高考物理總復(fù)習(xí)《萬(wàn)有引力與航天》專題演練試題

《萬(wàn)有引力與航天》專題演練1．我國(guó)即將發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，之后發(fā)生“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”對(duì)接。假設(shè)“天宮二號(hào)”與“神舟十一號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接，下列措施可行的是（）A．使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接B．使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接C．飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接D．飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接【答案】C2．利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊，目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的6.6倍，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為（）A．1h B．4h C．8h D．16h【答案】B3．過(guò)去幾千年來(lái)，人類對(duì)行星的認(rèn)識(shí)與研究?jī)H限于太陽(yáng)系內(nèi)，行星“51pegb”的發(fā)現(xiàn)拉開(kāi)了研究太陽(yáng)系外行星的序幕?！?1pegb”繞其中心恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期約為4天，軌道半徑約為地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)半徑為1/20，該中心恒星與太陽(yáng)的質(zhì)量比約為（）A．1/10B．1C．5D．10【答案】B4．如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2。則（）【答案】A5．宇航員王亞平在“天宮1號(hào)”飛船內(nèi)進(jìn)行了我國(guó)首次太空授課，演示了一些完全失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象。若飛船質(zhì)量為，距地面高度為，地球質(zhì)量為，半徑為，引力常量為，則飛船所在處的重力加速度大小為（）A．0B．C．D．【答案】B6．如圖，拉格朗日點(diǎn)L1位于地球和月球連線上，處在該點(diǎn)的物體在地球和月球引力的共同作用下，可與月球一起以相同的周期繞地球運(yùn)動(dòng)。據(jù)此，科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日點(diǎn)L1建立空間站，使其與月球同周期繞地球運(yùn)動(dòng)。以、分別表示該空間站和月球向心加速度的大小，表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小。以下判斷正確的是（）A．B．C．D．【答案】D7．假設(shè)地球和火星都繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球到太陽(yáng)的距離小于火星到太陽(yáng)的距離，那么（）A．地球公轉(zhuǎn)周期大于火星的公轉(zhuǎn)周期B．地球公轉(zhuǎn)的線速度小于火星公轉(zhuǎn)的線速度C．地球公轉(zhuǎn)的加速度小于火星公轉(zhuǎn)的加速度D．地球公轉(zhuǎn)的角速度大于火星公轉(zhuǎn)的角速度【答案】D8．（多選）我國(guó)發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”登月探測(cè)器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運(yùn)行；然后經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程，在離月面4m高處做一次懸停（可認(rèn)為是相對(duì)于月球靜止）；最后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，探測(cè)器自由下落。已知探測(cè)器的質(zhì)量約為1.3×109kg，地球質(zhì)量約為月球的81倍，地球半徑為月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小約為9.8m/s2。則次探測(cè)器A．在著陸前瞬間，速度大小約為8.9m/sB．懸停時(shí)受到的反沖作用力約為2×103NC．從離開(kāi)近月圓軌道到著陸這段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械能守恒D．在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的線速度【答案】BD9．下列說(shuō)法正確的是（）A．牛頓通過(guò)“斜面實(shí)驗(yàn)”，推翻了亞里士多德的“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”B．開(kāi)普勒將第谷的幾千個(gè)數(shù)據(jù)歸納出簡(jiǎn)潔的三定律，掲示了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C．用質(zhì)點(diǎn)來(lái)代替實(shí)際物體的研究方法是等效替代法D．卡文迪許利用扭秤實(shí)驗(yàn)得出萬(wàn)有引力與距離的平方成正比【答案】B10．2016年9月16日，北京航天飛行控制中心對(duì)天宮二號(hào)成功實(shí)施變軌控制，使天宮二號(hào)由橢圓形軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)進(jìn)入近圓形軌道，等待神舟十一號(hào)到來(lái)。10月19日凌晨，神舟十一號(hào)飛船與天宮二號(hào)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接成功，對(duì)接時(shí)的軌道高度是393公里，比神舟十號(hào)與天宮一號(hào)對(duì)接時(shí)的軌道高了50公里，這與未來(lái)空間站的軌道高度基本相同，為我國(guó)載人航天發(fā)展戰(zhàn)略的第三步——建造空間站做好了準(zhǔn)備。下列說(shuō)法正確的是（）A．在近圓形軌道上運(yùn)行時(shí)天宮一號(hào)的周期比天宮二號(hào)的長(zhǎng)B．在近圓形軌道上運(yùn)行時(shí)天宮一號(hào)的加速度比天宮二號(hào)的小C．天宮二號(hào)由橢圓形軌道進(jìn)入近圓形軌道需要減速D．交會(huì)對(duì)接前神舟十一號(hào)的運(yùn)行軌道要低于天宮二號(hào)的運(yùn)行軌道【答案】D11．中國(guó)航天局在2015年年底發(fā)射了高分四號(hào)衛(wèi)星，這是中國(guó)首顆地球同步軌道高時(shí)間分辨率對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星；如圖所示，A是靜止在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體；B、C是同在赤道平面內(nèi)的兩顆人造衛(wèi)星，B位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上，C是高分四號(hào)衛(wèi)星．則下列關(guān)系正確的是（）A．物體A隨地球自轉(zhuǎn)的角速度大于衛(wèi)星B的角速度B．衛(wèi)星B的線速度小于衛(wèi)星C的線速度C．物體A隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度小于衛(wèi)星C的向心加速度D．物體A隨地球自轉(zhuǎn)的周期大于衛(wèi)星C的周期【答案】C12．如圖所示是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星的軌道示意圖，已知a、b、c三顆衛(wèi)星均做圓周運(yùn)動(dòng)，a是地球同步衛(wèi)星，則（）A．衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度B．衛(wèi)星a的加速度大于b的加速度C．衛(wèi)星a的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度D．衛(wèi)星b的周期大于24h【答案】A13．（多選）宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船艙內(nèi)有一質(zhì)量為m的人站在可稱體重的臺(tái)秤上，用R表示地球的半徑，g表示地球表面處的重力加速度，g0表示宇宙飛船所在處的地球引力加速度，N表示人對(duì)臺(tái)秤的壓力，則關(guān)于g0、N下面正確的是（）A．g0=0B．g0=eq\f(R2,r2)gC．N=0D．N=mg14．（多選）我國(guó)計(jì)劃在2017年發(fā)射“嫦娥四號(hào)”，它是嫦娥探月工程計(jì)劃中嫦娥系列的第四顆人造探月衛(wèi)星，主要任務(wù)是更深層次、更加全面的科學(xué)探測(cè)月球地貌、資源等方面的信息，完善月球檔案資料。已知月球的半徑為R，月球表面的重力加速度為g，引力常量為G，嫦娥四號(hào)離月球中心的距離為r，繞月周期為T。根據(jù)以上信息可求出（）A．“嫦娥四號(hào)”繞月運(yùn)行的速度為B．“嫦娥四號(hào)”繞月運(yùn)行的速度為C．月球的平均密度D．月球的平均密度為【答案】AC15．（多選）2016年10月17日，我國(guó)“神舟十一號(hào)”載人飛船在酒泉發(fā)射中心順利升空；10月19日凌晨，繞地運(yùn)行30多圈后與“天宮二號(hào)”實(shí)驗(yàn)室成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)接；11月18日14時(shí)07分，兩名航天員在完成各項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)后乘坐返回艙安全順利返回；本次太空征程首次將人類以外的生物帶上太空，并創(chuàng)造了中國(guó)航天員在太空駐留時(shí)間新紀(jì)錄；對(duì)此，以下說(shuō)法正確的是（）A．兩名航天員進(jìn)入空間試驗(yàn)室后，將不再受到地球的萬(wàn)有引力B．“神舟十一號(hào)”載人飛船必須在“天空二號(hào)”的軌道上，再加速才能實(shí)現(xiàn)對(duì)接C．對(duì)接后，“神舟十一號(hào)”飛船的向心加速度大于月球的向心加速度D．“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室在軌運(yùn)行的線速度大于地球同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度【答案】CD16．（多選）某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中記錄了一些與地球、月球有關(guān)的數(shù)據(jù)資料如表中所示，利用這些數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算地球表面與月球表面之間的距離s，則下列運(yùn)算公式中正確的是（）地球半徑R=6400km月球半徑r=1740km地球表面重力加速度g0=9.80m/s2月球表面重力加速度g′=1.56m/s2月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度v=1km/s月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)周期T=27.3天光速c=2.998×105用激光器向月球表面發(fā)射激光光束，經(jīng)過(guò)約t=2.565s接收到從月球表面反射回來(lái)的激光信號(hào)A．s＝c·EQ\F(t,2) B．s＝EQ\F(vT,2π)－R－rC．s＝－R－r D．s＝－R－r【答案】ABD17．（多選）如圖所示，a、b兩個(gè)飛船在同一平面內(nèi)，在不同軌道繞某行星順時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若已知引力常量為G，a、b兩飛船距該行星表面高度分別為h1、h2(h1<h2),運(yùn)行周期分別為T1、T2，則以下說(shuō)法正確的是（）A．飛船a運(yùn)行速度小于飛船b運(yùn)行速度B．飛船a加速可能追上飛船bC．利用以上數(shù)據(jù)可計(jì)算出該行星的半徑D．利用以上數(shù)據(jù)可計(jì)算出該行星的自轉(zhuǎn)周期【答案】BC18．嫦娥五號(hào)探測(cè)器是我國(guó)研制中的首個(gè)實(shí)施無(wú)人月面取樣返回的航天器，預(yù)計(jì)在2017年由長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，自動(dòng)完成月面樣品采集，并從月球起飛返回地球，航天器返回地球開(kāi)始階段運(yùn)行的軌道可以簡(jiǎn)化為：發(fā)射時(shí)，先將探測(cè)器發(fā)射至近月圓軌道1上，然后變軌到橢圓軌道2上，最后由軌道2進(jìn)入圓形軌道3，忽略介質(zhì)阻力，則以下說(shuō)法正確的是（）A．探測(cè)器在軌道2上經(jīng)過(guò)近月點(diǎn)A處的加速度大于在軌道1上經(jīng)過(guò)近月點(diǎn)A處的加速度B．探測(cè)器在軌道2上從近月點(diǎn)A向遠(yuǎn)月點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中速度減小，機(jī)械能增大C．探測(cè)器在軌道2上的運(yùn)行周期小于在軌道3上的運(yùn)行周期，且由軌道2變?yōu)檐壍?需要在近月點(diǎn)A處點(diǎn)火加速D．探測(cè)器在軌道2上經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)月點(diǎn)B處的運(yùn)行速度小于在軌道3上經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)月點(diǎn)B處的運(yùn)行速度【答案】D19．為了測(cè)量某行星的質(zhì)量和半徑，宇航員記錄了登陸艙在該行星表面做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，登陸艙在行星表面著陸后，用彈簧稱稱量一個(gè)質(zhì)量為m的砝碼讀數(shù)為N。已知引力常量為G。則下列計(jì)算中正確的是（）A．在該行星的第一宇宙速度為B．該行星的密度為C．該行星的質(zhì)量為D．該行星的半徑為【答案】A20．如圖，地球赤道上山丘，近地衛(wèi)星和同步通信衛(wèi)星均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)、、的圓周運(yùn)動(dòng)速率分別為、、，向心加速度分別為、、，則（）A．B．C．D．【答案】B21．某衛(wèi)星在半徑為r的軌道1上做圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能為，變軌到軌道2上后，動(dòng)能比在軌道1上減小了，在軌道2上也做圓周運(yùn)動(dòng)，則軌道2的半徑為（）A、B、C、D、【答案】A22．（多選）如圖，“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星要經(jīng)過(guò)一系列的調(diào)控和變軌，才能最終順利降落在月球表面。它先在地月轉(zhuǎn)移軌道的P點(diǎn)調(diào)整后進(jìn)入環(huán)月圓形軌道1，進(jìn)一步調(diào)整后進(jìn)入環(huán)月橢圓軌道2．有關(guān)“嫦娥三號(hào)”下列說(shuō)法正確的是（）A．在地球上的發(fā)射速度一定大于第二宇宙速度B．在P點(diǎn)由軌道1進(jìn)入軌道2需要減速C．在軌道2經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)速度大于Q點(diǎn)速度D．分別由軌道1與軌道2經(jīng)P點(diǎn)時(shí)，向心加速度相同【答案】BD23．（多選）北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導(dǎo)航、定位等功能。“北斗”系統(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星1和2均繞地心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑均為r，某時(shí)刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置，如圖所示。若衛(wèi)星均順時(shí)針運(yùn)行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R，不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用力。以下判斷中正確的是（）A．這兩顆衛(wèi)星的向心加速度大小相等，均為B．衛(wèi)星1由位置A運(yùn)動(dòng)至位置B所需的時(shí)間為C．如果使衛(wèi)星1加速，它就一定能追上衛(wèi)星2D．衛(wèi)星1由位置A運(yùn)動(dòng)到位置B的過(guò)程中萬(wàn)有引力不做功【答案】AD24．（多選）今年的兩會(huì)期間，中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平8日接受新華社記者采訪時(shí)說(shuō)，預(yù)計(jì)今年三季度發(fā)射的天宮二號(hào)，將搭載全球第一臺(tái)冷原子鐘，利用太空微重力條件，穩(wěn)定度高達(dá)10的負(fù)16次方。超高精度的原子鐘是衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)……。我國(guó)的航天技術(shù)突飛猛進(jìn)，前期做了分步走的大量工作。在2013年6月10日上午，我國(guó)首次太空授課在距地球300多千米的“天空一號(hào)”上舉行，如圖所示的是宇航員王亞萍在“天空一號(hào)”上所做的“水球”.若已知地球的半徑為6400km，地球表面的重力加速度為g=9.8m/s2，下列關(guān)于“水球”和“天空一號(hào)”的說(shuō)法正確的是（）A．“水球”的形成是因?yàn)樘罩袥](méi)有重力B．“水球”受重力作用其重力加速度大于5m/s2C．“天空一號(hào)”運(yùn)行速度小于7.9km/sD．“天宮一號(hào)”的運(yùn)行周期約為1.5h【答案】BCD25．（多選）地球赤道上的重力加速度為，物體在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為，衛(wèi)星甲、乙、丙在如圖所示三個(gè)橢圓軌道上繞地球運(yùn)行，衛(wèi)星甲和乙的運(yùn)行軌道在P點(diǎn)相切，以下說(shuō)法中正確的是（）A．如果地球自轉(zhuǎn)的角速度突然變?yōu)樵瓉?lái)的倍，那么赤道上的物體將會(huì)“飄”起來(lái)B．衛(wèi)星甲、乙經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度大小相等C．衛(wèi)星甲的周期最大D．三個(gè)衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度可能大于第一宇宙速度【答案】BC26．（多選）據(jù)報(bào)道，美國(guó)國(guó)家航天航天局（NASA）首次在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)“類地”行星Kepler-186f。若宇航員乘坐宇宙飛船到達(dá)該行星，進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)：該行星自轉(zhuǎn)周期為T：宇航員在該行星“北極”距該行星地面附近處自由釋放一個(gè)小球（引力視為恒力），落地時(shí)間為。已知該行星半徑為R，萬(wàn)有引力常量為G，則下列說(shuō)法正確的是（）A．該行星的第一宇宙速度為B．該行星的平均密度為C．如果該行星存在一顆同步衛(wèi)星，其距行星表面高度為D．宇宙飛船繞該星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期小于【答案】AB27．質(zhì)量為的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為時(shí)，重力勢(shì)能可表示為，其中G為引力常量，M為地球質(zhì)量。該衛(wèi)星原來(lái)的半徑為的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由于受到及稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時(shí)間后其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑變?yōu)?，此過(guò)程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為（）A．B．C．D．【答案】D28．宇宙間是否存在暗物質(zhì)是物理學(xué)之謎，對(duì)該問(wèn)題的研究可能帶來(lái)一場(chǎng)物理學(xué)的革命。為了探測(cè)暗物質(zhì)，我國(guó)在2015年12月17日成功發(fā)射了一顆被命名為“悟空”的暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星。己知“悟空”在低于同步衛(wèi)星的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t(t小于其運(yùn)動(dòng)周期)，運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)為L(zhǎng)，與地球中心連線掃過(guò)的角度為θ(弧度)，引力常量為G，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．“悟空”的質(zhì)量為B．“悟空”的環(huán)繞周期為C．“悟空”的線速度大于第一宇宙速度D．“悟空”的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度【答案】B29．1871年，人們發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系中的第七顆行星-天王星，但是，它的運(yùn)動(dòng)軌跡有些“古怪”：根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的軌道與實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果總有一些偏差；英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年輕的天文學(xué)家雷維耶相信在天王星軌道外面還存在一顆未發(fā)現(xiàn)的行星；他們根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，各自獨(dú)立地利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出這顆“新”行星的軌道，后來(lái)這顆行星被命名為“海王星”；設(shè)天王星和海王星各自繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩行星的軌道平面共面，它們繞行的方向相同；設(shè)從兩行星離得最近時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到下一次兩行星離得最近所經(jīng)歷的最短時(shí)間為t；設(shè)天王星的軌道半徑為R，周期為T；假設(shè)忽略各行星之間的萬(wàn)有引力，那么海王星的軌道半徑為（）A．B．C．D．【答案】C30．如圖所示，某極地軌道衛(wèi)星的運(yùn)行軌道平面通過(guò)地球的南北兩極，已知該衛(wèi)星從北緯60°的正上方，按圖示方向第一次運(yùn)行到南緯60°的正上方時(shí)所用時(shí)間為1h，則下列說(shuō)法正確的是（）A．該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行半徑之比為1：4B．該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度之比為1：2C．該衛(wèi)星的運(yùn)行速度一定大于7．9km／sD．該衛(wèi)星的機(jī)械能一定大于同步衛(wèi)星的機(jī)械能【答案】A31．（多選）近年來(lái)，我國(guó)航天與深潛事業(yè)的發(fā)展交相輝映，“可上九天攬?jiān)拢上挛逖笞谨M”已不再是夢(mèng)想。若如圖所示處于393km高空?qǐng)A軌道上的“神舟十一”號(hào)的向心加速度為a1、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ωl；處于7062m深海處隨地球自轉(zhuǎn)的“蛟龍”號(hào)的向心加速度為a2、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω2；地球表面的重力加速度為g。則下列結(jié)論正確的是（）A．ω1=ω2B．ωl>ω2C．a(chǎn)l<g<a2D．g>a1>a【答案】BD32．（多選）2016年10月19日凌晨“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”成功實(shí)施自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。如圖所示，已知“神舟十一號(hào)”“天宮二號(hào)”對(duì)接后，組合體在時(shí)間t內(nèi)沿圓周軌道繞地球轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ，組合體軌道半徑為r，地