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专题突破卷04 万有引力与航天专题-【考点通关】2025年高考物理一轮复习试卷(新高考通用)
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万有引力与航天专题(天体质量和密度的计算、变轨问题、双星和多星问题、天体的追及相遇问题、不同轨道上卫星各物理量的比较)(14单选+4多选)
1.(2024·河南·模拟预测)如图所示,A、B、C分别表示太阳、水星和地球,假设水星和地球在同一平面内绕太阳做匀速圆周运动,水星公转半径为r,地球公转半径为R,此时AB与BC垂直.水星的公转周期为,地球的公转周期为,太阳质量为M,引力常量为G,所有天体均可视为质点,不考虑其他天体的影响,下列说法正确的是( )
A.从地球上看,太阳和水星与眼睛连线所成角度的正弦值最大为
B.年
C.水星与地球公转线速度之比为
D.太阳的质量可表示为
2.(2024·山西太原·三模)宇宙中行星的半径,各自相应卫星环绕行星做匀速圆周运动,卫星轨道半径与周期的关系如图所示,若不考虑其它星体对的影响及之间的作用力,下列说法正确的是( )
A.行星的质量之比为B.行星的密度之比为
C.行星的第一宇宙速度之比为D.行星的同步卫星的向心加速度之比为
3.(2024·北京海淀·模拟预测)如图所示,a为地球赤道上的物体,b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星,c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中错误的是( )
A.a、b、c三物体,都仅由万有引力提供向心力
B.周期关系为
C.线速度的大小关系为
D.向心加速度的大小关系为
4.(2024·山西·一模)2023年,神舟家族太空接力,“奋斗者”号极限深潜,真正实现了“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”!已知“奋斗者”号在马里亚纳海沟的坐底深度为,空间站离地面的高度为。假设地球质量分布均匀,半径为,不考虑其自转,且质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零,则深度为处和高度为处的重力加速度之比为( )
A.B.
C.D.
5.(2024·安徽·模拟预测)2023年9月21日我国神舟十六号航天员在天宫空间站进行第四次“天宫课堂”授课。若天宫空间站运行轨道视为圆轨道,天宫空间站距地面高度为地球半径的k倍,绕地球飞行相对地心转过角所用时间是t,引力常量为G。则地球的密度表达式为( )
A.B.C.D.
6.(2024·云南昆明·模拟预测)在太阳系之外,科学家发现了一颗最适宜人类居住的类地行星,绕恒星橙矮星运行,命名为“开普勒438b”。其运行的周期为地球运行周期的p倍,轨道半径为日地距离的q倍。假设该行星绕星的运动与地球绕太阳的运动均可看做匀速圆周运动,则橙矮星与太阳的质量之比为( )
A.B.C.D.
7.(2024·陕西西安·模拟预测)行星冲日是指某一地外行星在绕太阳公转过程中运行到与地球、太阳成一直线的状态,而地球恰好位于太阳和地外行星之间的一种天文现象。设地球绕太阳的公转周期为T,地球环绕太阳公转的轨道半径为,火星环绕太阳公转的轨道半径为,万有引力常量为G,下列说法正确的是( )
A.太阳的质量为
B.火星绕太阳公转的周期为
C.从火星与地球相距最远到火星与地球相距最近的最短时间为
D.从某次火星冲日到下一次火星冲日需要的时间为
8.(2024·山东烟台·三模)北京时间2024年1月5日19时20分,我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭,成功将天目一号气象星座15-18星(以下简称天目星)发射升空,天目星顺利进入预定轨道,至此天目一号气象星座阶段组网完毕。天目星的发射变轨过程可简化为如图所示,先将天目星发射到距地面高度为h1的圆形轨道I上,在天目星经过A点时点火实施变轨进入椭圆轨道II,最后在椭圆轨道的远地点B点再次点火将天目星送入距地面高度为h2的圆形轨道III上,设地球半径为R,地球表面重力加速度为g,则天目星沿椭圆轨道从A点运动到B点的时间为( )
A.B.
C.D.
9.(2024·湖北·模拟预测)2024年4月25日,神舟十八号载人飞船进入比空间站低的预定轨道,历经6.5小时调整姿态后成功与空间站对接,神舟十八号的变轨过程简化为如图所示,圆轨道Ⅰ、Ⅲ分别为预定轨道和空间站轨道,椭圆轨道Ⅱ分别与轨道Ⅰ、Ⅲ相切于P、Q两点,轨道Ⅲ离地面高度约为400km,地球未画出,则( )
A.神舟十八号在轨道Ⅰ上运行时的向心加速度大于其在地面上静止时的向心加速度
B.神舟十八号在轨道Ⅱ上经过P点时的向心加速度小于经过Q点时的向心加速度
C.神舟十八号在轨道Ⅱ上经过P点时的速度小于在轨道Ⅰ上经过P点时的速度
D.神舟十八号在轨道Ⅱ上的机械能大于在轨道Ⅲ上的机械能
10.(2024·北京海淀·二模)地球同步卫星的发射过程可以简化如下:卫星先在近地圆形轨道I上运动,在点A时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的远地点B时,再次点火进入同步轨道Ⅲ绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R,同步卫星轨道半径为r,设卫星质量保持不变,下列说法中不正确的是( )
A.卫星在轨道Ⅰ上和轨道Ⅲ上的运动周期之比为
B.卫星在轨道Ⅰ上和轨道Ⅱ上的运动周期之比为
C.卫星在轨道Ⅰ上和轨道Ⅲ上运动的动能之比
D.卫星在轨道Ⅱ上运动经过A点和B点的速度之比为
11.(2024·河北·三模)有两颗人造地球卫星A和B的轨道在同一平面内,A、B同向转动,轨道半径分别为r和4r,每隔时间t会发生一次“相冲”现象,即地球、卫星A和B三者位于同一条直线上,且A、B位于地球的同侧,已知万有引力常量为G,则地球质量可表示为( )
A.B.C.D.
12.若地球半径为R,把地球看作质量分布均匀的球体。“蛟龙号”下潜深度为d,“天宫一号”轨道距离地面高度为h,“蛟龙”号所在处与“天宫一号”所在处的加速度大小之比为(质量分布均匀的球壳对内部物体的万有引力为零)( )
A.B.C.D.
13.(2024·安徽·一模)如图所示,有两颗卫星绕某星球做椭圆轨道运动,两颗卫星的近地点均与星球表面很近(可视为相切),卫星1和卫星2的轨道远地点到星球表面的最近距离分别为,卫星1和卫星2的环绕周期之比为k。忽略星球自转的影响,已知引力常量为G,星球表面的重力加速度为。则星球的平均密度为( )
A.B.
C.D.
14.(2024·山东日照·二模)2021年11月,中科院国家天文台发布了目前世界上最大时域多星光谱星表,为科学家研究宇宙中的多星系统提供了关键数据支持。科学家观测到有三颗星A、B、C保持相对静止,相互之间的距离均为l,且一起绕着某点做周期为T的匀速圆周运动。已知,,不计其它星体对它们的影响。关于这个三星系统,下列说法正确的是( )
A.三颗星A、B、C的半径之比为
B.三颗星A、B、C的线速度大小之比为
C.若距离l均不变,A、B、C的质量均变为原来的2倍,则周期变为
D.若A、B、C的质量不变,距离均变为2l,则周期变为
15.(2023·福建龙岩·模拟预测)如图所示,神舟十五号飞船A、空间站B分别沿逆时针方向绕地球的中心O做匀速圆周运动,周期分别为T1、T2。在某时刻飞船和空间站相距最近,空间站B离地面高度约为400km。下列说法正确的是( )
A.飞船A和空间站B下一次相距最近需经过时间
B.飞船A要与空间站B对接,可以向其运动相反方向喷气
C.飞船A与空间站B对接后的周期大于地球同步卫星的周期
D.飞船A与空间站B绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为
16.(2024·湖南衡阳·模拟预测)宇宙中有一孤立星系,中心天体周围有三颗行星,如图所示。中心天体质量远大于行星质量,不考虑行星之间的万有引力,三颗行星的运动轨道中,有两个为圆轨道,半径分别为、,一个为椭圆轨道,半长轴为。在时间内,行星Ⅱ、行星Ⅲ与中心天体连线扫过的面积分别为、。行星I的速率为,行星II在B点的速率为,行星Ⅱ在E点的速率为,行星Ⅲ的速率为,下列说法正确的是( )
A.
B.行星Ⅱ与行星Ⅲ的运行周期相等
C.行星Ⅱ与行星Ⅲ在点时的加速度大小不相等
D.
17.(2024·重庆·模拟预测)如题图所示,P、Q恒星构成的双星系统,一颗质量为m,另一颗质量为2m,两星均视为质点且距离保持不变,均绕它们连线上的O点做匀速圆周运动。轨道平面上的观测点F相对于O点静止,连续两次出现P、Q与O、F共线的时间间隔为t。仅考虑双星间的万有引力,引力常量为G。则( )
A.恒星Q的质量为2m
B.恒星P圆周运动的角速度为
C.任意时间内两星与O点的连线扫过的面积相等
D.恒星P、Q之间的距离为
18.(2024·辽宁大连·三模)经长期观测,人们在宇宙中已经发现了“双星系统”。“双星系统”由相距较近的恒星组成,每个恒星的半径远小于两个恒星之间的距离,而且双星系统一般远离其他天体,它们在相互间的万有引力作用下,绕某一点做匀速圆周运动,如图所示为某一双星系统,A星球的质量为,B星球的质量为,它们中心之间的距离为L,引力常量为G,则下列说法正确的是( )
A.A星球的轨道半径为
B.B星球的轨道半径为
C.双星运行的周期为
D.若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动,则B星球的运行周期为
考点序号
考点
考向
题型分布
考点1
万有引力与航天专题(天体质量和密度的计算、变轨问题、双星和多星问题、天体的追及相遇问题、不同轨道上卫星各物理量的比较)
考向1:天体质量和密度的计算
考向2:不同高度重力加速度的计算
考向3:不同轨道上卫星各物理量的比较
考向4:变轨问题
考向5:双星和多星问题
考向6:卫星的追及相遇问题
14单选+4多选
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