2021年各地高考物理真題分類匯編：萬有引力定律與航天

1、2021年高考物理真題專題萬有引力定律與航天1.（2021 浙江卷）空間站在地球外層的稀薄大氣中繞行，因氣體阻力的影響，軌道高度會發(fā) 生變化?？臻g站安裝有發(fā)動機,可對軌道進行修正。圖中給出了國際空間站在2020.02-2020.08 期間離地高度隨時間變化的曲線，則空間站（）B.繞地運行速度約為8.0km/sC.在4月份繞行的任意兩小時內(nèi)機械能可視為守恒D.在5月份繞行的任意兩小時內(nèi)機械能可視為守恒答案D解析：在5月份軌道半徑基本不變，故可視為機械能守恒，故D正確。故選D。2. （2021 全國乙卷）科學(xué)家對銀河系中心附近的恒星S2進行了多年的持續(xù)觀測，給出1994 年到2002年間S2的位置

2、如圖所示?？茖W(xué)家認為S2的運動軌跡是半長軸約為1000AU （太 陽到地球的距離為1AU）的橢圓，銀河系中心可能存在超大質(zhì)量黑洞。這項研究工作獲得了 2020年諾貝爾物理學(xué)獎。若認為S2所受的作用力主要為該大質(zhì)量黑洞的引力，設(shè)太陽的質(zhì) 量為M,可以推測出該黑洞質(zhì)量約為（ ）A. 4x104A/ B. 4x106A/ C. 4 x10sA/ D. 4xl010A/答案B解析：可以近似把S2看成勻速圓周運動，由圖可知，S2繞黑洞的周期A16年，地球的公轉(zhuǎn)周期丁。=1年，S2繞黑洞做圓周運動的半徑r與地球繞太陽做圓周運動的半徑K關(guān)系是r = 1000/?地球繞太陽的向心力由太陽對地球的引力提供，由向

3、心力公式可.知 Mmd,，d/2不、，G = R -=mR()-R2T解得太陽的質(zhì)量為例= 同理S2繞黑洞的向心力由黑洞對它的萬有引力提供，由向心力公式可知 萬此川，/2乃、,G = m rco = m r()rT解得黑洞的質(zhì)量為例，=“ GT2練上可得用、=3.90 x106” 故選B。3.（2021 全國甲卷）2021年2月，執(zhí)行我國火星探測任務(wù)的“天問一號”探測器在成功實施 三次近火制動后，進入運行周期約為L8xl05s的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距 離約為2.8xl05mo己知火星半徑約為3.4xl06m,火星表面處自由落體的加速度大小約為 3.7in/s則“天問一號”的停泊

4、軌道與火星表面的最遠距離約為（）A. 6x105mb. 6x106m C. 6xl07m D. 6x108m答案C解析：A A忽略火星自轉(zhuǎn)則W=R-可知GM = gR?設(shè)與為L8X CPs的橢圓形停泊軌道周期相同的圓形凱道半徑為丁，由萬引力提供向心力可小GMm 4爐人知 = mrr廠設(shè)近火點到火星中心為凡=R+4設(shè)遠火點到火星中心為尺=K +乩 +一 3由開普勒第三定律可知r3 =產(chǎn)r-由以上分析可得4 6x!0-m故選C。（2021 湖南卷）2021年4月29 口，中國空間站天和核心艙發(fā)射升空，準(zhǔn)確進入預(yù)定軌道。 根據(jù)任務(wù)安排，后續(xù)將發(fā)射問天實驗艙和夢天實驗艙，計劃2022年完成空間站在軌建

5、造。 核心艙繞地球飛行的軌道可視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地球半徑的上。卜.列說法16正確的是（ ）A,核心艙進入軌道后所受地球的萬有引力大小約為它在地面時的（竺1倍U7）B.核心艙在軌道上飛行的速度大于7.9km，sC.核心艙在軌道上飛行的周期小于24hD.后續(xù)加掛實驗艙后，空間站由于質(zhì)量增大，軌道半徑將變小答案AC解析:根據(jù)萬有引力定律有尸=GMm二二核心艙進入軌道后的萬行引力與地面上萬有引力之比為凡所以A正確:根據(jù)7=2乃可知軌道半徑越大周期越大，則其周期比同步衛(wèi)星的周期小，小于24h,所以C正確;故選ACo（2021 ,河北卷）”祝融于女星車登陸火星之前，“天問一號”探測器沿橢圓形

6、的停泊軌道繞火 星飛行，其周期為2個火星日，假設(shè)某飛船沿圓軌道繞火星飛行，其周期也為2個火星日， 己知個火星口的時長約為一個地球口，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的0.1倍，則該飛船的軌道 半徑與地球同步衛(wèi)星的軌道半徑的比值約為（）答案D解析：繞中心天體做圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力，可得絲1 =機”/?R2 T2則7 =由于一個火星日的時長約為一個地球口，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的01倍，則飛船的軌道半徑火(2方 JGXQAMX4XGM 2R訪一故選D。（2021春浙江卷）嫦娥五號探測器是我國首個實施月面采樣返回的航天器，由軌道器、返 回器、著陸器和上升器等多個部分組成。為等待月面采集的樣品，軌道器與

7、返回器的組合體 環(huán)月做圓周運動。已知引力常最G=6.67x10-hN m1/k鏟地球質(zhì)最機=6.010刊期 月球質(zhì)最 /n2-7.3xio：2kg,月地距離/iTSxlOkm,月球半徑r2=L7xl（）3km。當(dāng)軌道器與返回器的組合 體在月球表面上方約200km處做環(huán)月勻速圓周運動時，其環(huán)繞速度約為（）A. 16mzs B. l.lxlO2nVs C. 1.6xlO3nVs D. 1.4xl04nVs【答案】C【解析】根據(jù)Gnijn一1 y- =m 可得v =m/s = 1.6xlO3m/s啊叫 _ I6.67x10-hx7.3x10-(1.7xl03 + 200)xl03故選C。7.（2021 廣東卷）2021年4月，我國自主研發(fā)的空間站“天和”核心艙成功發(fā)射并入軌運行, 若核心艙繞地球的運行可視為勻速圓周運動，己知引力常量，由下列物理量能計算出地球質(zhì)量的是（）B .核心艙的質(zhì)量和繞地周期D.核心艙的繞地線速度和繞地半徑A.核心艙的質(zhì)量和繞地半徑C.核心艙的繞地角速度和繞地周期答案D解析：根據(jù)核心艙做圓周運動向心力由地球的萬有引力提供，可得廠 Mm v2 ,42G