第4讲 万有引力与航天（练）（原卷版）2022年高考一轮复习讲练测（新高考·江苏）无答案

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第4讲     万有引力与航天（练）一、练基础1．（2021·江苏盐城市·高三三模）2020年3月17日，南京紫金山天文台首次发现的小行星2020FD2，它的轨道是一个狭长的椭圆，如图所示。它的近日点在水星轨道以内，远日点在木星轨道之外。水星、木星的轨道近似为圆，且与小行星轨道几乎在同一平面。下列关于小行星2020FD2说法正确的是（　　）
 A．近日点速率比水星速率小B．远日点速率比木星速率大C．公转周期比木星公转周期小D．公转周期比水星公转周期小2．（2021·江苏无锡市·高三开学考试）在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示。下面说法正确的是（　　）A．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点B．地球在金星与太阳之间C．金星绕太阳公转一周时间小于365天D．相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积3．（2020·江苏省板浦高级中学高三月考）2020年11月24日4时30分，“胖五”搭载“嫦娥五号”顺利升空，开始了我国首次月球土地采样之旅，引起了国际极大的反响。如图所示是“嫦娥五号”登月的简化图，“嫦娥五号”先在环月圆轨道Ⅰ上运动，接着在Ⅰ上的A点实施变轨进入近月的椭圆轨道Ⅱ，再由近月点B实施近月制动，最后成功登陆月球。下列说法正确的是（　　）A．“嫦娥五号”绕轨道Ⅱ运行的周期大于绕轨道Ⅰ运行的周期B．“嫦娥五号”沿轨道Ⅰ运动至A时，需制动减速才能进入轨道ⅡC．“嫦娥五号”沿轨道Ⅱ运行时，在A点的加速度大小大于在B点的加速度大小D．“嫦娥五号”在轨道Ⅱ上由A点运行到B点的过程，速度逐渐减小4．（2021·江苏泰州市·泰州中学高三其他模拟）2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成为我国第一颗人造火星卫星。若已知“天问一号探测器质量m、飞行速度v、运动周期T，万有引力常量为G，下列说法正确的是（　　）A．“天问一号”探测器内物体处于平衡状态B．可计算出火星质量C．可计算出火星半径D．可计算出火星表面重力加速度5．（2021·江苏高三一模）2020年10月，我国成功地将高分十三号光学遥感卫星送入地球同步轨道。已知地球半径为R，地球的第一宇宙速度为v，光学遥感卫星距地面高度为h，则该卫星的运行速度为（  ）A． B． C． D．6．（2021·江苏泰州市·高三月考）2021年5月15日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星表面预选着落区着落，迈出了我国星际探测征程的重要一步。后续，祝融号火星车将开展巡视探测。已知火星直径约为地球直径的50%，火星质量约为地球质量的10%，近地卫星的周期约1.5小时，下列说法正确的是（　　）A．“天问一号”在火星表面圆轨道上的环绕周期大于1小时B．“天问一号”的发射速度大于7.9km/s小于11.2km/sC．“天问一号”在火星表面圆轨道上的绕行速度大于7.9km/sD．火星表面的重力加速度大于9.8m/s2二、练提高7．（2021·江苏）小行星带，是位于火星和木星轨道之间的小行星的密集区域，在太阳系中除了九颗大行星以外，还有成千上万颗我们肉眼看不到的小天体，它们沿着椭圆形的轨道不停地围绕太阳公转。如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　）A．若知道某一小行星绕太阳运转的周期和轨道半径可求出太阳的质量B．若知道地球和某一小行星绕太阳运转的轨道半径，可求出该小行星的质量C．小行星带内侧小行星的向心加速度值小于外侧小行星的向心加速度值D．在相同时间内，地球和太阳连线扫过的面积比内侧小行星和太阳连线扫过的面积要小8．（2021·江苏高三专题练习）2020年10月1日，国家航天局发布“天问一号“探测器在深空自拍的飞行图像，如图所示。“天问一号“探测器成功发射后，沿地火转移轨道飞行七个多月，将于2021年2月中旬到达火星附近，要通过制动减速被火星引力俘获，才能进入环绕火星的轨道飞行。已知地球的质量约为火星质量的10倍，半径约为火星半径的2倍，下列说法正确的是（　　）A．“天问一号”探测器的发射速度一定大于，小于B．“天问一号”探测器在火星附近制动减速时需要朝速度的反方向喷气C．火星与地球的第一宇宙速度之比为D．物体分别在火星和地球表面附近做自由落体运动，下落相同高度用时之比为9．（2020·宜兴市官林中学高三月考）2020年10月8日《中国青年网》消息，同时就职于美国华盛顿州立大学和德国柏林工业大学的教授德克●舒尔策-马库赫牵头与天文学家同行合作，从行星年龄、质量、体积、表面温度。是否有水、与恒星距离等方面确定“超宜居”标准，最终从4500颗已知地外行星中筛选出24颗“超宜居”行星。如果某颗“超宜居”行星的半径为R，它的某颗卫星在距其表面h的圆形轨道上做匀速圆周运动，周期为T。已知引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）A．该“超宜居”行星的质量M=B．该“超宜居”行星的密度C．卫星绕该“超宜居”行星运行的轨道半径越大，线速度越大D．卫星绕该“超宜居”行星运行的轨道半径越小，角速度越小10．（2020·江苏省镇江中学高三月考）暗物质是二十世纪物理学之谜，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日成动发射了一颗被命名为“悟空”的暗物质擦测卫星，已知“悟空”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆运动，经过时间t（t小于其运动周期），运动的弧长为s，与地球中心连扫过的角度为β（弧度），引力常量为G，则下列说法中正确的是（　　）A．“悟空”的线速度大于第一宇宙速度B．“悟空”的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度C．“悟空”的环绕周期为D．“悟空”的质量为11．（2021·江苏高三专题练习）北京时间2月10号19时52分，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，这是中国第一颗人造卫星实现此次任务“绕、着、巡”目标的第一步，成功开启环绕火星模式。若探测器登陆火星前，除P点在自身动力作用下改变轨道外，其余过程中仅受火星万有引力作用，经历从椭圆轨道Ⅰ→椭圆轨道Ⅱ→圆轨道Ⅲ的过程，如图所示，则探测器（　　）
 A．在轨道Ⅰ运行时，探测器在Q点的机械能比在P点的机械能大B．探测器在轨道Ⅲ上运行速度大于火星的第一宇宙速度C．探测器在轨道Ⅰ上运行的周期小于在轨道Ⅱ上运行的周期D．探测器分别沿轨道Ⅱ和轨道Ⅲ运行时，经过P点的向心加速度大小相等12．（2021·江苏高三专题练习）2021年2月，我国“天问一号”火星探测器到达火星附近，进入环火轨道，进行火星科学探测。探测器着陆前运行的轨道分别如图中1、2、3所示，则探测器（　　）A．沿不同轨道运动，经过P点时的加速度相同B．由轨道2变到轨道3，需要在P点加速C．在轨道1上运行的周期比在轨道2上运行的周期小D．沿轨道3运动时的机械能大于沿轨道2运动时的机械能13．（2021·南京市秦淮中学高三月考）如图，“食双星”是指在相互引力作用下绕连线上O点做匀速圆周运动，彼此掩食（像月亮挡住太阳）而造成亮度发生周期性变化的两颗恒星。在地球上通过望远镜观察这种双星，视线与双星轨道共面。观测发现每隔时间T两颗恒星与望远镜共线一次，已知两颗恒星A、B间距为d，万有引力常量为G，则可推算出双星的总质量为（　　）A． B． C． D．14．（2021·江苏省如皋中学高三三模）随着科技的迅速发展，大家也许会在其他星球上生活与科研。假设你所到达的星球质量为M，半径为R，你站在星球的水平表面，让一小球做平抛运动。已知引力常量为G，小球抛出时的高度为h。求小球从抛出到落到星球表面所用的时间t。15．（2020·吕叔湘中学高三月考）如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q，斜面的倾角为α，已知该星球半径为R，万有引力常量为G，求：（1）该星球表面的重力加速度；（2）该星球的第一宇宙速度v；（3）该星球的密度；
 16．（2020·扬州市第一中学高三月考）在天体运动中，将两颗彼此相距较近的星体称为双星．它们在相互的万有引力作用下间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动．如果双星间距为L，质量分别为M1和M2，引力常量为G，试计算：（1）双星的轨道半径R1、R2；（2）双星的运行周期T；（3）双星的线速度v1、v2．三、练真题1.（2021全国甲卷第5题）. 2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8×105s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105m。已知火星半径约为3.4×106m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（　　）A. 6×105m B. 6×106m C. 6×107m D. 6×108m2.（2021全国乙卷第5题） 科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为（太阳到地球的距离为）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为（　　）
 A.  B.  C.  D. 3.(2021湖南卷第7题) 2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的。下列说法正确的是（　　）A. 核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的倍B. 核心舱在轨道上飞行的速度大于C. 核心舱在轨道上飞行的周期小于D. 后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小4.(2021广东卷第2题) 2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是（　　）A. 核心舱的质量和绕地半径B. 核心舱的质量和绕地周期C. 核心舱的绕地角速度和绕地周期D. 核心舱的绕地线速度和绕地半径5.(2021河北卷第4题)“祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行，其周期为2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日，已知一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为（　　）A.  B.  C.  D. 6.(2021浙江卷第10题) 空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站（　　）
 A. 绕地运行速度约为B. 绕地运行速度约为C. 在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒D. 在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒8.(2020全国1卷第２题)火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为（　　）A. 0.2 B. 0.4 C. 2.0 D. 2.59.（2020全国2卷第2题）若一均匀球形星体的密度为ρ，引力常量为G，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是（　　）A.  B.  C.  D. 10.（2020全国3卷第3题）“嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某段时间可认为绕月做匀速圆周运动，圆周半径为月球半径的K倍。已知地球半径R是月球半径的P倍，地球质量是月球质量的Q倍，地球表面重力加速度大小为g。则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为（　　）A.  B.  C.  D. 11.（2020江苏省卷第7题）甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍.下列应用公式进行的推论正确的有（    ）A.由可知，甲的速度是乙的倍B.由可知，甲的向心加速度是乙的2倍C.由可知，甲的向心力是乙的D.由可知，甲的周期是乙的倍12.（2020北京卷第5题）我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是（　　）A. 火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B. 火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间C. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D. 火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度13.(2020天津卷第2题)北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星（    ）A. 周期大 B. 线速度大 C. 角速度大      D. 加速度大14.（2020山东卷第7题）我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（　　）A.  B.  C.  D. 15.(2020浙江第7题)火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的（　　）A. 轨道周长之比为2∶3B. 线速度大小之比为C. 角速度大小之比为D. 向心加速度大小之比为9∶4