人教版2022年高中物理万有引力与航天知识汇总大全.pdf

1 (每日一练每日一练)人教版人教版 20222022 年高中物理万有引力与航天知识汇总大全年高中物理万有引力与航天知识汇总大全 单选题 1、关于地球的同步卫星，下列说法正确的是（）A地球同步卫星可以是极地卫星 B我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空 C它的周期、高度、速度大小都是一定的 D它的线速度大于近地卫星线速度 答案：C 解析：AB.地球同步卫星的轨道必须在赤道上空，故 AB 错误；C同步卫星有四个一定，定轨道、定高度、定速度、定周期，故 C 正确；D根据 2=2 解得 =则高度越高的卫星，速度越小，所以同步卫星的线速度小于近地卫星线速度，故 D 错误。故选 C。2 2、宇宙飞船正在离地面高H2R地的轨道上做匀速圆周运动，R地为地球的半径，飞船内一弹簧秤下悬挂一质量为m的重物，g为地球表面处重力加速度，则下列说法正确的是（）A物体受力平衡 B弹簧秤的示数为零 C弹簧秤的示数为19D物体受到的重力为14 答案：B 解析：ABC.物体绕着地球做匀速圆周运动，只受地球的引力，相对飞船处于完全失重状态，故弹簧秤读书为零，故AC 错误，B 正确；D在地球表面上，根据牛顿第二定律 2=宇宙飞船正在离地面高H2R地的轨道上(3)2=解得物体受到的重力为=19 故 D 错误。故选 B。3、2021 年 5 月 15 日，我国“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，这标志着我国对火星探测的重大突破。若探测器着陆火星后以 10m/s 的初速度竖直向上射出一小球，经 4.5s 后小球落回探测器内。已知火星的半径为地球半径的一半，且其表面空气非常稀薄，气体阻力忽略不计，地球表而重力加速度g取 10m/s2。则（）A火星的密度与地球的密度之比为8:9 3 B火星的密度与地球的密度之比为3:2 C忽略地球及火星的自转，小球在火星表面所受重力与在地球表面所受重力大小之比为9:4 D忽略地球及火星的自转，小球在火星表面所受重力与在地球表面所受重力大小之比为3:2 答案：A 解析：CD小球在火星上=2=409m/s2 根据 =可得忽略地球及火星的自转，小球在火星表面所受重力与在地球表面所受重力大小之比为=49 故 CD 错误；AB根据 2=结合 =433 联立可得 =34 则星的密度与地球的密度之比 4 =2=89 故 A 正确，B 错误。故选 A。4、2021 年 5 月 22 日，中国首辆火星车“祝融号”已安全驶离着陆平台，到达火星表面（如图），开始巡视探测。已知“祝融号”在地球表面所受万有引力大小是在火星表面的a倍，地球的第一宇宙速度是火星的b倍。假设地球和火星均为质量分布均匀的球体，不考虑地球和火星的自转，则地球与火星密度的比值为（）A22B2C2D2 答案：A 解析：设“祝融号”质量为m，某星球质量和半径分别为M和R，其第一宇宙速度为v，由万有引力定律可知，“祝融号”在该星球表面所受万有引力大小 =2 则 =2 由第一宇宙速度的定义可知 2=2 联立解得 5 =2 由 =2 =2 两式可得 =4 星球密度 =433 代入M和R的表达式后得 =32422 所以地球与火星密度的比值 12=12222212=22 BCD 错误，A 正确。故选 A。5、2016 年 12 月 22 日，我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星（以下简称“碳卫星”）。如图所示，设“碳卫星”在半径为R的圆周轨道上运行，经过时间t，通过的弧长为s，已知引力常数为G，下列说法正确的是（）6 A“碳卫星”内的物体处于平衡状态 B“碳卫星”的运行速度大于 7.9km/s C“碳卫星”的发射速度大于 11.2km/s D可算出地球质量为22 答案：D 解析：A“碳卫星”绕地球运行，做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，故不是平衡状态，处于失重状态，A 错误；Bv7.9km/s 为第一宇宙速度，是最大的运行速度，“碳卫星”轨道半径比地球半径大，因此其运行速度应小于 7.9km/s，B 错误；Cv7.9m/s 为第一宇宙速度，是最小的地面发射速度，“碳卫星”轨道半径比地球半径大，因此其发射速度应大于 7.9km/s，但要小于 11.2km/s，C 错误；D“碳卫星”的线速度 v 根据万有引力提供向心力 2m2 解得地球质量 M222 D 正确。7 故选 D。6、目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是（）A卫星的动能逐渐减少 B由于地球引力做正功，引力势能一定增加 C由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变 D卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减少量 答案：D 解析：ABC由于空气阻力做负功，卫星轨道半径变小，地球引力做正功，引力势能一定减少，动能增加，机械能减少，故 A、B、C 错误；D根据动能定理，卫星动能增加，卫星克服阻力做的功小于地球引力做的正功，而地球引力做的正功等于引力势能的减少量，所以卫星克服阻力做的功小于引力势能的减少量，故 D 正确。故选 D。7、下列有关天体运动的说法正确的是（）A绕太阳运行的行星，轨道半长轴越长，公转的周期就越小 B在月球绕地球运动中，32=中的T表示月球自转的周期 C对于任意一个行星，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等 D若地球绕太阳运动的轨道半长轴为1，周期为1，月球绕地球运动轨道的半长轴为2，周期为2，则根据开普勒第三定律有：1312=2322 答案：C 8 解析：A由开普勒第三定律可知，绕太阳运行的行星，轨道半长轴越长，公转的周期就越大。故 A 错误；B由开普勒第三定律可知，在月球绕地球运动中，32=中的T表示月球环绕地球的周期。故 B 错误；C由开普勒第二定律可知，对于任意一个行星，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。故 C 正确；D开普勒第三定律针对的是环绕同一中心的天体的行星间的关系。故 D 错误。故选 C。多选题 8、为了得到火星全球的地形、地貌数据，“天问一号”在近火点不变的情况下需要不断变轨。如图所示，依次从 III 轨道变轨到 II 轨道，再变到 I 轨道，在实施第三次近火制动后，成功着陆火星。关于“天问一号”，以下说法正确的是（）A“天问一号”在不同轨道的近火点的加速度相同 B“天问一号”在 II 轨道上近火点的速度小于 I 轨道上近火点的速度 C“天问一号”在 III 轨道运行的周期大于在 II 轨道上运行的周期 D“天问一号”在 I 轨道近火点的运行速度小于在该轨道远火点的运行速度 答案：AC 解析：A根据牛顿第二定律得 9 =2=2 因为“天问一号”在不同轨道的近火点完全相同，所以加速度相同，A 正确；BII 轨道近火点需要减速变到 I 轨道，所以“天问一号”在 II 轨道上近火点的速度大于 I 轨道上近火点的速度，B错误；C根据开普勒第三定律，半长轴越大，周期越大，所以 III 轨道周期更大，C 正确；D根据开普勒第二定律，近火点的速度大于远火点的速度，D 错误。故选 AC。9、如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M、半径为R。下列说法正确的是（）A地球对一颗卫星的引力大小为2B一颗卫星对地球的引力大小为()2 C两颗卫星之间的引力大小为232D三颗卫星对地球引力的合力大小为32 答案：AC 解析：A根据万有引力定律可知卫星与地球之间的引力大小为=2应为卫星到地球球心间的距离也就是卫星运行轨道半径r，A 正确 B 错误；C根据几何关系可知，两同步卫星间的距离=3，故两卫星间的引力大小为=2=232，C 正确；10 D卫星对地球的引力均沿卫星地球间的连线向外，由于三颗卫星质量大小相等，对地球的引力大小相等，又因为三颗卫星等间隔分布，根据几何关系可知，地球受到三个卫星的引力大小相等方向成 120角，所以合力为0，D 错误；故选 AC。10、2021 年 5 月 15 日，我国自主研制的火星探测器“天问一号”着陆火星。如图所示，着陆火星前探测器成功进入环火星半长轴为1的椭圆轨道，然后实施近火星制动，顺利完成“太空刹车”，被火星捕获，进入环火星半径为2、周期为的圆形轨道。则关于“天问一号”探测器，下列说法正确的是（）A探测器由椭圆轨道进入圆轨道应该在点加速 B探测器沿椭圆轨道从点运动到点机械能守恒 C探测器在点变轨前后，加速度将增大 D探测器沿椭圆轨道由点运动到点所需的最短时间为13232 答案：BD 解析：A探测器由椭圆轨道实施近火星制动，因此进入圆轨道应该在点减速，选项 A 错误；B探测器沿椭圆轨道从点运动到点，只有重力做功，机械能守恒，选项 B 正确；C探测器在点变轨前后，万有引力不变，加速度不变，选项 C 错误；D根据开普勒第三定律有 1312=232 11 解得 1=1323 因此探测器沿椭圆轨道由点运动到点所需的最短时间为 =12=13232 选项 D 正确。故选 BD。填空题 11、第一宇宙速度的推导（1）已知地球质量m地和半径R，物体在地面附近绕地球的运动可视为_运动，_提供物体运动所需的向心力，轨道半径r近似认为等于_，由地2=m2，可得v=地。（2）已知地面附近的重力加速度 g 和地球半径R，由_=m2得：v=。（3）三个宇宙速度及含义 数值 意义 第一宇宙速度 _km/s 物体在_绕地球做匀速圆周运动的速度 第二宇宙速度 _km/s 在地面附近发射飞行器使其克服_引力，永远离开地球的最小地面发射速度 第三宇宙速度 _km/s 在地面附近发射飞行器使其挣脱_引力束缚，飞到太阳系外的_地面发射速度 答案：匀速圆周 万有引力 地球半径R mg 7.9 地球附近 11.2 地球 16.7 太阳 最小 解析：略 12、万有引力定律 12 （1）内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量_成正比、与它们之间_成反比。（2）表达式：F=G122，其中G叫作引力常量。答案：m1和m2的乘积 距离r的二次方 解析：略