高中物理學(xué)考復(fù)習(xí)優(yōu)化練習(xí)10萬(wàn)有引力與宇宙航行含答案

優(yōu)化集訓(xùn)10萬(wàn)有引力與宇宙航行基礎(chǔ)鞏固1.下列敘述正確的是()A.英國(guó)物理學(xué)家牛頓用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出了引力常量GB.第谷接受了哥白尼日心說的觀點(diǎn),并根據(jù)開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)觀察記錄的數(shù)據(jù),應(yīng)用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)運(yùn)算和橢圓軌道假說,得出了開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律C.亞里士多德認(rèn)為力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因D.牛頓提出的萬(wàn)有引力定律奠定了天體力學(xué)的基礎(chǔ)2.下列說法正確的是()A.萬(wàn)有引力定律只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間萬(wàn)有引力大小的計(jì)算B.據(jù)表達(dá)式F=Gm1mC.在開普勒第三定律R3T2=kD.兩物體間的萬(wàn)有引力總是大小相等、方向相反,是一對(duì)平衡力3.行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的示意圖如圖所示,下列說法正確的是()A.行星速率最大時(shí)在B點(diǎn)B.行星速率最小時(shí)在C點(diǎn)C.行星從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng)D.行星從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)4.(2022浙江寧波高一期末)2022年3月30日上午10時(shí)29分,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭成功將天平二號(hào)A、B、C衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道,若已知A、B、C衛(wèi)星繞地球做近似圓周運(yùn)動(dòng),距地高度分別是hA、hB和hc,且hA>hB>hC,環(huán)繞周期分別是TA、TB和TC,地球表面重力加速度為g,則以下說法正確的是()A.天平二號(hào)A衛(wèi)星可能在地表上空沿某一經(jīng)度線做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B.根據(jù)開普勒第三定律有hC.根據(jù)題中所給信息,可計(jì)算地球的質(zhì)量D.根據(jù)題中所給信息,無(wú)法算地球的密度5.(2021年浙江1月學(xué)考)嫦娥五號(hào)探測(cè)器是我國(guó)首個(gè)實(shí)施無(wú)人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(gè)部分組成。為等待月面采集的樣品,軌道器與返回器的組合體環(huán)月做圓周運(yùn)動(dòng)。已知引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,地球質(zhì)量m1=6.0×1024kg,月球質(zhì)量m2=7.3×1022kg,月地距離r1=3.8×105km,月球半徑r2=1.7×103km。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(yùn)動(dòng)時(shí),其環(huán)繞速度約為()A.16m/s B.1.1×102m/sC.1.6×103m/s D.1.4×104m/s6.神舟十一號(hào)載人飛船與天宮二號(hào)進(jìn)行自動(dòng)交會(huì)對(duì)接,如圖所示,圓心軌道Ⅰ為天宮二號(hào)運(yùn)行軌道,圓心軌道Ⅱ?yàn)樯裰凼惶?hào)運(yùn)行軌道,則()A.神舟十一號(hào)在圓形軌道Ⅱ的運(yùn)行速率大于7.9km/sB.天宮二號(hào)的運(yùn)行周期小于神舟十一號(hào)的運(yùn)行周期C.天宮二號(hào)的運(yùn)行速率小于神舟十一號(hào)的運(yùn)行速率D.天宮二號(hào)的向心加速度大于神舟十一號(hào)的向心加速度7.我國(guó)成功發(fā)射的第三十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星屬于中圓地球軌道衛(wèi)星,在軌高度約為21500km,該高度處重力加速度為g1,該衛(wèi)星的線速度為v1,角速度為ω1,周期為T1。很早之前發(fā)射的天舟一號(hào)在高度約400km的圓軌道上運(yùn)行,該高度處重力加速度為g2,天舟一號(hào)的線速度為v2,角速度為ω2,周期為T2。則()A.g1>g2 B.v1>v2C.ω1<ω2 D.T1<T28.我國(guó)高分六號(hào)衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,它是一顆低軌光學(xué)遙感衛(wèi)星,距離地面高度約為864km,低于地球同步衛(wèi)星的高度,則()A.可算出高分六號(hào)衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力B.高分六號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行速度大于7.9km/sC.高分六號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行周期小于地球同步衛(wèi)星D.高分六號(hào)衛(wèi)星的向心加速度小于赤道處隨地球自轉(zhuǎn)的物體的向心加速度9.(2021寧波中學(xué)開學(xué)考)北斗三號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)由24顆中圓地球軌道、3顆地球靜止軌道和3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星組成,下列說法不正確的是()A.中圓軌道衛(wèi)星運(yùn)行速度小于7.9km/sB.地球靜止軌道與地球赤道面重合C.在傾斜地球同步軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星與地面始終相對(duì)靜止D.在傾斜地球同步軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星運(yùn)行周期為24小時(shí)10.“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”(BDS)中的兩顆圓軌道半徑均為21332km的北斗-M5和北斗-M6衛(wèi)星,其軌道如圖所示,下列說法正確的是()A.兩顆衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的向心加速度大小相等B.兩顆衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行速率均大于7.9km/sC.北斗-M5繞地球的運(yùn)行周期大于地球的自轉(zhuǎn)周期D.北斗-M6繞地球的運(yùn)行速率大于北斗-M5的運(yùn)行速率11.如圖所示,我國(guó)自主研發(fā)的北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由分布于a類型軌道的同步軌道衛(wèi)星、分布于b類型軌道的傾斜軌道衛(wèi)星(與同步衛(wèi)星軌道半徑相同,軌道傾角55°)和分布于c類型軌道的中軌道衛(wèi)星組成。下列說法正確的是()A.a類型軌道上的衛(wèi)星相對(duì)于地面靜止且處于平衡狀態(tài)B.a類型軌道上的衛(wèi)星運(yùn)行速率等于b類型軌道上衛(wèi)星的速率C.b類型軌道上的衛(wèi)星也與地球保持相對(duì)靜止D.三類衛(wèi)星相比,c類衛(wèi)星的向心加速度最小12.(2021浙江湖麗衢聯(lián)考)2021年1月20日,我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將地球同步衛(wèi)星天通一號(hào)03星發(fā)射升空,標(biāo)志著我國(guó)首個(gè)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)建設(shè)取得重要進(jìn)展,關(guān)于該衛(wèi)星下列說法正確的是()A.運(yùn)行速率在7.9km/s至11.2km/s之間B.運(yùn)行速度大于近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度C.角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度小D.向心加速度比月球繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度大13.關(guān)于愛因斯坦的狹義相對(duì)論,下列說法正確的是()A.狹義相對(duì)論的基本假設(shè)之一是光速不變?cè)鞡.有些運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于觀察者的速度可以大于真空中的光速C.在地面參考系中,觀察到在上海和北京同時(shí)有兩個(gè)嬰兒誕生,如果在沿北京—上海方向高速飛行的飛船上觀測(cè),他們也是同時(shí)誕生的D.對(duì)于不同的慣性系,物理規(guī)律(包括力學(xué)和電磁學(xué)的)的形式都是不同的14.下列運(yùn)動(dòng)中,牛頓力學(xué)的規(guī)律不適用的是()A.子彈的飛行B.飛船繞地球的運(yùn)行C.列車的運(yùn)行D.粒子接近光速的運(yùn)動(dòng)能力提高15.某顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星屬于傾斜地球同步軌道衛(wèi)星,衛(wèi)星入軌并完成在軌測(cè)試后,將接入北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),為用戶提供更可靠服務(wù)。通過查詢知道,傾斜地球同步軌道衛(wèi)星是運(yùn)轉(zhuǎn)軌道面與地球赤道面有夾角的軌道衛(wèi)星,它的運(yùn)轉(zhuǎn)周期也是24小時(shí),如圖所示,關(guān)于該北斗導(dǎo)航衛(wèi)星說法正確的是()A.該衛(wèi)星可定位在北京的正上空B.該衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星的向心加速度大小是不等的C.該衛(wèi)星的發(fā)射速度v≤7.9km/sD.該衛(wèi)星的角速度與放在北京地面上物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度大小相等16.兩顆地球衛(wèi)星P和Q,衛(wèi)星P的軌道半徑約為地球半徑的16倍,衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。則P與Q的線速度大小之比約為()A.1∶2 B.1∶4 C.2∶1 D.4∶117.長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭托舉著天問一號(hào)探測(cè)器在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空,開啟我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)。已知火星半徑約為地球半徑的12,火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的19,則火星表面的重力加速度與地球表面重力加速度之比為(A.94 B.49 C.23 18.你現(xiàn)在正在完成100分鐘的期末物理考試,假設(shè)一艘飛船相對(duì)你以0.3c的速度勻速飛過(c為真空中的光速),則飛船上的觀察者根據(jù)相對(duì)論認(rèn)為你考完這場(chǎng)考試所用時(shí)間()A.大于100分鐘 B.等于100分鐘C.小于100分鐘 D.不能確定

優(yōu)化集訓(xùn)10萬(wàn)有引力與宇宙航行1.D解析英國(guó)物理學(xué)家卡文迪什用扭秤實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出了引力常量G,A錯(cuò)誤;開普勒接受了哥白尼日心說的觀點(diǎn),并根據(jù)第谷對(duì)行星運(yùn)動(dòng)觀察記錄的數(shù)據(jù),應(yīng)用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)運(yùn)算和橢圓軌道假說,得出了開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律,B錯(cuò)誤;伽利略認(rèn)為力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,C錯(cuò)誤;牛頓提出的萬(wàn)有引力定律奠定了天體力學(xué)的基礎(chǔ),D正確。2.C解析萬(wàn)有引力定律可以普遍使用,不僅僅只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間萬(wàn)有引力大小的計(jì)算,故A錯(cuò)誤;表達(dá)式F=Gm1m1r2,當(dāng)r趨近于無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí),萬(wàn)有引力趨近于無(wú)窮小,但當(dāng)間距為零時(shí),萬(wàn)有引力定律不適用,故B錯(cuò)誤;開普勒第三定律R3T2=k中,k是一個(gè)與中心天體有關(guān)的常量,故C正確;3.C解析由開普勒第二定律知行星與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等,A點(diǎn)為近日點(diǎn),行星的運(yùn)行速率最大,B點(diǎn)為遠(yuǎn)日點(diǎn),行星的運(yùn)行速率最小,A、B錯(cuò)誤;行星由A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中,離太陽(yáng)越來(lái)越遠(yuǎn),所以行星的速率越來(lái)越小,C正確,D錯(cuò)誤。4.D解析由于地球在自轉(zhuǎn),所以地球衛(wèi)星不可能在地表上空沿某一經(jīng)度線做勻速圓周運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;設(shè)地球半徑為R,根據(jù)開普勒第三定律有(hA+R)3TA2=(hB+R)3TB2=(hC+R)3TC2,故B錯(cuò)誤;根據(jù)GMm5.C解析根據(jù)Gm2mr2=mv2r,可得v=Gm2r=6.67×6.C解析第一宇宙速度為最大的環(huán)繞速度,可知神舟十一號(hào)在圓形軌道Ⅱ的運(yùn)行速率小于7.9km/s,故A錯(cuò)誤;衛(wèi)星的運(yùn)行周期為T=2πrv=2πrrGM,由于天宮二號(hào)的軌道半徑大于神舟十一號(hào)的軌道半徑,則天宮二號(hào)的運(yùn)行周期大于神舟十一號(hào)的運(yùn)行周期,故B錯(cuò)誤;由萬(wàn)有引力提供向心力,得GMmr2=mv2r,解得v=GMr,由于天宮二號(hào)的軌道半徑大于神舟十一號(hào)的軌道半徑,則天宮二號(hào)的運(yùn)行速率小于神舟十一號(hào)的運(yùn)行速率,故C正確;向心加速度a=7.C解析根據(jù)題意,天舟一號(hào)軌道高度為400km,第三十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星高度為21500km,根據(jù)GMmr2=mv2r可知,v=GMr可知,半徑越大,線速度越小,所以v1<v2,同理ω=GMr3可知,ω1<ω2,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)ω=2πT可知,角速度越大,周期越短,所以T1>T2,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;向心加速度a=GMr8.C解析由于不知道高分六號(hào)衛(wèi)星的質(zhì)量,因此無(wú)法計(jì)算其所受萬(wàn)有引力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。根據(jù)v=GMr可知,其在軌道上的速度應(yīng)該小于7.9km/s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)開普勒第三定律,高分六號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行周期應(yīng)小于同步衛(wèi)星周期,選項(xiàng)C正確。根據(jù)a=GMr2可知,高分六號(hào)的向心加速度大于同步衛(wèi)星的向心加速度,根據(jù)a=rω2可知,同步衛(wèi)星與地球赤道自轉(zhuǎn)周期相同,但同步衛(wèi)星半徑更大,因此同步衛(wèi)星的向心加速度要大于赤道上某物體的向心加速度,所以高分六號(hào)的向心加速度大于赤道上某物體的向心加速度,9.C解析所有繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星線速度必須小于第一宇宙速度,A正確;地球靜止軌道衛(wèi)星與地球保持同步且相對(duì)靜止,屬于同步衛(wèi)星,軌道平面必須與赤道平面重合,B正確;傾斜地球同步軌道不在赤道平面上,周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,但是不屬于同步衛(wèi)星,不與地球保持相對(duì)靜止,C錯(cuò)誤;在地球同步軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,D正確。10.A11.B解析a類型軌道上的衛(wèi)星在赤道正上方屬于地面靜止同步衛(wèi)星,但不是平衡狀態(tài),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)v=GMr可知,a、b軌道的半徑一樣,所以它們的速率應(yīng)該相等,選項(xiàng)B正確;b軌道的衛(wèi)星,和地球自轉(zhuǎn)方向不一致,不可能與地面保持相對(duì)靜止,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)a=GMr2可知,三類衛(wèi)星相比c類中軌道衛(wèi)星的向心加速度最大,12.D解析由萬(wàn)有引力提供向心力得GMmr2=mv2r,則v=GMr,即線速度v隨軌道半徑r的增大而減小,v=7.9km/s為地球的第一宇宙速度,即衛(wèi)星沿地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的速度,由于同步衛(wèi)星的軌道半徑大于近地衛(wèi)星的軌道半徑,所以同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度,即小于7.9km/s,故A、B錯(cuò)誤;同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期為1天,月球繞地球運(yùn)行的周期約為27天,根據(jù)ω=2πT知同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度,故C錯(cuò)誤;由萬(wàn)有引力提供向心力得GMmr2=man,則an=13.A解析在愛因斯坦的相對(duì)論中,兩個(gè)假設(shè)是:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律的形式都是相同的;真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。由上可知,A正確,D錯(cuò)誤;真空中的光速是最大的速度,B錯(cuò)誤;在沿北京—上海方向高速飛行的飛船上觀測(cè),嬰兒不是同時(shí)誕生的,C錯(cuò)誤。14.D解析牛頓力學(xué)適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體,不適用于微觀、高速運(yùn)動(dòng)的物體。子彈的飛行、飛船繞地球的運(yùn)行、列車的運(yùn)行,這些都是宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng),牛頓力學(xué)均適用;而粒子接近光速的運(yùn)動(dòng)屬于微觀粒子的高速運(yùn)動(dòng),牛頓力學(xué)不再適用,故選D。15.D解析由地球自轉(zhuǎn)的方向可知,該衛(wèi)星不可能與地面相對(duì)靜止于北京正上方,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;該衛(wèi)星的周期是24h,所以兩種衛(wèi)星距地面的高度相同,且角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度大小相等,根據(jù)a=rω2可知,該衛(wèi)星的向心加速