高考物理二轮复习专项分层特训专项5含答案

这是一份高考物理二轮复习专项分层特训专项5含答案，共8页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

1.[2022·全国乙卷]2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约400 km的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课．通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们 ( )
A．所受地球引力的大小近似为零
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
2.
[2022·河南新乡一模]2021年5月30日，我国“天舟二号”货运飞船B携带物资与在固定轨道上的空间站A成功交会对接，简单示意图如图所示，二者对接前分别在各自的轨道上做圆周运动．若用s、θ分别表示A、B在时间t内通过的弧长和转过的角度，则在下列图像中可能正确的是( )
3.[2022·广东卷]“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季．假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍．火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动．下列关于火星、地球公转的说法正确的是( )
A．火星公转的线速度比地球的大
B．火星公转的角速度比地球的大
C．火星公转的半径比地球的小
D．火星公转的加速度比地球的小
4.[2022·山东卷]
“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星．如图所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直．卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈．已知地球半径为R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为( )
A．( eq \f(gR2T2,2n2π2) ) eq \f(1,3) －R B．( eq \f(gR2T2,2n2π2) ) eq \f(1,3)
C．( eq \f(gR2T2,4n2π2) ) eq \f(1,3) －R D．( eq \f(gR2T2,4n2π2) ) eq \f(1,3)
5.
如图，2021年11月神州十三号宇航员从“天宫号”出舱完成相关的太空作业，已知“天宫号”空间站绕地球的运行可视为匀速圆周运动，周期约为1.5 h，下列说法正确的是( )
A．宇航员出舱后处于平衡状态
B．宇航员出舱后处于超重状态
C．“天宫号”的角速度比地球同步卫星的小
D．“天宫号”的线速度比地球同步卫星的大
6.
[2022·湛江市测试]2021年5月15日7时18分，我国发射的“祝融号”火星车从火星上发回遥测信号确认，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区．火星探测器“天问一号”着陆前通过测试得到，围绕火星做匀速圆周运动的小天体的速度的平方v2与小天体到火星表面的距离x的关系如图所示，图线纵坐标截距为a.若将火星看作质量分布均匀、半径为R的球体，不考虑火星自转，则到火星表面距离为R、做匀速圆周运动的卫星的速度大小为( )
A． eq \f(\r(2a),2) B． eq \r(a)
C． eq \r(2a) D． eq \f(\r(2a),4)
7.[2022·辽宁押题卷]三颗质量相等的恒星彼此连线恰好构成等边三角形，忽略其他星体对其引力，测量星体之间距离，并通过理论计算得到该三星系统的周期为T，但实际观测中得到该三星系统周期为nT，科学家猜测在三星构成的等边三角形的中心存在质量为M的黑洞，该黑洞质量是恒星质量的( )
A． eq \f(\r(3)（1－n2）,2n2) 倍 B． eq \f(\r(3)（1＋n2）,2n2) 倍
C． eq \f(\r(3)（1＋n2）,3n2) 倍 D． eq \f(\r(3)（1－n2）,3n2) 倍
二、多项选择题
8.如图所示，图中a、b、c分别为中国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”中国空间站和地球同步卫星．“羲和号”运行于高度为517 km 的太阳同步轨道，沿极地附近圆形轨道绕地球运行，中国空间站运行于高度约为389 km、倾角为41.581°的轨道平面(可近似为圆面)，地球同步卫星运行于高度大约为36 000 km的赤道平面．则( )
A．a的向心加速度比c的大
B．a、b所受到的地球万有引力大小相等
C．三者轨道半径的三次方与周期的二次方比值都不相等
D．a的周期比c的小
9.[2022·湖南卷]如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍．地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行．当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日．忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是( )
A．火星的公转周期大约是地球的 eq \r(\f(8,27)) 倍
B．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行
C．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为逆行
D．在冲日处，火星相对于地球的速度最小
10.
由于金星有非常厚的大气层(主要成分是二氧化碳)，又有酸雨层，所以金星探测器登陆成功率非常低，即便勉强在金星表面着陆，探测器“生存”时间也很短．假设从地球发射一颗金星探测器，其运行过程简化图如图所示，探测器先脱离地球束缚成为和地球同轨道运行的“人造小行星”，然后通过速度调整进入椭圆转移轨道，经椭圆转移轨道由A点到达金星轨道B点，若金星和地球都绕太阳做匀速圆周运动，太阳质量为M，探测器质量为m，太阳与探测器间距离为r，则探测器的引力势能公式为Ep＝－ eq \f(GMm,r) .已知椭圆转移轨道分别与地球轨道、金星轨道相切于A、B两点，且A、B连线恰好为椭圆的长轴，地球轨道半径为rA、公转周期为TA，金星轨道半径为rB，公转周期为TB，引力常量为G.忽略除太阳外其他天体对探测器的影响，不计探测器的质量变化，则( )
A．探测器在地球轨道上的A点比在金星轨道上的B点处向心加速度大
B．探测器从地球轨道经转移轨道到达金星轨道的最短时间为t＝ eq \f(TA,2) eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(rA＋rB,2rA)))\s\up12(3))
C．探测器在转移轨道B点的速度大小为
vB＝ eq \r(\f(2rAGM,rB（rA＋rB）))
D．探测器在地球轨道的机械能比在金星轨道的机械能小
专项5 万有引力定律与航天
1．解析：万有引力F＝G eq \f(Mm,r2) ，航天员受万有引力，且万有引力提供向心力，航天员所受合力不为零，地表处r较小，航天员在地表处所受万有引力大于在飞船上所受的万有引力，航天员在飞船上所受地球引力，约等于随飞船运动所需的向心力，所以A、B、D错误，C正确．
答案：C
2．解析：弧长s＝vt，故s ­ t图像的斜率表示线速度v，根据万有引力提供向心力可得G eq \f(Mm,L2) ＝m eq \f(v2,L) ，解得v＝ eq \r(\f(GM,L)) ，则有vA＝ eq \r(\f(GM,R)) 、vB＝ eq \r(\f(GM,r)) ，由于R>r，则vA答案：B
3．解析：根据题述，火星冬季时长为地球的1.88倍，可知火星绕太阳运动的周期是地球的1.88倍，由开普勒第三定律可知，火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径比地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径大，C项错误；由万有引力提供向心力有G eq \f(Mm,r2) ＝m eq \f(v2,r) ，解得v＝ eq \r(\f(GM,r)) ，由r火>r地可得v火r地可得ω火<ω地，B项错误；由万有引力提供向心力有G eq \f(Mm,r2) ＝ma，解得a＝ eq \f(GM,r2) ，由r火>r地可得a火答案：D
4．解析：依题意可知卫星的绕行周期T0＝ eq \f(T,n) ，对卫星根据牛顿第二定律可得G eq \f(Mm,（R＋h）2) ＝m（R＋h）· eq \f(4π2,T eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ) ，根据黄金代换式gR2＝GM，联立解得h＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(gR2T2,4n2π2))) eq \s\up6(\f(1,3)) －R，C正确．
答案：C
5．解析：宇航员出舱后仍受地球引力作用，有向下的加速度，处于完全失重状态，故A、B错误；空间站由万有引力提供向心力
G eq \f(Mm,r2) ＝m eq \f(v2,r) ＝m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,T))) eq \s\up12(2) r＝mω2r
得T＝2π eq \r(\f(r3,GM)) ，v＝ eq \r(\f(GM,r)) ，ω＝ eq \r(\f(GM,r3))
空间站周期1.5 h小于地球同步卫星周期24 h，由T＝2π eq \r(\f(r3,GM)) 知空间站的圆周半径小于同步卫星，由ω＝ eq \r(\f(GM,r3)) 知空间站角速度大于同步卫星角速度，由v＝ eq \r(\f(GM,r)) 知空间站线速度大于同步卫星的线速度，故C错误，D正确．
答案：D
6．解析：根据G eq \f(Mm,（R＋x）2) ＝m eq \f(v2,R＋x)
可得当x＝0时则v2＝a，即 eq \f(GM,R) ＝a
到火星表面距离为R、做匀速圆周运动，卫星 eq \f(GMm,（2R）2) ＝m eq \f(v2,2R)
解得v＝ eq \f(\r(2a),2) ，故选A.
答案：A
7．解析：设等边三角形边长为L，恒星质量为m，根据万有引力定律和牛顿第二定律得2G eq \f(m2,L2) cs 30°＝m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,T))) eq \s\up12(2) eq \f(L,2cs 30°)
得T＝2π eq \r(\f(L3,3Gm))
当中心存在黑洞时有2G eq \f(m2,L2) cs 30°＋G eq \f(Mm,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(L,2cs 30°)))\s\up12(2)) ＝m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,nT))) eq \s\up12(2) eq \f(L,2cs 30°) ，解得 eq \f(M,m) ＝ eq \f(\r(3)（1－n2）,3n2) ，故选D.
答案：D
8．解析：a、b、c均绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据G eq \f(Mm,r2) ＝man，则an＝ eq \f(GM,r2) ，由于a的轨道半径比c的小，所以a的向心加速度比c的大，选项A正确；根据万有引力定律可知万有引力F＝G eq \f(Mm,r2) ，由于a、b的质量未知，所以无法比较a、b所受到的地球万有引力大小，选项B错误；由于a、b、c均绕地球做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律 eq \f(r3,T2) ＝k，可知a、b、c轨道半径的三次方与周期的二次方比值都相等，选项C错误；根据开普勒第三定律及a的轨道半径小于c的可知a的周期比c的小，选项D正确．
答案：AD
9．解析：由开普勒第三定律可知，由于火星轨道半径大于地球轨道半径，所以火星公转周期一定大于地球公转周期（也可根据 eq \f(r eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(地)) ,T eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(地)) ) ＝ eq \f(r eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(火)) ,T eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(火)) ) ，r火≈1.5r地，得出T火＝ eq \r(\f(27,8)) T地），A项错误；火星与地球均绕太阳做匀速圆周运动，即G eq \f(Mm,r2) ＝m eq \f(v2,r) ，解得v＝ eq \r(\f(GM,r)) ，所以火星公转速度小于地球公转速度，因此在冲日处，地球上的观测者观测到火星相对于地球由东向西运动，为逆行，B项错误、C项正确；火星和地球运行的线速度大小不变，且在冲日处，地球与火星速度方向相同，故此时火星相对于地球的速度最小，D项正确．
答案：CD
10．解析：探测器在各圆周轨道上运行时，受万有引力作用，由万有引力提供向心力有G eq \f(Mm,r2) ＝man，则an＝ eq \f(GM,r2) ，探测器在地球轨道上的A点和在金星轨道上的B点处有rA>rB，所以探测器在地球轨道上的A点比在金星轨道上的B点处向心加速度小，选项A错误；探测器沿转移轨道从A点到B点的最短时间为半个椭圆运动周期，即t＝ eq \f(T,2) ，根据开普勒第三定律有 eq \f(a3,T2) ＝ eq \f(r eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(A)) ,T eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) ) ，又因为a＝ eq \f(rA＋rB,2) ，联立解得t＝ eq \f(TA,2) eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(rA＋rB,2rA)))\s\up12(3)) ，选项B正确；由开普勒第二定律可知，在转移轨道上有vArA＝vBrB，又因为探测器在转移轨道上A点的机械能与B点的机械能相等，故有 eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) － eq \f(GMm,rA) ＝ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) － eq \f(GMm,rB) ，联立可得vB＝ eq \r(\f(2rAGM,rB（rA＋rB）)) ，选项C正确；探测器在圆周轨道上由万有引力提供向心力，故有 eq \f(GMm,r2) ＝m eq \f(v2,r) ，即v＝ eq \r(\f(GM,r)) ，所以探测器的机械能为Ek＋Ep＝ eq \f(1,2) mv2－ eq \f(GMm,r) ＝－ eq \f(GMm,2r) ，故圆周轨道半径越大，机械能越大，探测器在地球轨道的机械能比在金星轨道的机械能大，选项D错误．
答案：BC