專題04+萬有引力與宇宙航行突破典型題型之力學選擇題（2025屆高考物理二輪復習）

專題04.專題04. 萬有引力與宇宙航行-突破典型題型之力學選擇題（2024屆高考物理二輪復習）專練目標專練內(nèi)容目標1對開普勒行星運動定律理解（T1、T2、T15、T16）目標2計算出天體的質量、密度問題（T3、T4、T17、T18）目標3對宇宙速度的理解問題（T5、T6、T19、T20）目標4（T7、T8、T21、T22）目標5同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星問題（T9、T10、T23、T24）目標6雙星(多星)問題、拉格朗日點問題（T11、T12、T25、T26）目標7變軌和對接問題（T13、T14、T25、T27、T28）一、單選題1．（2024·廣西·統(tǒng)考一模）我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心在2022年將“夸父一號”衛(wèi)星送入半徑為的晨昏軌道；2023年又將“星池一號A星”送入半徑為的晨昏軌道，“夸父一號”與“星池一號A星”在繞地球運行中，周期之比為（）A． B． C． D．2．（2024·全國·模擬預測）如圖所示，“嫦娥五號”、“天問一號”探測器分別在近月、近火星軌道運行，“嫦娥五號”探測器的運行周期為，“天問一號”探測器的運行周期為。假設月球、火星均可視為質量分布均勻的球體，則月球、火星的密度之比為（）A． B． C． D．3．2023年9月5日傍晚5點30分左右，一顆命名為“合肥高新一號”的衛(wèi)星，從海上發(fā)射基地飛向太空，成為中國低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的一部分。假設此衛(wèi)星在赤道平面內(nèi)繞地球做圓周運動，離地面高度等于地球半徑R，運行方向與地球自轉方向相同。已知地球自轉周期為，地球兩極處重力加速度為g，萬有引力常量用G表示。下列說法正確的是（

）A．地球的平均密度為B．衛(wèi)星做圓周運動的周期為C．赤道表面的重力加速度為D．若赤道上有一衛(wèi)星測控站，忽略衛(wèi)星信號傳輸時間，衛(wèi)星與測控站能連續(xù)通信的最長時間為4．（2024·江蘇南通·統(tǒng)考一模）2023年12月，神舟十七號航天員在空間站機械臂的支持下順利完成出艙，出艙時間約7.5小時．已知空間站距離地球高度約391.9千米，下列說法中正確的是（

）A．空間站的速度大于第一宇宙速度 B．空間站的加速度小于地球表面的重力加速度C．航天員在艙外受到的合力為零 D．航天員在艙外繞地球轉動大約一圈5．中國科學院紫金山天文臺近地天體望遠鏡發(fā)現(xiàn)了一顆近地小行星，這顆近地小行星直徑約為40m。已知地球半徑約為6400km，若該小行星與地球的第一宇宙速度之比約為，則該行星和地球質量之比的數(shù)量級為（）A．10-15 B．10-16 C．10-17 D．10-186．（2023·云南昭通·統(tǒng)考模擬預測）北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)由24顆中圓地球軌道衛(wèi)星、3顆地球靜止軌道衛(wèi)星和3顆傾斜地球軌道衛(wèi)星，共30顆衛(wèi)星組成。如圖所示，a為地球同步衛(wèi)星、b為與地球自轉周期相同的衛(wèi)星，衛(wèi)星c與衛(wèi)星a運動軌跡在同一平面內(nèi)。下列說法正確的是（）

A．衛(wèi)星b的角速度大于衛(wèi)星c的角速度B．衛(wèi)星b的線速度大于衛(wèi)星c的線速度C．衛(wèi)星a與衛(wèi)星b具有相同的線速度D．衛(wèi)星a的周期大于衛(wèi)星c的周期7．讓宇航員不坐火箭就能上天，“流浪地球2”中的太空電梯何日能實現(xiàn)，如圖所示，假若質量為m的宇航員乘坐這種赤道上的“太空升降機”上升到距離地面高度h處而停止在電梯內(nèi)。已知地球的半徑為R，表面的重力加速度為g，自轉周期為T，引力常量為G，假若同步衛(wèi)星距離地面的高度為H，下列說法正確的是（）A．宇航員在“太空升降機”中處于靜止狀態(tài)時，實際是繞著地球在公轉B．當，宇航員受到的支持力為C．當，萬有引力大于宇航員做圓周運動的向心力D．當，宇航員受到向下的壓力為8．中國FAST是目前全球最大且最靈敏的射電望遠鏡，利用FAST靈敏度高、可監(jiān)測脈沖星數(shù)目多、測量精度更高的優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)了具有納赫茲引力波特征的四極相關信號的證據(jù)。利用引力波觀測，能夠捕捉到“黑暗”的蛛絲馬跡，探測宇宙中最大質量的天體即超大質量黑洞的增長、演化及合并過程。若甲、乙兩個恒星組成的雙星系統(tǒng)在合并前穩(wěn)定運行時，繞同一點做圓周運動，測得甲、乙兩恒星到繞行中心的距離之比為，則甲、乙兩恒星（）A．質量之比為 B．線速度之比為C．周期之比為 D．動能之比為9．（2023·浙江紹興·統(tǒng)考模擬預測）2023年3月24日傍晚，如圖所示的一輪彎月與比地球離太陽更近的金星在西南方天空上演了一場奇妙的天象——月掩金星，即月球運行至地球與金星之間，當三者排成一條直線時，月球把金星完全遮擋住。下列說法正確的是（）A．時隔一年將再次出現(xiàn)“月掩金星”的天文現(xiàn)象B．金星公轉的向心加速度大于地球公轉的向心加速度C．“月掩金星”時月球、金星與地球三者的速度方向相同D．“月掩金星”時金星對月球的引力等于地球對月球的引力10．如圖所示，一顆在某中地圓軌道上運行的質量為m的衛(wèi)星，通過M、N兩位置的變軌，經(jīng)橢圓轉移軌道進入近地圓軌道運行，然后調(diào)整好姿態(tài)再伺機進入大氣層，返回地面。已知近地圓軌道的半徑可認為等于地球半徑，中地圓軌道與近地圓軌道共平面且軌道半徑為地球半徑的3倍，地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，下列說法中正確的是（

）

A．衛(wèi)星在M、N兩點處需要加速才能實現(xiàn)題設條件中的變軌B．該衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的動能為C．該衛(wèi)星在中地圓軌道上運行的速度D．該衛(wèi)星在轉移軌道上從M點運行至N點（M、N與地心在同一直線上）所需的時間11．北京時間2023年5月30日9時31分，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射升空，在太空飛行數(shù)小時后與空間站組合體徑向交會對接，與神舟十五號乘組進行在軌輪換，再現(xiàn)6名航天員“太空會師”名場面。中國空間站的運動可視為繞地心的勻速圓周運動，運動周期為T，地球半徑為R，地球表面的重力加速為g，則下列說法正確的是（）A．空間站中的航天員在睡眠區(qū)睡眠時，他們相對于地心處于平衡狀態(tài)B．空間站運動的速率為C．空間站運動的軌道半徑為D．空間站運動的加速度大小為12．我國將一顆失效的北斗二號，從地球同步圓軌道經(jīng)橢圓軌道運行到“基地軌道”上，該過程的簡化示意圖如圖所示，已知同步衛(wèi)星軌道半徑為，“基地軌道”半徑為，轉移軌道與同步軌道和“基地軌道”分別相切于、兩點，衛(wèi)星在轉移軌道上從點運動到點所需的最短時間為，已知萬有引力常量為，則下列說法正確的是（）A．在轉移軌道上點的加速度小于在“墓地軌道”上點的加速度B．在轉移軌道上點的速度與點速度之比為C．地球的自轉周期為D．地球質量等于二、多選題13．真空中的點固定一帶正電的點電荷，另一帶負電的點電荷僅在靜電力作用下繞正電荷逆時針運動的軌跡為如圖所示的橢圓，為橢圓的中心，橢圓的長軸，短軸，點電荷的最小速度為，從點經(jīng)點運動到點的時間大約等于點電荷運動周期的，下列說法正確的是（）A．、兩點間的距離為B．、兩點間的距離為C．點電荷的最大速度為D．點電荷運動的周期約為14．“天問一號”火星探測器被火星捕獲后，經(jīng)過一系列變軌進入如圖所示的橢圓停泊軌道，為著陸火星做準備。P點為橢圓的近火點，Q點為遠火點，關于探測器在停泊軌道上的運動（忽略其他天體的影響），下列說法正確的是（）

A．探測器的機械能守恒火星B．探測器經(jīng)過P點時的速度最大C．探測器經(jīng)過Q點時的加速度最小D．探測器經(jīng)過Q點時做“離心運動”15．如圖，神舟十六號載人飛船與天和核心艙對接前經(jīng)B點由橢圓軌道Ⅰ變軌至圓形軌道Ⅱ，A、B兩點分別為橢圓軌道Ⅰ的近地點和遠地點，飛船在A點時對地球的張角為，在B點時對地球的張角為，飛船在軌道Ⅰ上A點加速度為、運動周期為，在軌道Ⅱ上B點加速度為、運動周期為，下列關系正確的是（）

A． B．C． D．16．（2023·湖南永州·統(tǒng)考二模）衛(wèi)星是人類的“千里眼”、“順風耳”，如圖所示三顆靜止衛(wèi)星就能實現(xiàn)全球通信，已知衛(wèi)星之間的距離均為L，地球自轉的角速度為ω，地球的半徑為R，引力常量為G，下列說法正確的是（）A．三顆靜止衛(wèi)星受到的萬有引力的大小均相等B．其中一顆質量為m的靜止衛(wèi)星的動能為C．地球的質量為D．地球的第一宇宙速度與靜止衛(wèi)星的線速度之比為17．探月衛(wèi)星的發(fā)射過程可簡化如圖：首先進入繞地球運行的停泊軌道，在該軌道的P處，通過變速，進入轉移軌道，在到達月球附近的Q點時，再次變速，衛(wèi)星被月球引力俘獲后成為環(huán)月衛(wèi)星，最終在距月球表面高度為h的工作軌道上繞月飛行（視為圓周運動），工作軌道周期為T。已知月球半徑為R，引力常量為G，衛(wèi)星繞月飛行時忽略月球以外天體的影響，則（）A．衛(wèi)星在P點變軌時需減速B．衛(wèi)星分別在轉移軌道與停泊軌道上經(jīng)過P點時，受到地球的萬有引力相同C．衛(wèi)星在Q點變軌時需減速D．月球的質量為18．（2024·遼寧沈陽·統(tǒng)考一模）2023年10月26日，神舟十七號航天員乘組進駐中國空間站，航天員湯洪波、唐勝杰和江新林承擔著多項空間實驗任務。若中國空間站繞地球做勻速圓周運動，一名宇航員手拿一個小球“靜立”在“艙底面”上，如圖所示。下列說法正確的是（

）

A．宇航員不受地球引力的作用B．宇航員處于完全失重狀態(tài)，對“艙底面”的壓力為零C．若宇航員相對于太空艙無初速度地釋放小球，小球將做自由落體運動D．空間站運行的線速度小于第一宇宙速度19．如下圖所示是從網(wǎng)上查得的有關地球和火星的部分參數(shù)截圖，由圖中信息進行判斷，下列說法正確的是（）中文名地球中文名火星分類行星分類行星、類地行星質量質量平均密度平均密度直徑12742km直徑6779km逃逸速度11.186km/s逃逸速度5.027km/s自轉周期23小時56分4秒自轉周期24小時37分22.7秒公轉周期約365.24219天公轉周期686.971天半長軸149598023km半長軸1.523679天文單位表面重力加速度g表面重力加速度0.3794gA．近地衛(wèi)星速度小于近火衛(wèi)星速度B．同一物體在火星赤道處與在火星兩極處，受到的重力相等C．相鄰兩次“日—地—火”共線，時間間隔小于2年D．由地球表面向火星發(fā)射飛船比由火星表面向地球發(fā)射飛船，單位質量需要的能量更大20．2022年11月隨著“夢天”實驗艙與空間站順利對接，中國完成空間站的建成。中國空間站繞地球飛行的軌道視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地球半徑的k倍，同步衛(wèi)星的軌道高度約為地球半徑的n倍，下列說法正確的是（

）A．“夢天”實驗艙與空間站對接后，由于質量增大，空間站軌道半徑將變小B．空間站在軌道上飛行的速度小于第一宇宙速度C．航天員在空間站上的加速度是地球表面上重力加速度的倍D．空間站每晝夜繞地球運動圈21．（2023·重慶·統(tǒng)考二模）電影流浪地球2中的太空電梯給觀眾留下了深刻印象。設想在地球赤道面內(nèi)有一垂直于地面延伸到太空的電梯，電梯始終相對地面靜止，如圖，假設某物體B乘坐太空電梯到達了圖示的位置并停在此處，其與同高度運行的衛(wèi)星A、地球同步衛(wèi)星C相比較，下列說法正確的是（）A．物體B的角速度等于衛(wèi)星A的角速度B．物體B的線速度小于衛(wèi)星A的線速度C．衛(wèi)星C的線速度小于衛(wèi)星A的線速度D．若物體B突然脫離電梯，B將與A共軌道做圓周運動22．（2023·福建·統(tǒng)考高考真題）人類為探索宇宙起源發(fā)射的韋伯太空望遠鏡運行在日地延長線上的拉格朗日L2點附近，L2點的位置如圖所示。在L2點的航天器受太陽和地球引力共同作用，始終與太陽、地球保持相對靜止?？紤]到太陽系內(nèi)其他天體的影響很小，太陽和地球可視為以相同角速度圍繞日心和地心連線中的一點O（圖中未標出）轉動的雙星系統(tǒng)。若太陽和地球的質量分別為M和m，航天器的質量遠小于太陽、地球的質量，日心與地心的距離為R，萬有引力常數(shù)為G，L2點到地心的距離記為r（r<<R），在L2點的航天器繞O點轉動的角速度大小記為ω。下列關系式正確的是（

）[可能用到的近似]A． B．C． D．23．1772年，法籍意大利數(shù)學家拉格朗日在論文《三體問題》中指出：兩個質量相差懸殊的天體（如太陽和地球）所在同一平面上有5個特殊點，如圖中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人們稱為拉格朗日點。若飛行器位于這些點上，會在太陽與地球共同引力作用下，可以幾乎不消耗燃料而保持與地球同步繞太陽做圓周運動。若發(fā)射一顆衛(wèi)星定位于拉格朗日L2點，下列說法正確的是（）

A．該衛(wèi)星在L2點處于平衡狀態(tài)B．該衛(wèi)星繞太陽運動周期和地球公轉周期相等C．該衛(wèi)星在L2處所受太陽和地球引力的合力比在L1處小D．該衛(wèi)星繞太陽運動的向心加速度大于地球繞太陽運動的向心加速度24．（2023·重慶·一模）北京時間2022年6月5日10時44分，搭載“神舟十四號”載人飛船的“長征二號”F遙十四運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，約577s后，“神舟十四號”載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，飛行乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功。北京時間2022年6月5日17時42分，“神舟十四號”成功對接“天和”核心艙徑向端口，整個對接過程歷時約7h。對接后組合體在距地面高為h的軌道上做勻速圓周運動，環(huán)繞的向心加速度為a，環(huán)繞的線速度為v，引力常量為G，則下列判斷正確的是（）A．組合體環(huán)繞的周期為B．地球的平均密度為C．地球的第一宇宙速度大小為D．地球表面的重力加速度大小為專練目標專練內(nèi)容目標1對開普勒行星運動定律理解（T1、T2、T15、T16）目標2計算出天體的質量、密度問題（T3、T4、T17、T18）目標3對宇宙速度的理解問題（T5、T6、T19、T20）目標4（T7、T8、T21、T22）目標5同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星問題（T9、T10、T23、T24）目標6雙星(多星)問題、拉格朗日點問題（T11、T12、T25、T26）目標7變軌和對接問題（T13、T14、T25、T27、T28）一、單選題1．（2024·廣西·統(tǒng)考一模）我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心在2022年將“夸父一號”衛(wèi)星送入半徑為的晨昏軌道；2023年又將“星池一號A星”送入半徑為的晨昏軌道，“夸父一號”與“星池一號A星”在繞地球運行中，周期之比為（）A． B． C． D．【答案】C【解析】ABCD．由開普勒第三定律得，“夸父一號”與“星池一號A星”在繞地球運行中，周期之比為故選C。2．（2024·全國·模擬預測）如圖所示，“嫦娥五號”、“天問一號”探測器分別在近月、近火星軌道運行，“嫦娥五號”探測器的運行周期為，“天問一號”探測器的運行周期為。假設月球、火星均可視為質量分布均勻的球體，則月球、火星的密度之比為（）A． B． C． D．【答案】D【解析】由萬有引力提供向心力有由密度公式聯(lián)立解得月球、火星的密度之比故選D。3．2023年9月5日傍晚5點30分左右，一顆命名為“合肥高新一號”的衛(wèi)星，從海上發(fā)射基地飛向太空，成為中國低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的一部分。假設此衛(wèi)星在赤道平面內(nèi)繞地球做圓周運動，離地面高度等于地球半徑R，運行方向與地球自轉方向相同。已知地球自轉周期為，地球兩極處重力加速度為g，萬有引力常量用G表示。下列說法正確的是（

）A．地球的平均密度為B．衛(wèi)星做圓周運動的周期為C．赤道表面的重力加速度為D．若赤道上有一衛(wèi)星測控站，忽略衛(wèi)星信號傳輸時間，衛(wèi)星與測控站能連續(xù)通信的最長時間為【答案】D【解析】A．中周期T為貼近地面運行衛(wèi)星的周期，而非地球自轉周期為，故A錯誤；B．設地球質量為M，衛(wèi)星A的質量為m，根據(jù)萬有引力提供向心力，有解得故B錯誤；C．兩極處有赤道處有解得故C錯誤；D．如圖所示，衛(wèi)星的通訊信號視為沿直線傳播，由于地球遮擋，使衛(wèi)星A和地面測控站B不能一直保持直接通訊，設無遮擋時間為t，則它們轉過的角度之差最多為時就不能通訊，解得故D正確。故選D。4．（2024·江蘇南通·統(tǒng)考一模）2023年12月，神舟十七號航天員在空間站機械臂的支持下順利完成出艙，出艙時間約7.5小時．已知空間站距離地球高度約391.9千米，下列說法中正確的是（

）A．空間站的速度大于第一宇宙速度 B．空間站的加速度小于地球表面的重力加速度C．航天員在艙外受到的合力為零 D．航天員在艙外繞地球轉動大約一圈【答案】B【解析】A．第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度，則空間站的速度小于第一宇宙速度，選項A錯誤；B．根據(jù)可知，空間站的加速度小于地球表面的重力加速度，選項B正確；C．航天員在艙外繞地球做圓周運動，則受到的合力不為零，選項C錯誤；D．空間站距離地球高度約391.9千米，根據(jù)可得周期可估算空間站的周期約為90分鐘，則航天員在艙外繞地球轉動大約五圈，選項D錯誤。故選B。5．中國科學院紫金山天文臺近地天體望遠鏡發(fā)現(xiàn)了一顆近地小行星，這顆近地小行星直徑約為40m。已知地球半徑約為6400km，若該小行星與地球的第一宇宙速度之比約為，則該行星和地球質量之比的數(shù)量級為（）A．10-15 B．10-16 C．10-17 D．10-18【答案】C【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力有解得第一宇宙速度所以行星與地球的半徑之比為它們的第一宇宙速度之比為代入數(shù)據(jù)計算可得行星和地球的質量之比約為故選C。6．（2023·云南昭通·統(tǒng)考模擬預測）北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)由24顆中圓地球軌道衛(wèi)星、3顆地球靜止軌道衛(wèi)星和3顆傾斜地球軌道衛(wèi)星，共30顆衛(wèi)星組成。如圖所示，a為地球同步衛(wèi)星、b為與地球自轉周期相同的衛(wèi)星，衛(wèi)星c與衛(wèi)星a運動軌跡在同一平面內(nèi)。下列說法正確的是（）

A．衛(wèi)星b的角速度大于衛(wèi)星c的角速度B．衛(wèi)星b的線速度大于衛(wèi)星c的線速度C．衛(wèi)星a與衛(wèi)星b具有相同的線速度D．衛(wèi)星a的周期大于衛(wèi)星c的周期【答案】D【解析】AB．衛(wèi)星做圓周運動時，由萬有引力提供向心力，則由于解得，，由于則有，故AB錯誤；C．同步衛(wèi)星的周期與地球自轉周期相等，衛(wèi)星a、b的周期相等，根據(jù)上述有可知又由于則有但衛(wèi)星a、b線速度的方向不同，故C錯誤；D．結合上述可知由于則有故D正確。故選D。7．讓宇航員不坐火箭就能上天，“流浪地球2”中的太空電梯何日能實現(xiàn)，如圖所示，假若質量為m的宇航員乘坐這種赤道上的“太空升降機”上升到距離地面高度h處而停止在電梯內(nèi)。已知地球的半徑為R，表面的重力加速度為g，自轉周期為T，引力常量為G，假若同步衛(wèi)星距離地面的高度為H，下列說法正確的是（）A．宇航員在“太空升降機”中處于靜止狀態(tài)時，實際是繞著地球在公轉B．當，宇航員受到的支持力為C．當，萬有引力大于宇航員做圓周運動的向心力D．當，宇航員受到向下的壓力為【答案】B【解析】A．宇航員在“太空升降機”中處于靜止狀態(tài)時，實際是隨著地球在自轉，故A錯誤；B．由可得當，對宇航員進行受力分析，由圓周運動的規(guī)律可得聯(lián)立解得宇航員受到的支持力為故B正確；C．當時，有萬有引力正好等于宇航員做圓周運動的向心力，故C錯誤；D．當，由綜合解得故D錯誤。故選B。8．中國FAST是目前全球最大且最靈敏的射電望遠鏡，利用FAST靈敏度高、可監(jiān)測脈沖星數(shù)目多、測量精度更高的優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)了具有納赫茲引力波特征的四極相關信號的證據(jù)。利用引力波觀測，能夠捕捉到“黑暗”的蛛絲馬跡，探測宇宙中最大質量的天體即超大質量黑洞的增長、演化及合并過程。若甲、乙兩個恒星組成的雙星系統(tǒng)在合并前穩(wěn)定運行時，繞同一點做圓周運動，測得甲、乙兩恒星到繞行中心的距離之比為，則甲、乙兩恒星（）A．質量之比為 B．線速度之比為C．周期之比為 D．動能之比為【答案】D【解析】A．兩恒星向心力大小相等則甲、乙兩恒星質量之比為A錯誤；B．根據(jù)甲、乙兩恒星線速度之比為B錯誤；C．兩恒星周期相等，周期之比為1:1，C錯誤；D．根據(jù)甲、乙兩恒星動能之比為D正確。故選D。9．（2023·浙江紹興·統(tǒng)考模擬預測）2023年3月24日傍晚，如圖所示的一輪彎月與比地球離太陽更近的金星在西南方天空上演了一場奇妙的天象——月掩金星，即月球運行至地球與金星之間，當三者排成一條直線時，月球把金星完全遮擋住。下列說法正確的是（）A．時隔一年將再次出現(xiàn)“月掩金星”的天文現(xiàn)象B．金星公轉的向心加速度大于地球公轉的向心加速度C．“月掩金星”時月球、金星與地球三者的速度方向相同D．“月掩金星”時金星對月球的引力等于地球對月球的引力【答案】B【解析】A．時隔一年后，月球、地球與金星不在一條直線上，不會出現(xiàn)“月掩金星”的天文現(xiàn)象，故A錯誤；B．萬有引力充當向心力向心加速度金星公轉半徑較小，其向心加速度大于地球公轉的向心加速度，故B正確；C．“月掩金星”時月球、金星與地球三者的速度方向不相同，故C錯誤；D．“月掩金星”時，月球仍然環(huán)繞地球轉動，金星對月球的引力小于地球對月球的引力，故D錯誤。故選B。10．如圖所示，一顆在某中地圓軌道上運行的質量為m的衛(wèi)星，通過M、N兩位置的變軌，經(jīng)橢圓轉移軌道進入近地圓軌道運行，然后調(diào)整好姿態(tài)再伺機進入大氣層，返回地面。已知近地圓軌道的半徑可認為等于地球半徑，中地圓軌道與近地圓軌道共平面且軌道半徑為地球半徑的3倍，地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，下列說法中正確的是（

）

A．衛(wèi)星在M、N兩點處需要加速才能實現(xiàn)題設條件中的變軌B．該衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的動能為C．該衛(wèi)星在中地圓軌道上運行的速度D．該衛(wèi)星在轉移軌道上從M點運行至N點（M、N與地心在同一直線上）所需的時間【答案】C【解析】A．由題設條件知，衛(wèi)星在向低軌道變軌，故需要減小速度，使衛(wèi)星做向心運動，故A錯誤；B．在近地圓軌道上，有可得根據(jù)萬有引力提供向心力有解得則該衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的動能為故B錯誤；C．在中地圓軌道上，根據(jù)萬有引力提供向心力有結合，可得故C正確；D．在近地圓軌道上，衛(wèi)星運行的周期，則有轉移軌道是橢圓軌道，其半長軸根據(jù)開普勒第三定律可得聯(lián)立得則該衛(wèi)星在轉移軌道上從M點運行至N點所需的時間故D錯誤。故選C。11．北京時間2023年5月30日9時31分，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射升空，在太空飛行數(shù)小時后與空間站組合體徑向交會對接，與神舟十五號乘組進行在軌輪換，再現(xiàn)6名航天員“太空會師”名場面。中國空間站的運動可視為繞地心的勻速圓周運動，運動周期為T，地球半徑為R，地球表面的重力加速為g，則下列說法正確的是（）A．空間站中的航天員在睡眠區(qū)睡眠時，他們相對于地心處于平衡狀態(tài)B．空間站運動的速率為C．空間站運動的軌道半徑為D．空間站運動的加速度大小為【答案】C【解析】A．空間站中的航天員在睡眠區(qū)睡眠時，繞地球近似做勻速圓周運動，處于完全失重狀態(tài)，由萬有引力提供向心力，加速度不為0，他們相對于地心不處于平衡狀態(tài)，故A錯誤；B．空間站的軌道半徑大于地球半徑，令空間站距離地表的高度為h，故空間站的運行速率為故B錯誤；C．設空間站的軌道半徑為r，則有地球表面的物體萬有引力近似等于重力，則有解得故C正確；D．由向心加速度表達式可知結合上述解得故D錯誤。故選C。12．我國將一顆失效的北斗二號，從地球同步圓軌道經(jīng)橢圓軌道運行到“基地軌道”上，該過程的簡化示意圖如圖所示，已知同步衛(wèi)星軌道半徑為，“基地軌道”半徑為，轉移軌道與同步軌道和“基地軌道”分別相切于、兩點，衛(wèi)星在轉移軌道上從點運動到點所需的最短時間為，已知萬有引力常量為，則下列說法正確的是（）A．在轉移軌道上點的加速度小于在“墓地軌道”上點的加速度B．在轉移軌道上點的速度與點速度之比為C．地球的自轉周期為D．地球質量等于【答案】D【解析】A．由牛頓第二定律在轉移軌道上點的加速度等于在“墓地軌道”上點的加速度，A錯誤；B．根據(jù)開普勒第二定律解得B錯誤；C．由開普勒第三定律解得地球的自轉周期C錯誤；D．由萬有引力提供向心力解得地球質量為D正確。故選D。二、多選題13．真空中的點固定一帶正電的點電荷，另一帶負電的點電荷僅在靜電力作用下繞正電荷逆時針運動的軌跡為如圖所示的橢圓，為橢圓的中心，橢圓的長軸，短軸，點電荷的最小速度為，從點經(jīng)點運動到點的時間大約等于點電荷運動周期的，下列說法正確的是（）A．、兩點間的距離為B．、兩點間的距離為C．點電荷的最大速度為D．點電荷運動的周期約為【答案】CD【解析】AB．由開普勒第一定律可知，正點電荷位于橢圓的一個焦點上，如圖所示根據(jù)幾何關系可知P、N兩點間的距離為d，P、M兩點間的距離為9d，故AB錯誤；C．點電荷在M點的速度大小為v，由開普勒第二定律知，點電荷在N點的速度大小為9v，故C正確；D．點電荷與P點的連線在單位時間內(nèi)掃過的面積為從F點經(jīng)過N點運動到E點的時間大約等于點電荷運動時間周期的，所以橢圓的面積大約等于面積的8倍，即橢圓的面積，點電荷運動的周期故D正確。故選CD。14．“天問一號”火星探測器被火星捕獲后，經(jīng)過一系列變軌進入如圖所示的橢圓停泊軌道，為著陸火星做準備。P點為橢圓的近火點，Q點為遠火點，關于探測器在停泊軌道上的運動（忽略其他天體的影響），下列說法正確的是（）

A．探測器的機械能守恒火星B．探測器經(jīng)過P點時的速度最大C．探測器經(jīng)過Q點時的加速度最小D．探測器經(jīng)過Q點時做“離心運動”【答案】ABC【解析】A．探測器在停泊軌道上的運動無其他外力做功機械能守恒，故A正確；B．由開普勒第二定律可知探測器經(jīng)過P點時的速度最大，故B正確；C．探測器經(jīng)過Q點時離火星最遠所受引力最小，加速度最小，故C正確；D．探測器經(jīng)過Q點時做“向心運動”，故D錯誤。故選ABC。15．如圖，神舟十六號載人飛船與天和核心艙對接前經(jīng)B點由橢圓軌道Ⅰ變軌至圓形軌道Ⅱ，A、B兩點分別為橢圓軌道Ⅰ的近地點和遠地點，飛船在A點時對地球的張角為，在B點時對地球的張角為，飛船在軌道Ⅰ上A點加速度為、運動周期為，在軌道Ⅱ上B點加速度為、運動周期為，下列關系正確的是（）

A． B．C． D．【答案】AC【解析】AB．根據(jù)題意，設地球的半徑為R，A點到地心距離為，B點到地心距離為，由幾何關系有萬有引力提供向心力有解得則故B錯誤，A正確；CD．根據(jù)題意，由開普勒第三定律可得解得故D錯誤，C正確。故選AC。16．（2023·湖南永州·統(tǒng)考二模）衛(wèi)星是人類的“千里眼”、“順風耳”，如圖所示三顆靜止衛(wèi)星就能實現(xiàn)全球通信，已知衛(wèi)星之間的距離均為L，地球自轉的角速度為ω，地球的半徑為R，引力常量為G，下列說法正確的是（）A．三顆靜止衛(wèi)星受到的萬有引力的大小均相等B．其中一顆質量為m的靜止衛(wèi)星的動能為C．地球的質量為D．地球的第一宇宙速度與靜止衛(wèi)星的線速度之比為【答案】BD【解析】A．根據(jù)可知三顆通信衛(wèi)星的質量不一定相等，則所受的萬有引力的大小不一定相等，故A錯誤；B．衛(wèi)星線速度和角速度得關系可知動能為由幾何關系可得衛(wèi)星的軌道半徑為綜合可得故B正確；C．由解得故C錯誤；D．根據(jù)可知地球的第一宇宙速度為通信衛(wèi)星的速度為比較可得故D正確。故選BD。17．探月衛(wèi)星的發(fā)射過程可簡化如圖：首先進入繞地球運行的停泊軌道，在該軌道的P處，通過變速，進入轉移軌道，在到達月球附近的Q點時，再次變速，衛(wèi)星被月球引力俘獲后成為環(huán)月衛(wèi)星，最終在距月球表面高度為h的工作軌道上繞月飛行（視為圓周運動），工作軌道周期為T。已知月球半徑為R，引力常量為G，衛(wèi)星繞月飛行時忽略月球以外天體的影響，則（）A．衛(wèi)星在P點變軌時需減速B．衛(wèi)星分別在轉移軌道與停泊軌道上經(jīng)過P點時，受到地球的萬有引力相同C．衛(wèi)星在Q點變軌時需減速D．月球的質量為【答案】BC【解析】A．衛(wèi)星在P點變軌是由低軌道到高軌道，可知，衛(wèi)星在P點變軌時需加速，故A錯誤；B．根據(jù)萬有引力定律有可知，衛(wèi)星分別在轉移軌道與停泊軌道上經(jīng)過P點時，受到地球的萬有引力相同，故B正確；C．衛(wèi)星在Q點變軌是由高軌道到低軌道，可知，衛(wèi)星在Q點變軌時需減速，故C正確；D．在工作軌道上繞月飛行過程中，由月球的萬有引力提供圓周運動的向心力，則有解得故D錯誤。故選BC。18．（2024·遼寧沈陽·統(tǒng)考一模）2023年10月26日，神舟十七號航天員乘組進駐中國空間站，航天員湯洪波、唐勝杰和江新林承擔著多項空間實驗任務。若中國空間站繞地球做勻速圓周運動，一名宇航員手拿一個小球“靜立”在“艙底面”上，如圖所示。下列說法正確的是（

）

A．宇航員不受地球引力的作用B．宇航員處于完全失重狀態(tài)，對“艙底面”的壓力為零C．若宇航員相對于太空艙無初速度地釋放小球，小球將做自由落體運動D．空間站運行的線速度小于第一宇宙速度【答案】BD【解析】A．宇航員隨空間站一起繞地球做圓周運動，地球對空間站及宇航員的引力提供空間站和宇航員各自隨地球一起做圓周運動的向心力，故A錯誤；B．宇航員處于完全失重狀態(tài)，對“艙底面”的壓力為零，故B正確；C．由于空間站處于完全失重狀態(tài)空間站內(nèi)的所有物體也都處于完全失重狀態(tài)，其原因是由于萬有引力完全充當向心力，因此，若宇航員相對于太空艙無初速度地釋放小球，則小球將和宇航員保持相對靜止，隨宇航員一起繞地球做圓周運動，故C錯誤；D．第一宇宙速度為最小發(fā)射速度，最大環(huán)繞速度，根據(jù)萬有引力充當向心力可得當物體環(huán)繞地球表面做圓周運動時，即環(huán)繞半徑近似等于地球半徑時其速度為第一宇宙速度，而空間站環(huán)繞半徑大于地球半徑，而環(huán)繞半徑越大線速度越小，則可知，空間站運行的線速度小于第一宇宙速度，故D正確。故選BD。19．如下圖所示是從網(wǎng)上查得的有關地球和火星的部分參數(shù)截圖，由圖中信息進行判斷，下列說法正確的是（）中文名地球中文名火星分類行星分類行星、類地行星質量質量平均密度平均密度直徑12742km直徑6779km逃逸速度11.186km/s逃逸速度5.027km/s自轉周期23小時56分4秒自轉周期24小時37分22.7秒公轉周期約365.24219天公轉周期686.971天半長軸149598023km半長軸1.523679天文單位表面重力加速度g表面重力加速度0.3794gA．近地衛(wèi)星速度小于近火衛(wèi)星速度B．同一物體在火星赤道處與在火星兩極處，受到的重力相等C．相鄰兩次“日—地—火”共線，時間間隔小于2年D．由地球表面向火星發(fā)射飛船比由火星表面向地球發(fā)射飛船，單位質量需要的能量更大【答案】CD【解析】A．在行星表面的衛(wèi)星其所受萬有引力提供其做圓周運動，有整理有由題中表格可知帶入上述數(shù)據(jù)，整理有即有近地衛(wèi)星速度大于近火衛(wèi)星速度，故A項錯誤；B．在火星赤道的位置，由于星球自轉的原因，其物體與火星之間的萬有引力有兩個效果，一個是使物體隨著火星的自轉而做勻速圓周運動，一個使物體受到的重力的效果，即在火星的兩極，其物體與火星的萬有引力的效果，全部為物體的重力，有由上述的分析可知故B項錯誤；C．將火星和地球的公轉近似看成圓周運動，求其相鄰兩次“日—地—火”共線所需大約時間，則行星繞太陽的公轉角速度為設相鄰兩次的“日—地—火”共線的時間為t，有解得所以相鄰兩次“日—地—火”共線，時間間隔小于2年，故C項正確；D．無論是由地球表面向火星發(fā)射飛船還是由火星表面向地球發(fā)射飛船，其飛船速度都要達到其星球的逃逸速度，由題表可知，地球的逃逸速度大小要大于火星的逃逸速度大小，由動能的關系可知，其需要的動能為所以由地球表面向火星發(fā)射飛船比由火星表面向地球發(fā)射飛船，單位質量需要的能量更大，故D項正確。故選CD。20．2022年11月隨著“夢天”實驗艙與空間站順利對接，中國完成空間站的建成。中國空間站繞地球飛行的軌道視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地球半徑的k倍，同步衛(wèi)星的軌道高度約為地球半徑的n倍，下列說法正確的是（

）A．“夢天”實驗艙與空間站對接后，由于質量增大，空間站軌道半徑將變小B．空間站在軌道上飛行的速度小于第一宇宙速度C．航天員在空間站上的加速度是地球表面上重力加速度的倍D．空間站每晝夜繞地球運動圈【答案】BD【解析】A．空間站做圓周運動時萬有引力提供向心力有解得則空間站的環(huán)繞速度與衛(wèi)星的質量無關，增加質量不會改變軌道半徑，故A錯誤；B．第一宇宙速度是衛(wèi)星環(huán)繞地球運動的最大速度，所以空間站在軌道上飛行的速度小于第一宇宙速度，故B正確；C．由萬有引力提供向心力航天員在空間站上的加速度在地球表面解得地球表面的重力加速度航天員在空間站上的加速度是地球表面上重力加速度的關系故C錯誤；D．對空間站由萬有引力提供向心力得對地球同步衛(wèi)星由萬有引力提供向心力得則故D正確。故選BD。21．（2023·重慶·統(tǒng)考二模）電影流浪地球2中的太空電梯給觀眾留下了深刻印象。設想在地球赤道面內(nèi)有一垂直于地面延伸到太空的電梯，電梯始終相對地面靜止，如圖，假設某物體B乘坐太空電梯到達了圖示的位置并停在此處，其與同高度運行的衛(wèi)星A、地球同步衛(wèi)星C相比較，下列說法正確的是（）A．物體B的角速度等于衛(wèi)星A的角速度B．物體B的線速度小于衛(wèi)星A的線速度C．衛(wèi)星C的線速度小于衛(wèi)星A的線速度D．若物體B突然脫離電梯，B將與A共軌道做圓周運動【答案】BC【解析】A．根據(jù)解得對于衛(wèi)星A、C，由于衛(wèi)星A的軌道半徑小于C的軌道半徑，則衛(wèi)星A的角速度大于衛(wèi)星C的角速度，由于B、C屬于同軸轉動，兩者角速度相等，則物體B的角速度小于衛(wèi)星A的角速度，A錯誤；B．根據(jù)由于B、A圓周半徑相等，物體B的角速度小于衛(wèi)星A的角速度，則物體B的線速度小于衛(wèi)星A的線速度，B正確；C．根據(jù)解得由于對于衛(wèi)星A、C，由于衛(wèi)星A的軌道半徑小于C的軌道半徑，則衛(wèi)星C的線速度小于衛(wèi)星A的線速度