于393km高空圆轨道上的“神舟十一”号的向心加速度为a1、转动角速度为ωl；处于7062m深海处随地球自转的“蛟龙”号的向心加速度为a2、转动角速度为ω2；地球表面的重力加速度为g。则下列结论正确的是（）A．ω1=ω2B．ωl>ω2C．al<g<a2D．g>a1>a【答案】BD32．（多选）2016年10月19日凌晨“神舟十一号”飞船与“天宫二号”成功实施自动交会对接。如图所示，已知“神舟十一号”“天宫二号”对接后，组合体在时间t内沿圆周轨道绕地球转过的角度为θ，组合体轨道半径为r，地