高考物理一轮复习课时分层作业11万有引力与宇宙航行含答案

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1．下列说法正确的是( )
A．丹麦天文学家第谷通过观测行星发现了行星的运动规律
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的中心
C．地球和太阳的连线在相同的时间内扫过的面积与金星和太阳的连线扫过的面积相等
D．地球绕太阳轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值等于金星绕太阳轨道的半长轴三次方跟公转周期的二次方的比值
2．(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
3．“墨子号”运行轨道为如图所示的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上，轨道上标记了“墨子号”卫星经过相等时间间隔Δt＝eq \f(T,14)，T为轨道周期的位置。如果作用在卫星上的力只有地球E对卫星的万有引力，则下列说法正确的是( )
A．面积S1>S2
B．卫星在轨道A点的速度小于在B点的速度
C．T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴
D．T2＝C′b3，其中C′为常数，b为椭圆半短轴
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。已知地球半径为地轴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 \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(gR2T2,2n2π2)))eq \s\up12(eq \f(1,3))－RB．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(gR2T2,2n2π2)))eq \s\up12(eq \f(1,3))
C．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(gR2T2,4n2π2)))eq \s\up12(eq \f(1,3))－RD．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(gR2T2,4n2π2)))eq \s\up12(eq \f(1,3))
5．某类地天体可视为质量分布均匀的球体，由于自转的原因，其表面“赤道”处的重力加速度为g1，“极点”处的重力加速度为g2，若已知自转周期为T，则该天体的半径为( )
A．eq \f(4π2,g1T2)B．eq \f(4π2,g2T2)
C．eq \f(g2－g1T2,4π2)D．eq \f(g1＋g2T2,4π2)
6．(2022·湖北卷)2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是( )
A．组合体中的货物处于超重状态
B．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度
C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的大
D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的小
7．中国空间站天和核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，测得空间站与地球中心连线在t0(小于空间站做匀速圆周运动的周期)时间内转过的角度为θ，扫过的面积为S，忽略地球自转的影响，引力常量为G，则地球的质量为( )
A．eq \f(S\r(2Sθ),Gt\\al(2,0))B．eq \f(2S\r(2Sθ),Gt0)
C．eq \f(S\r(2Sθ),Gt0)D．eq \f(2S\r(2Sθ),Gt\\al(2,0))
8．第55颗组网卫星2020年6月23日成功发射，中国北斗卫星导航系统终于来到了和世界其他系统并肩前行的位置。北斗卫星导航系统空间段由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星。其中中地球轨道卫星离地高度约2.1万千米，静止轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星离地高度均约为3.6万千米。以下说法正确的是( )
A．倾斜地球同步轨道卫星和静止轨道卫星线速度相同
B．地球赤道上的随地球一起自转的石块线速度比中地球轨道卫星线速度要大
C．中地球轨道卫星的运行周期小于地球自转周期
D．静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星的发射速度一定要超过7.9 km/s，中地球轨道卫星的发射速度可以小于7.9 km/s
9．地球的近地卫星线速度大小约为8 km/s，已知月球质量约为地球质量的eq \f(1,81)，地球半径约为月球半径的4倍，下列说法正确的是( )
A．在月球上发射卫星的最小速度约为8 km/s
B．月球卫星的环绕速度可能达到4 km/s
C．月球的第一宇宙速度约为1.8 km/s
D．“近月卫星”的线速度比“近地卫星”的线速度大
10．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，a和b的轨道半径相同，且均为c的k倍，已知地球自转周期为T。则( )
A．卫星b也是地球同步卫星
B．卫星a的向心加速度是卫星c的向心加速度的k2倍
C．卫星c的周期为eq \r(\f(1,k3))T
D．a、b、c三颗卫星的运行速度大小关系为va＝vb＝eq \r(k)vc
11．假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，不考虑地球自转的影响，距离地球球心为r处的重力加速度大小可能为图像中的哪一个( )
A B
C D
12．(多选)如图所示，A表示地球同步卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是( )
A．vB＞vA＞vCB．ωA＞ωB＞ωC
C．FA＞FB＞FCD．TA＝TC＞TB
13．每年6月21日前后是“夏至”时节，太阳几乎直射北回归线，北半球各地昼最长，夜最短。汕头北回归线标志塔就位于广东省汕头市鸡笼山南麓。已知引力常量为G，地球半径为R，重力加速度为g，自转周期为T，光速为c，汕头市的纬度为θ。则( )
A．同步卫星的质量为eq \f(gR2,G)
B．地球的平均密度为eq \f(3G,4πRg)
C．同步卫星到地心的距离eq \r(3,\f(gR3T2,4π2))
D．地球同步卫星发射的电磁波传到汕头北回归线标志塔的最短时间为eq \f(\r(r2＋R2－2Rrcs θ),c)其中r＝eq \r(3,\f(gR2T2,4π2))
14．航天员在一行星上以速度v0竖直上抛一质量为m的物体，不计空气阻力，经2t后落回手中，已知该星球半径为R。求：
(1)该星球的第一宇宙速度的大小；
(2)该星球的第二宇宙速度的大小。已知取无穷远处引力势能为零，物体距星球球心距离为r时的引力势能Ep＝－Geq \f(mM,r)。(G为引力常量)