押课标卷理综第15题-备战2021年高考物理临考题号押题（新课标卷）（原卷版）

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押课标卷理综第15题高考频度：★★★★★     难易程度：★☆☆☆☆题号考情分析考查知识点分值预测知识点第15题天体运动和万有引力定理结合的题目一直是高考题目的热点问题，特别是两者结合的题目，近年来经常以选择的形式在高考题目中出现。高考对牛顿第二定律，万有引力定理，圆周运动规律等都有所涉及。万有引力定律6预计2021年高考新课标全国卷第15题会以万有引力与圆周运动结合的题目为主。（2020·新课标全国Ⅰ卷）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．2.5【答案】B【解析】设物体质量为m，则在火星表面有 在地球表面有由题意知有故联立以上公式可得故选B。2020年11月24日，我国在文昌航天发射场成功发射探月工程嫦娥五号探测器。顺利将探测器送入预定轨道，假设该探测器质量为m，在离月球高度为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动。已知月球质量为M，半径为R，引力常量为G，则月球对探测器的万有引力大小为（　　）A． B． C． D．【解析】根据万有引力定律可得月球对探测器的万有引力大小为ABC错误，D正确。故选D。一、处理天体问题的基本思路及规律1．天体问题的两步求解法(1)建立一个模型：天体绕中心天体做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，即：F万＝F向．(2)写出两组式子：①＝m＝mω2r＝m2r＝ma；②代换关系：天体表面＝mg，空间轨道上＝ma.2．人造卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与半径的关系G＝⇒⇒越高越慢二、人造卫星的有关问题1．发射速度与环绕速度(1)人造卫星的最小的发射速度为v＝＝＝7.9 km/s，即第一宇宙速度．发射速度越大，卫星环绕地球运转时的高度越大．(2)由v＝可知，人造地球卫星的轨道半径越大，环绕速度越小，所以第一宇宙速度v＝7.9 km/s是最小的发射速度也是最大的环绕速度．2．两类运动——稳定运行和变轨运行卫星绕天体稳定运行时，＝m.当卫星速度v突然变化时，F万和m不再相等．当F万>m时，卫星做近心运动；当F万<m时，卫星做离心运动．3．两种特殊卫星(1)近地卫星：卫星轨道半径约为地球半径，受到的万有引力近似为重力，故有G＝m＝mg.(2)地球同步卫星：相对于地面静止，它的周期T＝24 h，所以它只能位于赤道正上方某一确定高度h，故地球上所有同步卫星的轨道均相同，因而也具有相同的线速度、相同的角速度、相同的向心加速度，但它们的质量可以不同．一、多选题1．通过天文观测和计算得到∶月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为g0=2.72×10-3m/s2，地球表面的重力加速度大小为g=9.8m/s2。如果认为地球对地面物体的引力和地球对月球的引力是同种性质的力且满足距离平方反比关系，忽略地球自转以及其他天体的影响根据上述结论和假设及力和运动的关系可推知（　　）A．地球对地面上物体的引力是对月球上相同质量的物体引力的60倍B．地球对地面上物体的引力是对月球上相同质量的物体引力的3600倍C．月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径约为地球半径的36倍D．月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径约为地球半径的60倍2．2020年11月24日，我国发射的嫦娥五号探测器着陆月球表面并采集月壤后，由上升器携带月壤于12月6日成功与轨道器和返回器的组合体实现对接，最终返回地球，实现了我国探月工程的又一重大突破。已知地球质量是月球的81倍，半径是月球的4倍，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，则（　　）A．上升器通过在返回器同一轨道上进行加速，实现两者的对接B．上升器脱离月球表面的最小发射速度约为1.76 km/sC．返回器与轨道器的组合体在近月轨道上的运行周期是人造卫星在近地轨道上周期的D．上升器在从月球表面到与返回器对接过程中机械能守恒3．关于行星绕太阳运动，下列叙述正确的是（　　）A．某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受引力大，在远日点所受到引力小B．某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点速度小，在远日点速度大C．绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期平方的比值都相等D．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处4．2020年12月17日，我国自主研发的探月工程嫦娥五号探测器在月球表面挖取2千克重的月壤样本后成功返回地球，完成了我国迄今为止最为复杂的航天任务，标志着我国的航天技术处于世界巅峰水平。随着人类航天技术的进步，未来会有越来越多的其它星球的物质被运回地球，假设最终使得地球的质量逐渐增大，而月球的质量保持不变且只考虑地月间的万有引力，下列说法正确的是（　　）A．月球受到地球的引力将逐渐变小 B．月球绕地球公转的轨道半径将逐渐变小C．月球绕地球公转的线速度将逐渐变大 D．月球绕地球公转的周期将逐渐变大5．用下列哪组数据能估算出地球平均密度（已知万有引力常量G） （　　）A．月球绕地球运动的轨道半径和周期B．地球绕太阳运动的轨道半径和周期C．地球表面的重力加速度和地球半径D．沿地球表面绕地球做匀速圆周运动的卫星的周期6．2019年1月3日10时26分，“嫦娥四号”探测器在月球背面成功软着陆，发射后“嫦娥四号”探测器经过约110小时奔月飞行，到达月球附近成功实施近月制动，被月球捕获。其发射过程简化如下：探测器从地球表面发射后，进入地月转移轨道，经过A点时变轨进入距离月球表面2R高的圆形轨道I，在轨道I上做匀速圆周运动，经过B点时再次变轨进入椭圆轨道之后将变轨到近月圆轨道Ⅲ做匀速圆周运动，经过一段时间最终在C点着陆，已知月球半径为R。下列说法正确的是（　　）
 A．探测器在轨道Ⅰ、Ⅲ上的加速度之比为1：4B．探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ上运动周期之比为3 ：4C．探测器在轨道Ⅰ上运行速度大于在轨道Ⅱ上经过B点时的速度D．探测器在轨道Ⅱ上运行周期等于在轨道Ⅰ上运行的周期二、单选题7．如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且r=，则原球体剩余部分对质点P的万有引力大小变为（　　）A． B． C． D．F8．2019年4月10日晚，数百名科学家参与合作的“事件视界望远镜”项目在全球多地同时召开新闻发布会，发布了人类拍到的首张黑洞照片。理论表明：黑洞质量和半径的关系为，其中为光速，为引力常量。若观察到黑洞周围有一星体绕它做匀速圆周运动，速率为，轨道半径为，则可知（　　）A．该黑洞的质量 B．该黑洞的质量C．该黑洞的半径 D．该黑洞的半径9．使物体成为卫星的最小发射速度称为第一字宙速度v1，而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度v2，v2与v1的关系是v2=v1，已知某星球半径是地球半径R的，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的地球的平均密度为，不计其他星球的影响，则（　　）A．该星球的平均密度为B．该星球的质量为C．该星球上的第二宇宙速度为D．该星球自转周期是地球的10．2020年12月17日，“嫦娥五号”从月球上取土归来，完成了中国航天史上一次壮举。探测器在月球表面完成取土任务返回地球升空时，在火箭推力作用下离开月球表面竖直向上做加速直线运动。一质量为m的物体，水平放置在探测器内部的压力传感器上，当探测器上升到距月球表面高度为月球半径的时，探测器的加速度大小为a，压力传感器的示数为F。已知引力常量为G，不计月球的自转，则月球表面的重力加速度大小为（　　）A． B．C． D．11．当地时间10月6日中午，瑞典皇家科学院将2020年诺贝尔物理学奖一半授予英国科学家罗杰·彭罗斯，另一半授予德国科学家莱茵哈德·根泽尔和美国科学家安德里亚·格兹，以表彰他们在天体物理学领域的贡献。为方便对天体物理学领域的研究以及实现对太空的进一步探索，人类计划在太空中建立新型空间站，假设未来空间站结构如图甲所示。在空间站中设置一个如图乙所示绕中心轴旋转的超大型圆管作为生活区，圆管的内、外管壁平面与转轴的距离分别为、。当圆管以一定的角速度转动时，在管中相对管静止的人（可看作质点）便可以获得一个类似在地球表面的“重力”，以此降低因长期处于失重状态对身体健康造成的影响。已知地球质量为，地球半径为，引力常量为，地球自转周期为。当空间站在地球静止同步轨道上运行时，管道转动的角速度大小为（　　）
 A． B． C． D．12．如图所示。地球绕太阳运动的轨道为椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，点为近日点，到太阳的距离为，点为远日点，到太阳的距离为，公转周期为，月球围绕地球做圆周运动，运转轨道半径为，公转周期为，在考虑地球公转时可将地球和月球看成整体。则（　　）A．地球和月球整体从点运动到点的过程中机械能变大B．地球在点和点的速率之比为C．地球和太阳的质量之比为D．由开普勒第三定律可知，为常量13．2020年7月23日中国成功发射火星探测器“天问一号”，探测器经过数月的飞行后抵达火星进行登录探测活动。若探测器降落到火星表面后，从距火星表面高度为处由静止释放一物体，测出物体落到火星表面的时间为，不计火星大气阻力及火星自转的影响，已知火星半径为，引力常量为，将火星视为质量均匀的球体，通过以上物理量可求得火星的平均密度为（　　）A． B． C． D．14．假设地球可视为质量分布均匀的球体。已知地球表面两极处的重力加速度大小约为10m/s2，贴近地球表面飞行的卫星运行周期约为90分钟，则一质量为3000kg的汽车停在地球赤道上随地球自转所需要的向心力约为（　　）A．30N B．60N C．117N D．234N15．已知木星的质量为M，半径为R，密度为ρ，自转周期为T0，赤道处的重力加速度为g，引力常量为G。木星的一颗卫星质量为m，到木星中心的距离为r，绕木星做匀速圆周运动的周期为T，则下列关系式成立的是（　　）A．= B．=gC．ρ= D．=R16．2020年7月23日12时41分，在海南岛的中国文昌航天发射场，中国用长征五号运载火箭成功将火星探测器“天问一号”送入预定轨道，迈出了中国行星探测第一步。“天问一号”探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并择机开展着陆、巡视等任务，进行火星科学探测。已知火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，若“天问一号”到达火星途中的某处与地球和火星的距离正好相等，此时火星和地球对它的引力的比值约为（　　）A．0.1 B．0.2 C．0.4 D．2.517．如图所示为地球周围不同轨道上卫星的公转周期的平方与公转轨道半径的三次方的关系图像，其中对应的是近地卫星数据，已知引力常量为（图中为已知量），则下列关于地球和卫星的相关的物理量不能求出的是（　　）A．地球自转的角速度B．地球的质量C．地球的密度D．地球的第一宇宙速度