新版【原創(chuàng)備考】2023年高考二輪復習專題訓練之-萬有引力定律與航天(含答案解析-人教版通用)

2023年高考二輪復習萬有引力定律與航天AUTONUMLGLEQ．2012年10月25日，我國將第十六顆北斗衛(wèi)星“北斗-〞送入太空，并定點于地球靜止軌道東經(jīng)110.5°。由此，具有完全自主知識產(chǎn)權的北斗系統(tǒng)將首先具備為亞太地區(qū)提供高精度、高可靠定位、導航、授時效勞，并具短報文通信能力。其定位精度優(yōu)于20m，授時精度優(yōu)于100ns。關于這顆“北斗-G6”衛(wèi)星以下說法中正確的有()A．這顆衛(wèi)星軌道平面與東經(jīng)110.5°的經(jīng)線平面重合B．通過地面控制可以將這顆衛(wèi)星定點于杭州正上方C．這顆衛(wèi)星的線速度大小比離地350公里高的天宮一號空間站線速度要大D．這顆衛(wèi)星的周期一定等于地球自轉周期答案：D解析：定點于地球靜止軌道的第十六顆北斗衛(wèi)星“北斗-G6〞是同時衛(wèi)星，衛(wèi)星軌道平面在赤道平面，衛(wèi)星的周期一定等于地球自轉周期，選項A錯誤D正確；不能通過地面控制將這顆衛(wèi)星定點于杭州正上方，選項B錯誤；這顆衛(wèi)星的線速度大小比離地350公里高的天宮一號空間站線速度要小，選項C錯誤。2.發(fā)射地球同時衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同時圓軌道3，軌道1和2相切于Q點，軌道2和3相切于P點，設衛(wèi)星在1軌道和3軌道正常運行的速度和加速度分別為v1、v3和a1、a3，在2軌道經(jīng)過P點時的速度和加速度為v2和a2，且當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時周期分別為T1、T2、T3，以下說法正確的選項是PQ123第9題圖A．v1>vPQ123第9題圖B．v1>v3>v2C．a(chǎn)1>a2>a3D．T1<T2<T3【命題意圖】此題考查衛(wèi)星、開普勒定律及其相關知識答案：BD解析：衛(wèi)星在1軌道運行速度大于衛(wèi)星在3軌道運行速度，在2軌道經(jīng)過P點時的速度v2小于v3，選項A錯誤B正確；衛(wèi)星在1軌道和3軌道正常運行加速度a1>a3，在2軌道經(jīng)過P點時的加速度a2=a3，選項C錯誤。根據(jù)開普勒定律，衛(wèi)星在1、2、3軌道上正常運行時周期T1<T2<T3，選項D正確。3、地球質量為M，半徑為R，自轉周期為T，地球同時衛(wèi)星質量為m，引力常量為G，有關同時衛(wèi)星，以下表述正確的選項是()A、衛(wèi)星距地面的高度為B、衛(wèi)星的運行速度小于第一宇宙速度C、衛(wèi)星運行時受到的向心力大小為D、衛(wèi)星運行的向心加速度小于地球外表的重力加速度答案：BD解析：由同時衛(wèi)星運行周期等于地球自轉周期為T，利用萬有引力等于向心力可得衛(wèi)星距地面的高度為h=-R，衛(wèi)星的運行速度小于第一宇宙速度，選項A錯誤B正確；衛(wèi)星運行時受到的向心力大小為，衛(wèi)星運行的向心加速度小于地球外表的重力加速度，選項C錯誤D正確。4．假設宇航員在月球外表附近自高h處以初速度v0水平拋出一個小球，測出小球的水平射程為。月球半徑為，萬有引力常量為。那么以下說法正確的選項是

A．月球外表的重力加速度B．月球的質量=C．月球的第一宇宙速度v=D．月球的平均密度ρ=答案：ABC解析：根據(jù)平拋運動規(guī)律，L=v0t，h=gt2，聯(lián)立解得g=，選項A正確；由mg=G解得，選項B正確；由mg=m解得v==，選項C正確；月球的平均密度ρ==，選項D錯誤。5. 2012年10月25日，我國第16顆北斗導航衛(wèi)星升空，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是繼美GPS和俄GLONASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。這些衛(wèi)星含有中地球軌道衛(wèi)星、地球靜A. 它的軌道髙度比位于赤道上空的同時衛(wèi)星的軌道高度低B. 它的運行速度比位于赤道上空的同時衛(wèi)星的運行速度大C. 它的向心加速度大小和位于赤道上空的同時衛(wèi)星的向心加速度大小相等D. 該衛(wèi)星始終位于地球外表某個點的正上方6．宇宙中兩個相距較近的星球可以看成雙星，它們只在相互間的萬有引力作用下，繞二球心連線上的某一固定點做周期相同的勻速圓周運動。根據(jù)宇宙大爆炸理論,雙星間的距離在不斷緩慢增加，設雙星仍做勻速圓周運動，那么以下說法正確的選項是〔〕 A．雙星相互間的萬有引力減小 B．雙星做圓周運動的角速度增大 C．雙星做圓周運動的周期減小 D．雙星做圓周運動的半徑增大7．如圖，在月球附近圓軌道上運行的“嫦娥二號〞，到A點時變?yōu)闄E圓軌道，B點是近月點，那么Ａ．在A點變軌時，“嫦娥二號〞必須突然加速Ｂ．在A點變軌時，“嫦娥二號〞必須突然減速Ｃ．從A點運動到B點過程中，“嫦娥二號〞受到月球的引力減?。模畯腁點運動到B點過程中，“嫦娥二號〞速率增大8如下圖，地球同時衛(wèi)星P和地球導航衛(wèi)星Q在同一個平面內繞地球做勻速圓周運動，以下說法中正確的有〔〕A．P的運行周期比Q小B．P的線速度比Q小C．P的向心加速度比Q小D．假設要使Q到P的軌道上運行，應該增加它的機械能9.地球同時衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑為r，同期為T，引力常量為G，地球外表的重力加速度為g。根據(jù)題目提供的條件，可以估算出的物理量有A.地球的質量 B.同時衛(wèi)星的質量C.地球的平均密度 D.同時衛(wèi)星離地面的高度答案：ACD解析：根據(jù)題目提供的條件，可以估算出的物理量有地球的質量，地球的平均密度和同時衛(wèi)星離地面的高度。10.如右圖所示，a是靜止在地球赤道地面上的一個物體，b是與赤道共面的地球衛(wèi)星，c是地球同時衛(wèi)星，對于a物體和b、c兩顆衛(wèi)星的運動情況，以下說法中正確的選項是〔〕 A．a(chǎn)物體運動的周期小于b衛(wèi)星運動的周期 B．b衛(wèi)星運動受到的萬有引力一定大于c衛(wèi)星受到的萬有引力 C．a(chǎn)物體運動的線速度小于c衛(wèi)星運動的線速度 D．b衛(wèi)星減速后可進入c衛(wèi)星軌道答案：．C解析：a物體運動的周期大于b衛(wèi)星運動的周期，由于不知bc衛(wèi)星質量關系，所以b衛(wèi)星運動受到的萬有引力不一定大于c衛(wèi)星受到的萬有引力，選項AB錯誤。由于ac運動的角速度相等，所以a物體運動的線速度小于c衛(wèi)星運動的線速度，選項C正確；b衛(wèi)星加速后做離心運動，可進入c衛(wèi)星軌道，選項D錯誤。11. 北京時間2012年2月25日凌晨O時12分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號丙〞運載火箭，將第十一顆“北斗〞導航衛(wèi)星成功送入太空預定轉移軌道，這是一顆地球靜止軌道衛(wèi)星.“北斗〞導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)由靜止軌道衛(wèi)星〔同時衛(wèi)星)、中軌道衛(wèi)星和傾斜同時衛(wèi)星組成，中軌道衛(wèi)星軌道半徑約為27900公里，靜止軌道衛(wèi)星的半徑約為A.靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度比中軌道衛(wèi)星向心加速度小B.靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星的線速度均大于地球的第一宇宙速度C.中軌道衛(wèi)星的周期約為12.7hD.地球赤道上隨地球自轉物體的向心加速度比靜止軌道衛(wèi)星向心加速度大12．2023年6月16日18時37分，神舟九號飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。2012年6月18日11時左右轉入自主控制飛行，14時左右與天宮一號實施自動交會對接。這是中國實施的首次載人空間交會對接。開始對接前,天宮一號在高軌道繞地球做勻速圓周運動,神舟九號飛船在低軌道以7.9㎞/s的速度繞地球做勻速圓周運動。要實現(xiàn)成功對接以下說法正確的選項是A.“天宮一號〞在停泊點對地的速度一定為零B.“神舟九號飛船〞的運行周期是1小時C.“神舟九號飛船〞先加速再減速才可能與“天宮一號〞對接D.“神舟九號飛船〞返回過程中滿足機械能守恒答案：C解析：.“天宮一號〞在停泊點對地的速度一定不為零，“神舟九號飛船〞的運行周期是一定大于1小時，選項AB錯誤。“神舟九號飛船〞先加速再減速才可能與“天宮一號〞對接，“神舟九號飛船〞返回過程中需要克服阻力做功，不滿足機械能守恒，選項D錯誤。13．太陽系以外存在著許多恒星與行星組成的雙星系統(tǒng)。它們運行的原理可以理解為，質量為M的恒星和質量為m的行星〔M>m〕，在它們之間的萬有引力作用下有規(guī)那么地運動著。如下圖，我們可認為行星在以某一定點C為中心、半徑為a的圓周上做勻速圓周運動〔圖中沒有表示出恒星〕。設萬有引力常量為G，恒星和行星的大小可忽略不計，那么以下圖中粗略反映恒星、行星運動的軌道和位置的是〔〕答案：C解析：質量為M的恒星和質量為m的行星〔M>m〕，在它們之間的萬有引力作用下圍繞它們的質心做勻速圓周運動。由于M>m，粗略反映恒星、行星運動的軌道和位置的是圖C。14.2008年9月25日21時10分，神舟七號飛船成功發(fā)射，共飛行2天20小時27分鐘，繞地球飛行45圈后，于9月28日17時37分平安著陸．航天員翟志剛著“飛天〞艙外航天服，在劉伯明的配合下，成功完成了空間出艙活動，進行了太空行走．出艙活動結束后，釋放了伴飛衛(wèi)星，并圍繞軌道艙進行伴飛試驗．神舟七號是由長征—2F運載火箭將其送入近地點為A、遠地點為B的橢圓軌道上，實施變軌后，進入預定圓軌道，其簡化的模擬軌道如下圖．假設近地點A距地面高度為h，飛船在預定圓軌道上飛行n圈所用時間為t，地球外表的重力加速度為g，地球半徑為R，試求：〔1〕飛船在近地點A的加速度aA大?。弧?〕飛船在預定圓軌道上飛行速度v的大?。?4〔12分〕(2分)(2分)(2分)(1分)(2分)(1分)得：(2分)15.〕經(jīng)過天文望遠鏡長期觀測，人們在宇宙中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng)，通過對它們的研究，使我們對宇宙中物質的存在形式和分布情況有了較深刻的認識，雙星系統(tǒng)由兩個星體組成，其中每個星體的大小都遠小于兩星體之間的距離，一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠，可以當作孤立系統(tǒng)來處理〔即其它星體對雙星的作用可忽略不計〕．現(xiàn)根據(jù)對某一雙星系統(tǒng)的光度學測量確定：該雙星系統(tǒng)中每個星體的質量都是m，兩者相距L，它們正圍繞兩者連線上的某一點做勻速圓周運動．〔1〕試計算該雙星系統(tǒng)的運動周期T1.mm圖14〔2〕假設實際中觀測到的運動周期為T2，T2與T1并不是相同的，目前有一種流行的理論認為，在宇宙中可能存在一種觀測不到的暗物質，它均勻地充滿整個宇宙，因此對雙星運動的周期有一定的影響．為了簡化模型，我們假定在如圖14所示的球體內〔直徑看作L〕均勻分布的這種暗物質才對雙星有引力的作用，不考慮其他暗物質對雙星的影響，這種暗物質的密度為ρ，求T1:T2.mm圖1415.解：〔1〕兩星的角速度相同，故；而可得①〔2分〕兩星繞連線的中點轉動，那么解得②〔2分〕所以③〔2分〕〔2〕由于暗物質的存在，雙星的向心力由兩個力的合力提供，那么④〔2分〕M為暗物質質量，⑤〔1分〕解④和⑤式得：⑥〔1分〕可求得：⑦〔1分〕聯(lián)立③、⑦式解得：T1∶T2.=∶1⑧〔1分〕16.“嫦娥一號〞的成功發(fā)射，為實現(xiàn)中華民族幾千年的奔月夢想邁出了重要的一步。已知“嫦娥一號〞繞月飛行軌道近似圓周，距月球外表的高度為H，飛行周期為T,月球的半徑為R，萬有引力常量為G，