备战2021新高考物理-重点专题-万有引力与航天（三）一、单选题1.三颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，运行方向如图所示.已知，则关于三颗卫星，下列说法错误的是（）A.卫星运行线速度关系为B.卫星轨道半径与运行周期关系为C.已知万有引力常量G，现测得卫星A的运行周期T A和轨道半径R A，可求地球的平均密度D.为使A 与B同向对接，可对A适当加速2.如图所示，A、B、C是在地球大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，下列说法中正确的是()A.B，C的角速度相等，且小于A的角速度B.B，C的线速度大小相等，且大于A的线速度C.B，C的向心加速度相等，且大于A的向心加速度D.B，C的周期相等，且小于A的周期3.2020年4月24日，国家航天局宣布，我国行星探测任务命名为“天问”，首次火星探测任务命名为“天问一号”。
已知万有引力常量，为计算火星的质量，需要测量的数据是（）A.火星表面的重力加速度和火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径B.火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径和火星的公转周期C.某卫星绕火星做匀速圆周运动的周期和火星的半径D.某卫星绕火星做匀速圆周运动的轨道半径和公转周期4.一宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上．用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g′表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，F N表示人对秤的压力，下面说法中正确的是（）A.g′=0B.g′=C.F N=0D.F N=5.2019年11月23日8时55分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号“乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第50、51颗北斗导航卫星。
两颗卫星均属于中圆轨道（MEO）卫星，是我国的“北斗三号”系统的组网卫星。
这两颗卫星的中圆轨道（MEO）是一种周期为12小时，轨道面与赤道平面夹角为60°的圆轨道。
是经过GPS和GLONASS运行证明性能优良的全球导航卫星轨道。
关于这两颗卫星，下列说法正确的是（）A.这两颗卫星的动能一定相同B.这两颗卫星绕地心运动的角速度是长城随地球自转角速度的4倍C.这两颗卫星的轨道半径是同步卫星轨道半径的D.其中一颗卫星每天会经过赤道正上方2次6.如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相等且小于c的质量，则下列判断错误的是（）A.b所需向心力最小B.b、c周期相等，且大于a的周期C.b、c向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D.b、c线速度大小相等，且小于a的线速度7.将地球看成质量均匀的球体，假如地球自转速度增大，下列说法中正确的是()A.放在赤道地面上的物体所受的万有引力增大B.放在两极地面上的物体所受的重力增大C.放在赤道地面上的物体随地球自转所需的向心力增大D.放在赤道地面上的物体所受的重力增大8.太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的4倍，则该行星绕太阳公转的周期是（）A.2年B.4年C.8年D.10年9.若将八大行星绕太阳运行的轨迹可粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示：从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近( )A.80年B.120年C.165年D.200年10.截止2019年4月20日，我国已经成功发射了44颗北斗导航卫星。
北斗卫星导航系统采用了国际首创的三种轨道卫星组成的混合星座设计，为亚太地区提供了更优质的服务。
下列关于地球卫星的说法正确的是（）A.在赤道上空运行的两颗同步卫星，它们的机械能一定相同B.沿椭圆轨道运行的某一卫星，在轨道不同位置可能具有相同的动能C.若卫星运动的周期与地球自转周期相同，则它就是同步卫星D.在同一一轨道上运行的两颗质量相等的卫星，它们的动量一定相同二、多选题11.近年来，我国航天与深潜事业的发展交相辉映，“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”已不再是梦想．若如图所示处于393km高空圆轨道上的“神舟十一”号的向心加速度为a1，转动角速度为ω1；处于7062m深海处随地球自转的“蛟龙”的向心加速度为a2，转动角速度为ω2；地球表面的重力加速度为g，则下列结论正确的是（）A.ω1=ω2B.ω1＞ω2C.ω1＜g＜ω2D.g＞a1＞a212.关于行星运动的下列说法，正确的是（）A.所有行星围绕太阳的运动轨道都是椭圆B.行星从近日点运动到远日点，线速度逐渐增大C.行星运动的椭圆轨道的半长轴越大，周期越小D.某行星由近日点到远日点的时间等于由远日点到近日点的时间13.如图所示，“嫦娥三号”探测器发射到月球上要经过多次变轨，最终降落到月球表面上，其中轨道Ⅰ为圆形轨道，轨道Ⅰ为椭圆轨道．下列说法正确的是()A.探测器在轨道Ⅰ运行时的加速度小于月球表面的重力加速度B.探测器在轨道Ⅰ经过P点时的加速度小于在轨道Ⅰ经过P点时的加速度C.探测器在轨道Ⅰ的运行周期大于在轨道Ⅰ的运行周期D.探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅰ必须点火加速14.“天舟一号”货运飞船在距离地面约380km的圆轨道上飞行。
已知地球同步卫星距地面的高度约为36000km。
关于“天舟一号”，下列说法正确的是（）A.线速度小于地球同步卫星的线速度B.线速度小于第一宇宙速度C.向心加速度小于地球同步卫星加速度D.周期小于地球自转周期15.天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是两个黑洞并合的事件．该事件中甲、乙两个黑洞的质量分别为太阳质量的36倍和29倍，假设这两个黑洞，绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小．若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其它星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是（）A.甲、乙两个黑洞运行的线速度大小之比为36：29B.甲、乙两个黑洞运行的角速度大小始终相等C.随着甲、乙两个黑洞的间距缓慢减小，它们运行的周期也在减小D.甲、乙两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等16.宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统．在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统．设某双星系统A、B绕其连线上的O 点做匀速圆周运动，如图所示．若AO>OB，则(）A.星球A的质量一定大于B的质量B.星球A的线速度一定大于B的线速度C.双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大D.双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大17.两个靠近的天体称为双星，它们以两者连线上某点O为圆心做匀速圆周运动，其质量分别为m1、m2，如图所示，以下说法正确的是()A.它们的角速度相同B.向心力与质量成正比C.线速度与质量成反比D.轨道半径与质量成正比18.我国自主研制的第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”成功发射，这标志着我国实施绕月探测工程迈出了重要的一步。
发射过程中为了防止偏离轨道，卫星在近地轨道绕地球3周，再经长途跋涉进入月球的近月轨道绕月飞行，已知月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，月球半径约为地球半径的，则以下说法中正确的是（）A.地球质量约为月球质量的81倍B.“嫦娥一号”发射速度应处于7.9km/s到11.2km/s之间C.“嫦娥一号”绕月球做圆周运动的周期比绕地球做圆周运动的小D.“嫦娥一号”绕月球做圆周运动时受到的向心力大于绕地球做圆周运动时受到的向心力19.探月工程中，“嫦娥三号”探测器的发射可以简化如下：卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经过P点时变轨进入距离月球表面100公里圆形轨道1，在轨道1上经过Q点时月球车将在M点着陆月球表面，不正确的是：（）A.“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小B.“嫦娥三号”在地月转移轨道上经过P点的速度比在轨道1上经过P点时大C.“嫦娥三号”在轨道1上运动周期比在轨道2上小D.“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度小于在轨道2上经过Q点时的加速度20.“嫦娥三号”从距月面高度为100km的环月圆轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为15km 的椭圆轨道Ⅰ，由近月点Q成功落月，如图所示，关于“嫦娥三号”说法正确的是（）A.沿轨道Ⅰ运行的周期大于沿轨道Ⅰ运行的周期B.沿轨道Ⅰ运动至P点时，需制动减速才能进入轨道ⅠC.沿轨道Ⅰ运行时，在P点的加速度小于在Q点的加速度D.在轨道Ⅰ上由P点运行到Q点的过程，速度逐渐减小三、综合题21.人类第一次登上月球时，宇航员在月球表面做了一个实验：将一片羽毛和一个铁锤从同一个高度由静止同时释放，二者几乎同时落地。
若羽毛和铁锤是从高度为h处下落，经时间t落到月球表面。
已知引力常量为G，月球的半径为R。
（1）求月球表面的自由落体加速度大小g月；（2）若不考虑月球自转的影响，求月球的质量M和月球的“第一宇宙速度”大小v。
22.“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在海南文昌航天发射中心成功发射升空，完成了与天宫二号空间实验室交会对接。
已知地球质量为M，半径为R，万有引力常量为G。
（1）求质量为m的飞船在距地面高度为h的圆轨道运行时的向心力和向心加速度大小。
（2）若飞船停泊于赤道上，考虑地球的自转因素，自转周期为T0，求飞船内质量为m0的小物体所受重力大小G0。
（3）发射同一卫星到地球同步轨道时，航天发射场一般选取低纬度还是高纬度发射基地更为合理？原因是什么？答案一、单选题1.【答案】C【解答】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，由图示可知：r A＜r B=r C，由题意知：M A=M B＜M C；根据人造卫星的万有引力等于向心力，所以v A＞v B=v C，故A不符合题意；B.由开普勒第三定律可知，绕同一个中心天体运动的半径的三次方与周期的平方之比是一个定值，即,故B不符合题意；C、由于不知道地球的半径，所以无法求出密度，故C错误，符合题意；D、为使A与B同向对接，可对A适当加速，做离心运动，故D不符合题意；故答案为：C【分析】利用半径的大小结合引力提供向心力可以比较线速度之比；利用周期定律可以判别周期和半径的关系；由于不知道地球半径不能求出密度的大小；利用加速离心可以实现A 与B的对接。
2.【答案】A【解答】A．根据万有引力提供向心力得到：，所以轨道越大，角速度越小，B、C的角速度相等，且小于A的角速度，A符合题意B．根据万有引力提供向心力得到：，所以轨道越大，线速度越小，B、C的线速度大小相等，且小于A的线速度，B不符合题意C．根据万有引力提供向心力得到，，轨道越大，向心加速度越小，B、C的向心加速度相等，且小于A的向心加速度，C不符合题意D．根据周期公式，结合A的分析得到，B、C的周期相等，且大于A的周期，D 不符合题意.故答案为：A【分析】利用轨道半径的大小可以比较线速度、角速度、周期和向心加速度大小。