2024屆高考物理學(xué)業(yè)水平測試復(fù)習(xí)合格演練測評五萬有引力與宇宙航行

合格演練測評(五)萬有引力與宇宙航行一、單選題Ⅰ：每小題給出的三個選項中，只有一項是符合題目要求的．1．發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的科學(xué)家是()A．庫侖 B．愛因斯坦C．牛頓 D．伽利略2．太陽系有八大行星，八大行星離地球的遠(yuǎn)近不同，繞太陽運轉(zhuǎn)的周期也不相同．下列反映公轉(zhuǎn)周期與行星軌道半長軸的關(guān)系圖像中正確的是()3.如圖所示，兩顆人造地球衛(wèi)星M、N環(huán)繞地球做勻速圓周運動，下列說法正確的是()A．M的線速度比N的小B．M的角速度比N的大C．M的環(huán)繞周期比N的小二、單選題Ⅱ：每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．4．如圖所示，小行星繞太陽沿橢圓軌道運動，在經(jīng)過軌道上的a，b，c，d四個位置時，受太陽引力最大的是()A．a(chǎn) B．bC．c D．d5．一個物體在地球表面所受的重力為mg，則在距地面高度為地球半徑的2倍時，所受引力為()A.eq\f(mg,2) B.eq\f(mg,3)C.eq\f(mg,4) D.eq\f(mg,9)6.“天宮一號”目標(biāo)飛行器未變軌前繞地球運行軌道可視為圓形軌道，如圖所示．當(dāng)“天宮一號”按逆時針方向運動到軌道A點時，它的()A．線速度方向是v1的方向B．線速度方向是v2的方向C．運行速率大于7.9km/sD．運行速率大于11.2km/s7．關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列說法正確的是()A．第一宇宙速度與地球的質(zhì)量無關(guān)B．第一宇宙速度大小為11.2km/sC．達(dá)到第一宇宙速度的物體的質(zhì)量應(yīng)該非常小D．第一宇宙速度是物體在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動的速度8．如圖所示，P、Q為質(zhì)量相同的兩質(zhì)點，分別置于地球表面的不同緯度上，如果把地球看成一個均勻球體，P、Q兩質(zhì)點隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運動，則下列說法正確的是()A．P、Q做圓周運動的向心力大小相等B．P、Q所受地球引力大小相等C．P、Q做圓周運動的線速度大小相等D．P所受地球引力大于Q所受地球引力9．2020年6月23日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號乙”運載火箭發(fā)射了“北斗三號”系統(tǒng)的最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星．此次發(fā)射的衛(wèi)星屬地球同步衛(wèi)星，此衛(wèi)星成功入軌后()A．與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的軌道半徑B．與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的質(zhì)量C．與地球赤道上物體具有相同的線速度D．與地球赤道上物體具有相同的向心加速度10．一探月衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的eq\f(1,81)，月球半徑約為地球半徑的eq\f(1,4)，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運行的速率約為()A．0.4km/s B．1.8km/sC．11km/s D．36km/s11.太陽系各行星繞太陽軌道為橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上．如圖為地球繞太陽運動的橢圓軌道，A為近日點，C為遠(yuǎn)日點，B、D為軌道短軸的兩個端點，地球從B點經(jīng)C點運動到D的時間為t1，地球從D點經(jīng)A點運動到B的時間為t2，下列說法正確的是()A．t1>t2B．t1<t2C．t1＝t2D．由于需要高等數(shù)學(xué)積分知識，高中階段無法比較t1，t2的大小三、多選題Ⅲ：每小題給出的四個選項中，至少有兩個選項是符合題目要求的．12．宇宙飛船在半徑為R1的軌道上運行，變軌后的半徑為R2，R1<R2.宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動，則變軌后宇宙飛船的()A．線速度變小 B．角速度變小C．周期變大 D．向心加速度變大13．如圖所示，a、b、c是環(huán)繞地球圓形軌道上運行的3顆人造衛(wèi)星，它們的質(zhì)量關(guān)系是ma＝mb<mc，則()A．b、c的線速度大小相等，且大于a的線速度B．b、c的周期相等，且大于a的周期C．b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度D．a(chǎn)所需向心力最小14．為了探索未知星體的奧秘，科學(xué)家們發(fā)射飛行器攜帶探測工具進(jìn)行探測．如圖所示，飛行器P繞某星球做勻速圓周運動，已知該星球的半徑為R，星球相對飛行器的張角為θ，飛行器的運動周期為T，下列說法正確的是()A．飛行器P的軌道半徑為eq\f(R,sinθ)B．飛行器P的線速度為eq\f(2πR,T)C．飛行器P的向心加速度為eq\f(4π2R,T2sin\f(θ,2))D．此星球的平均密度為eq\f(3π,GT2sin3\f(θ,2))參考答案1．C2.C3.A4．A根據(jù)萬有引力定律可知，距離越小引力越大，從圖中可得a處距離最小，引力最大，故A正確．5．D由F＝Geq\f(Mm,r2)可知，物體在地球表面所受的重力mg＝Geq\f(Mm,R2)，在距地面高度為地球半徑的2倍時，所受引力F＝Geq\f(Mm,（R＋2R）2)＝eq\f(1,9)Geq\f(Mm,R2)＝eq\f(1,9)mg，選項D正確．6．B“天宮一號”運動的方向是軌跡的切線方向，所以線速度方向是v2的方向，第一宇宙速度7.9km/s是最大運行速度，因此“天宮一號”的運行速度小于第一宇宙速度，選項B正確，A、C、D錯誤．7．D由萬有引力提供向心力，有Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\r(\f(GM,R))，可知第一宇宙速度與地球的質(zhì)量有關(guān)，而與發(fā)射物體的質(zhì)量無關(guān)，故A、C錯誤；由v＝eq\r(\f(GM,R))，代入數(shù)據(jù)可得地球的第一宇宙速度v≈7.9km/s，故B錯誤；第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道上的運行速度，是人造地球衛(wèi)星在圓軌道上運行的最大速度，是衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度，故D正確．8．BP、Q兩點的角速度相同，做圓周運動的半徑不同，根據(jù)F向＝mrω2可知向心力大小不相等，A錯誤；P、Q兩質(zhì)點距離地心的距離相等，根據(jù)F＝Geq\f(Mm,R2)知，兩質(zhì)點受到的地球引力大小相等，故B正確、D錯誤；P、Q兩質(zhì)點角速度大小相等，做圓周運動的半徑不同，根據(jù)v＝rω可知線速度大小不同，故C錯誤．9．A根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)r，由于所有同步衛(wèi)星的周期均相同，則此衛(wèi)星與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的軌道半徑，但是與其他地球同步衛(wèi)星不一定具有相同的質(zhì)量，選項A正確，B錯誤；同步衛(wèi)星與地球赤道上的物體具有相同的角速度，則由v＝ωr可知，該衛(wèi)星與地球赤道上物體具有不同的線速度，由a＝ω2r可知，該衛(wèi)星與地球赤道上物體具有不同的向心加速度，選項C、D錯誤．故選A.10．B對于環(huán)繞地球或月球的人造衛(wèi)星，其所受萬有引力即為它們做圓周運動所需的向心力，即eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)，所以v＝eq\r(\f(GM,r))，第一宇宙速度指的是最小發(fā)射速度，同時也是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，對于近地衛(wèi)星來說，其軌道半徑近似等于地球半徑，所以eq\f(v月,v地)＝eq\r(\f(M月r地,M地r月))＝eq\r(\f(4,81))＝eq\f(2,9).所以v月＝eq\f(2,9)v地＝eq\f(2,9)×7.9km/s≈1.8km/s.故B正確．11．A12.ABC13．BC由萬有引力定律及牛頓運動定律可得衛(wèi)星的線速度v＝eq\r(\f(GM,r))，所以b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度，故A不符合題意；由萬有引力定律及牛頓運動定律可得衛(wèi)星的周期T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，所以b、c的周期相等，且大于a的周期，故B符合題意；由萬有引力定律及牛頓運動定律可得衛(wèi)星的向心加速度a＝eq\f(GM,r2)，所以b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度，故C符合題意；由萬有引力定律及牛頓運動定律可得衛(wèi)星的向心力為F＝eq\f(GMm,r2)，可知b所需向心力最小，故D不符合題意．14．CD設(shè)星球的質(zhì)量為M，飛行器繞星球運動的軌道半徑為r，由幾何關(guān)系可得r＝eq\f(R,sin\f(θ,2))，A錯誤；根據(jù)線速度和周期的關(guān)系可得v＝eq\f(2πr,T)，B錯誤；由飛行器的向心加速度a＝eq