高考物理總復(fù)習(xí)《萬(wàn)有引力與宇宙航行》專項(xiàng)測(cè)試卷含答案

第第頁(yè)高考物理總復(fù)習(xí)《萬(wàn)有引力與宇宙航行》專項(xiàng)測(cè)試卷含答案學(xué)校:___________班級(jí)：___________姓名：___________考號(hào)：___________1．(四川雅安市4月聯(lián)考)“神舟十五號(hào)”航天員已于2023年6月返回地面。航天員能在飛船內(nèi)處于漂浮狀態(tài)，關(guān)于這種狀態(tài)，下列說(shuō)法正確的是()A．航天員所受的合力為零B．航天員遠(yuǎn)離地球，不受到地球的引力C．飛船對(duì)航天員的支持力大于航天員對(duì)飛船的壓力D．航天員受到的地球的萬(wàn)有引力提供其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需的向心力2．(遼寧省部分重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體二模)“風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星”是我國(guó)重要的民用遙感衛(wèi)星。其中“風(fēng)云一號(hào)”是極軌衛(wèi)星(軌道過(guò)地球的南北兩極)，周期是120分鐘，“風(fēng)云四號(hào)”是靜止軌道衛(wèi)星，與地球自轉(zhuǎn)同步。衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)均可以看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星比“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星的線速度小B．“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星比“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星的向心加速度大C．“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的線速度大于地球的第一宇宙速度D．若某一時(shí)刻“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星恰好在“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的正上方，則經(jīng)過(guò)12小時(shí)“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星恰好又通過(guò)“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的正上方3.(河北保定市一模)北京時(shí)間2023年1月15日11時(shí)14分，中國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，以“一箭十四星”發(fā)射方式，成功將14顆衛(wèi)星發(fā)射升空，所有衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道。如圖所示，火箭運(yùn)行至P點(diǎn)時(shí)同時(shí)釋放A、B兩顆衛(wèi)星，并分別將它們送入預(yù)定橢圓軌道1(A衛(wèi)星)和橢圓軌道2(B衛(wèi)星)。P點(diǎn)為橢圓軌道的近地點(diǎn)，B衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)Q處進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整并變軌到圓軌道3上運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．兩衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度大小關(guān)系：aA>aBB．兩衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度大小關(guān)系：vA>vBC．變軌前，B衛(wèi)星在P點(diǎn)的機(jī)械能等于在Q點(diǎn)的機(jī)械能D．B衛(wèi)星在P點(diǎn)的動(dòng)能小于其在軌道3上Q點(diǎn)的動(dòng)能4．(黑龍江哈爾濱市二模)如圖所示為“祝融號(hào)”火星車與著陸平臺(tái)著陸火星的最后一段過(guò)程，該過(guò)程可以看作豎直方向的減速運(yùn)動(dòng)。已知火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的eq\f(1,10)，火星直徑約為地球直徑的eq\f(1,2)，下列說(shuō)法正確的是()A．減速過(guò)程中，“祝融號(hào)”火星車對(duì)著陸平臺(tái)的壓力小于它所受到的火星的引力B．火星近地衛(wèi)星的周期與地球近地衛(wèi)星的周期之比為2∶eq\r(5)C．火星表面重力加速度與地球表面重力加速度之比為2∶5D．火星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比為1∶55．(江西贛州市二模)一個(gè)由恒星A和B組成的雙星系統(tǒng)，現(xiàn)在它們間的距離為L(zhǎng)，并以兩者連線上的某點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期為T。已知恒星A的質(zhì)量小于恒星B的質(zhì)量，引力常量為G，則()A．A的質(zhì)量為eq\f(4π2L3,GT2)B．A做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑比B的小C．A做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度比B的大D．若恒星A、B間的距離緩慢減小，則它們轉(zhuǎn)動(dòng)周期緩慢變大6.(多選)(福建南平市三模)水星是地球上較難觀測(cè)的行星，因?yàn)樗x太陽(yáng)太近，總是湮沒(méi)在太陽(yáng)的光輝里，只有水星和太陽(yáng)的距角(地球和水星連線與地球和太陽(yáng)連線的夾角)達(dá)最大時(shí)(稱為大距，如圖所示)，才最有希望目睹水星。2023年1月30日，上演2023年首次水星大距。已知水星公轉(zhuǎn)周期約為地球公轉(zhuǎn)周期的eq\f(1,4)，水星和地球公轉(zhuǎn)軌道均視為圓形。則()A．可以求出水星與地球質(zhì)量之比B．一年內(nèi)至少可以看到6次水星大距C．大距時(shí)，水星和太陽(yáng)距角的正弦值約為eq\f(\r(3,4),4)D．太陽(yáng)分別與水星和地球的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等7.(多選)2020年11月6日，我國(guó)成功發(fā)射全球首顆6G試驗(yàn)地球衛(wèi)星，衛(wèi)星的軌道半徑的三次方與其周期的二次方的關(guān)系圖像如圖，衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡可視為圓。已知地球半徑為R，引力常量為G，忽略地球自轉(zhuǎn)影響，下列說(shuō)法正確的是()A．地球的質(zhì)量為eq\f(4π2b,aG)B．地球表面的重力加速度為eq\f(4π2b,aGR2)C．若衛(wèi)星繞地球表面運(yùn)行，則線速度大小為2πeq\r(\f(b,Ra))D．地球的密度為eq\f(3πa,bGR3)參考答案1．(四川雅安市4月聯(lián)考)“神舟十五號(hào)”航天員已于2023年6月返回地面。航天員能在飛船內(nèi)處于漂浮狀態(tài)，關(guān)于這種狀態(tài)，下列說(shuō)法正確的是()A．航天員所受的合力為零B．航天員遠(yuǎn)離地球，不受到地球的引力C．飛船對(duì)航天員的支持力大于航天員對(duì)飛船的壓力D．航天員受到的地球的萬(wàn)有引力提供其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需的向心力答案D解析航天員能在飛船內(nèi)處于漂浮狀態(tài)，隨飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，所以所受合力不為零，A錯(cuò)誤，D正確；航天員雖然遠(yuǎn)離地球，但是仍然受到地球的引力作用，B錯(cuò)誤；飛船對(duì)航天員的支持力與航天員對(duì)飛船的壓力屬于作用力與反作用力，兩者等大反向，C錯(cuò)誤。2．(遼寧省部分重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體二模)“風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星”是我國(guó)重要的民用遙感衛(wèi)星。其中“風(fēng)云一號(hào)”是極軌衛(wèi)星(軌道過(guò)地球的南北兩極)，周期是120分鐘，“風(fēng)云四號(hào)”是靜止軌道衛(wèi)星，與地球自轉(zhuǎn)同步。衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)均可以看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星比“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星的線速度小B．“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星比“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星的向心加速度大C．“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的線速度大于地球的第一宇宙速度D．若某一時(shí)刻“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星恰好在“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的正上方，則經(jīng)過(guò)12小時(shí)“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星恰好又通過(guò)“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的正上方答案B解析根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有eq\f(GMm,r2)＝mreq\f(4π2,T2)，結(jié)合題意可知“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星比“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星的軌道半徑小；eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)＝ma，所以“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星比“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星的線速度大，“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星比“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星的向心加速度大，故A錯(cuò)誤，B正確；第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度，“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的線速度小于地球的第一宇宙速度，故C錯(cuò)誤；若某一時(shí)刻“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星恰好在“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的正上方，分析可知要想再一次通過(guò)“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星正上方，則會(huì)在原地點(diǎn)，則要經(jīng)過(guò)24小時(shí)，故D錯(cuò)誤。3.(河北保定市一模)北京時(shí)間2023年1月15日11時(shí)14分，中國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，以“一箭十四星”發(fā)射方式，成功將14顆衛(wèi)星發(fā)射升空，所有衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道。如圖所示，火箭運(yùn)行至P點(diǎn)時(shí)同時(shí)釋放A、B兩顆衛(wèi)星，并分別將它們送入預(yù)定橢圓軌道1(A衛(wèi)星)和橢圓軌道2(B衛(wèi)星)。P點(diǎn)為橢圓軌道的近地點(diǎn)，B衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)Q處進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整并變軌到圓軌道3上運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．兩衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度大小關(guān)系：aA>aBB．兩衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度大小關(guān)系：vA>vBC．變軌前，B衛(wèi)星在P點(diǎn)的機(jī)械能等于在Q點(diǎn)的機(jī)械能D．B衛(wèi)星在P點(diǎn)的動(dòng)能小于其在軌道3上Q點(diǎn)的動(dòng)能答案C解析由萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力可得a＝eq\f(GM,R2)，可知與中心天體距離相同，則加速度大小相同，故A錯(cuò)誤；衛(wèi)星A在橢圓軌道1，衛(wèi)星B在橢圓軌道2,2軌道的半長(zhǎng)軸大于1軌道的半長(zhǎng)軸，衛(wèi)星要向更高的軌道變軌必須在兩軌道相切點(diǎn)點(diǎn)火加速以實(shí)現(xiàn)變軌，因此可知兩衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)，B衛(wèi)星的線速度要大于A衛(wèi)星的線速度，故B錯(cuò)誤；在同一軌道上，衛(wèi)星機(jī)械能守恒，故C正確；在軌道2上，P點(diǎn)為近地點(diǎn)，Q點(diǎn)為遠(yuǎn)地點(diǎn)，由開普勒第二定律可知vP2>vQ2，而衛(wèi)星在2軌道上Q點(diǎn)向3軌道變軌時(shí)需要點(diǎn)火加速，因此有vQ3>vQ2，又由萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力可得v＝eq\r(\f(GM,R))，可知軌道半徑越大，線速度越小，由此可知vP2>vQ3>vQ2，則B衛(wèi)星在P點(diǎn)的動(dòng)能大于其在軌道3上Q點(diǎn)的動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。4．(黑龍江哈爾濱市二模)如圖所示為“祝融號(hào)”火星車與著陸平臺(tái)著陸火星的最后一段過(guò)程，該過(guò)程可以看作豎直方向的減速運(yùn)動(dòng)。已知火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的eq\f(1,10)，火星直徑約為地球直徑的eq\f(1,2)，下列說(shuō)法正確的是()A．減速過(guò)程中，“祝融號(hào)”火星車對(duì)著陸平臺(tái)的壓力小于它所受到的火星的引力B．火星近地衛(wèi)星的周期與地球近地衛(wèi)星的周期之比為2∶eq\r(5)C．火星表面重力加速度與地球表面重力加速度之比為2∶5D．火星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比為1∶5答案C解析減速過(guò)程中，“祝融號(hào)”火星車加速度向上，處于超重狀態(tài)，由牛頓第三定律知，對(duì)著陸平臺(tái)的壓力大于它所受到的火星的引力，A錯(cuò)誤；根據(jù)Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(4π2,T2)R，可得星球近地衛(wèi)星的周期T＝2πeq\r(\f(R3,GM))，結(jié)合題意可知火星近地衛(wèi)星的周期與地球近地衛(wèi)星的周期之比為eq\r(5)∶2，B錯(cuò)誤；根據(jù)Geq\f(Mm,R2)＝mg，可得g＝eq\f(GM,R2)，結(jié)合題意可知火星表面重力加速度與地球表面重力加速度之比為2∶5，C正確；根據(jù)Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)，可得第一宇宙速度v＝eq\r(\f(GM,R))，結(jié)合題意可知火星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比為1∶eq\r(5)，D錯(cuò)誤。5．(江西贛州市二模)一個(gè)由恒星A和B組成的雙星系統(tǒng)，現(xiàn)在它們間的距離為L(zhǎng)，并以兩者連線上的某點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期為T。已知恒星A的質(zhì)量小于恒星B的質(zhì)量，引力常量為G，則()A．A的質(zhì)量為eq\f(4π2L3,GT2)B．A做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑比B的小C．A做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度比B的大D．若恒星A、B間的距離緩慢減小，則它們轉(zhuǎn)動(dòng)周期緩慢變大答案C解析設(shè)恒星A的質(zhì)量為mA，恒星B的質(zhì)量為mB，恒星A做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為rA，恒星B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為rB，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可得eq\f(GmAmB,L2)＝mAeq\f(4π2,T2)rA，eq\f(GmAmB,L2)＝mBeq\f(4π2,T2)rB，聯(lián)立可得mArA＝mBrB，mA＋mB＝eq\f(4π2L3,GT2)，由于恒星A的質(zhì)量小于恒星B的質(zhì)量，則有rA>rB，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)v＝eq\f(2πr,T)，由于rA>rB，可得vA>vB，故C正確；根據(jù)mA＋mB＝eq\f(4π2L3,GT2)，若恒星A、B間的距離緩慢減小，則它們轉(zhuǎn)動(dòng)周期緩慢變小，故D錯(cuò)誤。6.(多選)(福建南平市三模)水星是地球上較難觀測(cè)的行星，因?yàn)樗x太陽(yáng)太近，總是湮沒(méi)在太陽(yáng)的光輝里，只有水星和太陽(yáng)的距角(地球和水星連線與地球和太陽(yáng)連線的夾角)達(dá)最大時(shí)(稱為大距，如圖所示)，才最有希望目睹水星。2023年1月30日，上演2023年首次水星大距。已知水星公轉(zhuǎn)周期約為地球公轉(zhuǎn)周期的eq\f(1,4)，水星和地球公轉(zhuǎn)軌道均視為圓形。則()A．可以求出水星與地球質(zhì)量之比B．一年內(nèi)至少可以看到6次水星大距C．大距時(shí)，水星和太陽(yáng)距角的正弦值約為eq\f(\r(3,4),4)D．太陽(yáng)分別與水星和地球的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等答案BC解析由eq\f(GMm,r2)＝eq\f(mr4π2,T2)，可得r3＝eq\f(GMT2,4π2)，可以求出水星與地球軌道半徑之比，無(wú)法求得質(zhì)量之比，故A錯(cuò)誤；一年時(shí)間設(shè)為T，則T地＝T，T水＝eq\f(T,4)，兩星球公轉(zhuǎn)角速度分別為ω地＝eq\f(2π,T)，ω水＝eq\f(8π,T)，兩次在西大距相距最近的時(shí)間間隔為Δt＝eq\f(2π,ω水－ω地)＝eq\f(T,3)，則一年內(nèi)能看到水星的次數(shù)為n＝2×eq\f(T,Δt)＝6，故B正確；由A項(xiàng)分析知sinθ＝eq\f(r水,r地)＝eq\f(\r(3,T水2),\r(3,T地2))＝eq\f(\r(3,4),4)，故C正確；開普勒第二定律是針對(duì)同一環(huán)繞天體而言的，太陽(yáng)分別與水星和地球的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積不相等，故D錯(cuò)誤。7.(多選)2020年11月6日，我國(guó)成功發(fā)射全球首顆6G試驗(yàn)地球衛(wèi)星，衛(wèi)星的軌道半徑的三次方與其周期的二次方的關(guān)系圖像如圖，衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡可視為圓。已知地球半徑為R，引力常量為G，忽略地球自轉(zhuǎn)影響，下列說(shuō)法正確的是()A．地球的質(zhì)量為eq\f(4π2b,aG)B．地球表面的重力加速度為eq\f(4π2b,aGR2)C．若衛(wèi)星繞地球表面運(yùn)行，則線速度大小為2πeq\r(\f(b,Ra))D．地球的密度為eq\f(3πa,bGR3)答案AC解析衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，有Geq\f(Mm,r2)＝mr(eq\f(2π,T))2，解得eq\f(r3,T2)＝eq\f(GM,4π2)，由題圖可知eq\f(