鲁科版高中物理必修第二册第4章万有引力定律及航天综合拔高练含答案

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第4章　万有引力定律及航天综合拔高练五年高考练考点1　万有引力定律及其应用1.(2023山东,3)牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引,这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相同的性质,且都满足F∝Mmr2。已知地月之间的距离r大约是地球半径的60倍,地球表面的重力加速度为g,根据牛顿的猜想,月球绕地球公转的周期为 (　　)A.30πrg　　　　　　　　B.30πgrC.120πrg　　　　　　　　D.120πgr2.(2022全国乙,14)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3.(2021全国乙,18)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1 000 AU(太阳到地球的距离为1 AU)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.4×104M　　　　　　　　B.4×106MC.4×108M　　　　　　　　D.4×1010M4.(2023湖南,4)根据宇宙大爆炸理论,密度较大区域的物质在万有引力作用下,不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关,如果质量为太阳质量的1~8倍将坍缩成白矮星,质量为太阳质量的10~20倍将坍缩成中子星,质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体,质量不变,体积缩小,自转变快。不考虑恒星与其他物体的相互作用。已知逃逸速度为第一宇宙速度的2倍,中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论,下列说法正确的是 (　　)A.同一恒星表面任意位置的重力加速度相同B.恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大C.恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变D.中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度考点2　人造卫星　宇宙速度5.(2022浙江6月选考,6)神舟十三号飞船采用“快速返回技术”,在近地轨道上,返回舱脱离天和核心舱,在圆轨道环绕并择机返回地面。则　 (　　)A.天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高,环绕速度越大B.返回舱中的宇航员处于失重状态,不受地球的引力C.质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行D.返回舱穿越大气层返回地面过程中,机械能守恒6.(2022山东,6)“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.gR2T22n2π213-R　　　　　　　　B.gR2T22n2π213C.gR2T24n2π213-R　　　　　　　　D.gR2T24n2π2137.(2021全国甲,18)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1.8×105 s的椭圆形停泊轨道,轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105 m。已知火星半径约为3.4×106 m,火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7 m/s2,则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为 (　　)A.6×105 m B.6×106 m C.6×107 m D.6×108 m8.(多选题)(2021湖南,7)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 116。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16172倍B.核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9 km/sC.核心舱在轨道上飞行的周期小于24 hD.后续加挂实验舱后,空间站由于质量增大,轨道半径将变小考点3　天体运动规律9.(2023湖北,2)2022年12月8日,地球恰好运行到火星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线,此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。火星与地球的公转轨道半径之比约为3∶2,如图所示。根据以上信息可以得出 (　　)A.火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27∶8B.当火星与地球相距最远时,两者的相对速度最大C.火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9∶4D.下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前10.(2022广东,2)“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三年模拟练应用实践1.(2023山东齐鲁名校大联考)2023年2月23日长征三号乙运载火箭将中星26号卫星顺利送入预定轨道,中星26号是我国自主研发的一颗地球静止轨道高通量宽带通信卫星,覆盖我国国土及周边地区,将为固定终端、车载终端、船载终端、机载终端等提供高速宽带接入服务。已知月球绕地球运行的周期为27天,地球的第二宇宙速度为11.2 km/s。则关于中星26号,下列说法正确的是 (　　)A.可以让其定点在北京上空B.若其质量为200 kg,则火箭将其送入预定轨道过程中对其做的功至少为1.25×1010 JC.其在轨运行时线速度大小约为月球的3倍D.其在轨运行时向心加速度大小约为月球的9倍2.(多选题)(2023山东聊城颐中外国语学校月考)2022年6月5日,神舟十四号载人飞船成功对接空间站,在神舟十四号执行任务期间,中国空间站将建成国家太空实验室。中国空间站在离地高度约为400 km轨道运行,在轨运行时,可看成做匀速圆周运动。已知地球半径R=6 400 km,地球表面重力加速度g=9.8 m/s2,引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,地球同步卫星离地面高度约为36 000 km,下列说法正确的是 (　　)A.中国空间站在轨运行的线速度大于7.9 km/sB.中国空间站运行的角速度大于地球同步卫星运行的角速度C.根据题中已知条件可求出中国空间站的质量D.根据题中已知条件可求出中国空间站的运行周期3.(2023山东日照一模)随着“神舟十五号”进驻空间站,标志着我国空间站正式从建造阶段,转入运营阶段,可将中国空间站看作近地卫星,空间站绕地球表面做匀速圆周运动的周期为T。某科研小组在地球南极点,用弹簧测力计测得质量为m的砝码所受重力为F,在赤道测得该砝码所受重力为F'。假设地球可视为质量分布均匀的球体,则下列说法正确的是 (　　)A.地球半径可表示为R=mFT24π2B.地球的第一宇宙速度可表示为v=FT22mπC.地球的自转周期可表示为T自=TF−F'FD.地球的自转周期可表示为T自=TFF−F'4.(多选题)(2023福建泉州三模)国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉震撼。如图所示,“太空电梯”由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间站和配重组成,缆绳相对地面静止,箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到空间站。下列说法正确的是 (　　)A.地面基站可以建设在青藏高原上B.配重的线速度小于同步空间站的线速度C.箱体在上升过程中受到地球的引力越来越小D.若同步空间站和配重间的缆绳断开,配重将做离心运动5.(多选题)(2023山东枣庄八中月考)我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星-500”的实验活动。假设王跃登陆火星后,测得火星半径是地球半径的12,质量是地球质量的19。已知地球表面的重力加速度是g,地球的半径为R,引力常量为G,王跃在地面上能向上竖直跳起的最大高度是h,忽略自转的影响,下列说法正确的是 (　　)A.火星的密度为2g3πGRB.火星表面的重力加速度是2g9C.火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为23D.王跃以在地球上相同的初速度在火星上起跳后,能达到的最大高度是9ℎ26.(2023福建厦门六中一模)我国火星探测器“祝融号”在2021年9月中旬到10月下旬发生短暂“失联”,原因是发生“火星合日”现象。“火星合日”是指当火星和地球分别位于太阳两侧与太阳共线的天文现象,如图所示。已知火星公转周期为T1,地球公转周期为T2,地球与火星绕行方向相同。则 (　　)A.T11年,D错误。10.D　由题意可知T火=1.88T地,结合开普勒第三定律有r火3T火2=r地3T地2,整理可得r火r地3=T火T地2,可见r火>r地,故C错误;由GMmr2=mv2r,得v=GMr,可见v火