2022届高三物理三轮冲刺选择题专项训练：万有引力与宇宙航行.docx

1、2022年高三物理专项训练：选择题【万有引力与宇宙航行】提高训练必刷一、单选题1（2021四川绵阳中学）北京时间2021年12月9日，“天宫课堂”开讲，中国航天员再次进行太空授课。空间站绕地心做近似圆周运动，轨道距离地面高度约3.9102km，地球半径约6.4103km，质量约为6.01024kg，万有引力常量6.6710-11Nm2/kg2，则在“天宫课堂”授课的约60min时间内，空间站在轨道上通过的弧长约（）A7.7103kmB7.7104kmC2.8103kmD2.8104km2（2021上海复旦附中）在半径为 R1的 K 星球表面竖直向上提起一质量为 m1的物体，拉力 F 与物体加速

2、度 a 的关系如图线 1 所示。在半径为 R2的 T 星球表面竖直向上提起一质量为 m2的物体，拉力 F 与物体加速度 a 的关系如图线 2 所示。设两星球密度相等，质量分布均匀。则 （）Am1 : m2=3 : 1，R1 : R2=1 : 2Bm1 : m2=3 : 2，R1 : R2=3 : 1Cm1 : m2=3 : 1，R1 : R2=2 : 3Dm1 : m2=3 : 2，R1 : R2=2 : 13（2021新疆乌市八中）为了加快建设海洋强国，根据中国民用空间基础设施中长期发展规划和海洋卫星业务发展“十三五”规划，我国将研制和发射海洋卫星共十余颗。如图所示，海洋卫星、是在地球赤道平

3、面内绕地球做匀速圆周运动的三颗卫星，已知海洋卫星的周期为12h，海洋卫星、是地球同步卫星，此时海洋卫星、恰好相距最近，地球自转的自转周期为24h，则下列说法正确的是（ ）A海洋卫星a的运行速度大于第一宇宙速度B海洋卫星b的机械能一定等于海洋卫星c的机械能C海洋卫星a在降低轨道的过程中质量保持不变，海洋卫星a的机械能将增加D海洋卫星a和海洋卫星b下一次相距最近经过时间可能为8h4（2022浙江杭州）以下是书本上的用图片表示的情境，下列说法正确的是（）A图甲，斜向上喷出的水到径迹最高点时的速度为零B图乙，航天员在天宫二号上展示的水球对球内的气泡无浮力作用C图丙，一艘炮舰沿河由西向东行驶，要击中目标

4、，射击方向应直接对准目标D图丁，有些火星的轨迹不是直线，说明这些微粒不是沿砂轮的切线方向飞出的5（2022浙江舟山）2021年10月16日，“神舟十三号”飞船成功发射，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，并与“天和”核心舱顺利对接，如图所示。假设对接前它们在离地面高约为400km的同一轨道上一前一后绕地球做匀速圆周运动，则此时“神舟十三号”与“天和”核心舱（）A均处于平衡状态B向心加速度均小于9.8m/s2C运行周期均大于24hD“神舟十三号”若点火加速可以追上前面的“天和”核心舱6（2021湖北）一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系

5、列不同半径的小圆弧来代替。如图甲所示，通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆叫作A点的曲率圆，其半径叫做A点的曲率半径。如图乙所示，行星绕太阳作椭圆运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上，近日点B和远日点C到太阳中心的距离分别为rB和rC，已知太阳质量为M，行星质量为m，万有引力常量为G，行星通过B点处的速率为vB，则椭圆轨道在B点的曲率半径和行星通过C点处的速率分别为（）A ， B ， C ，D ， 7（2022辽宁铁岭）2021年6月17日，我国航天员聂海胜刘伯明汤洪波搭乘“神舟十二号”开启了为期3个月的天宫空间站之旅。神舟十二号飞船经历上升、入轨交会飞行后，与已经和天舟

6、货运船形成组合体的空间站核心舱对接，航天员进入空间站组合体，组合体在距离地球表面400公里左右的轨道稳定运行，则下列说法正确的是（）A“神舟十二号”的向心加速度小于“空间站”的向心加速度B已知“神舟十二号”的线速度与角速度，不可以求得空间站质量C“神舟十二号”的线速度大于第一宇宙速度D“神舟十二号”的周期大于24小时8（2021江西）星际飞船探测X星球，当飞船绕X星球做匀速圆周运动时，测得飞船与X星球中心连线在t0（小于飞船做圆周运动周期）时间内转过的角度为，扫过的面积为S，忽略X星球自转的影响，引力常量为G，则X星球的质量为（）ABCD9（2021全国）宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，

7、它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示，某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比rArB12，则两颗天体的（）A质量之比mAmB21B角速度之比AB12C线速度大小之比vAvB21D向心力大小之比FAFB2110（2022届福建省漳州市高三（上）第一次教学质量检测物理试题）2021年10月17日，“神舟十三号”载人飞船出征太空。11月7日，航天员王亚平成为中国首位进行出舱活动的女航天员。王亚平在中国空间站“天和”核心舱中一天可以看到16次日出日落。我国的北斗同步卫星也在太空为我们提供导航通信服务。下列说法正确的是（

8、）A“神舟十三号”的发射速度为第二宇宙速度B“天和”核心舱围绕地球运动的速度为第一宇宙速度C“天和”核心舱围绕地球运动的周期是北斗同步卫星周期的D“天和”核心舱的向心加速度比北斗同步卫星的向心加速度大11（2022全国浙江省新昌中学）20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间t内速度的改变为v和飞船受到的推力F（其他星球对它的引力可忽略）。飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，飞船能以速度v在离星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动。已知星球的半径为R，引力常量用G表示。则宇宙飞船

9、和星球的质量分别是（）A，B， C，D， 12（2021湖北）如图所示为发射同步卫星的原理图，卫星先发射至近地轨道1做圆周运动，在A点点火进入椭圆转移轨道2，卫星运动至椭圆轨道的远地点B点火进入同步轨道3，卫星在轨道1上的线速度大小为v1，在椭圆轨道近地点的速度大小为v2，在远地点的速度大小为v3，在轨道3上的线速度大小为v4，则下列说法正确的是（）ABC轨道1与轨道3的周期之比为D轨道1与轨道3的周期之比为13（2021山东师范大学附中）2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱，中国空间站开启有人长期驻

10、留时代。天宫空间站，轨道高度约为400千米，可近似视为近地卫星，设计寿命为10年，长期驻留3人，总重量可达180吨，以进行较大规模的空间应用。若将地球视为理想球体，半径6400千米，空间站视为绕地球做匀速圆周运动，请估算空间站绕地球转动公转周期（）A1.5hB3hC8hD24h14（2021江西）2021年10月16日，搭载“神舟十三号”载人飞船的“长征二号”F遥十三运载火箭将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，并且与中国“天宫”空间站实现对接。已如“天宫”空间站绕地球做圆周运动的轨道半径为r，地球的质量为M，地球可看成质量分布均匀的球体，引力常量为G。则“天宫”空间站运行周期的平方为（

11、）ABCD15（2022四川富顺第二中学校）宇航员在某星球上能用比地球上小得多的力搬起同一个铁球。则下列说法中正确的是（）A说明这星球的半径比地球的半径小B说明这星球表面的重力加速度比地球表面的重力加速度小C说明这星球上宇航员将同一拉力器拉至相同长度时比地球上更省力D说明这星球的第一宇宙速度比地球的第一宇宙速度小16（2021广东惠州）我国首个火星探测器“天问一号”已于2021年5月15日成功着陆火星，假设火星是质量分布均匀的球体，其半径为R，其自转周期为T，引力常量为G，则（）A火星密度为B火星第一宇宙速度为C一个质量为m的物体分别静止在火星两极和赤道时对表面的压力差值为D火星赤道表面重力加

12、速度为参考答案1D【详解】由万有引力提供向心力解得空间站的线速度空间站在轨道上通过的弧长故D正确。故选D。2A【详解】物体在星球表面竖直向上加速，根据牛顿第二定律有变形得则图线的斜率表示物体的质量，则有，故当时，拉力等于物体的重力，则有、则重力加速度之比为根据物体在星球表面上，万有引力等于重力，则有又联立解得故故选A。3D【详解】A第一宇宙速度是人造卫星的最大环绕速度，所以海洋卫星a的运行速度小于第一宇宙速度。故A错误；B由机械能表达式，可得虽然两颗卫星的高度和线速度大小相等，但质量关系不明确，所以二者的机械能不一定相等。故B错误；C海洋卫星a在降低轨道的过程中需要外力对其做负功，所以海洋卫星

13、a的机械能将减小。故C错误；D若海洋卫星a和海洋卫星b反向运行，设下一次相距最近经过时间t，则有解得故D正确。故选D。4B【详解】A图甲，斜向上喷出的水到径迹最高点时的速度不为零，速度沿水平方向，A错误；B图乙，航天员在天宫二号上展示的水球因为处于完全失重状态对球内的气泡无浮力作用，B正确；C图丙，一艘炮舰沿河由西向东行驶，如果射击方向应直接对准目标，由于炮弹具有向东和向北两个速度，炮弹一定落在目标的东侧，C错误；D图丁，有些火星的轨迹不是直线，是因为微粒的重力较大，所以轨迹向下弯曲，这些微粒仍然是沿砂轮的切线方向飞出的，D错误。故选B。5B【详解】A“神舟十三号”与“天和”核心舱绕地球做匀速

14、圆周运动，具有向心加速度，所以二者均不是平衡状态，故A错误；B在地球表面绕地球做匀速圆周运动的物体，根据万有引力提供向心力有而对“神舟十二号”与“天和”核心舱有由于rR所以ag9.8m/s2故B正确；C地球同步卫星的周期为24h，根据开普勒第三定律有由于rr同，所以运行周期均小于24h，故C错误；D神舟十三号要与空间站对接，需要在低轨道加速，做离心运动，不能在同一轨道加速，故D错误。故选B。6C【详解】根据曲率圆的定义分析，在B点时，万有引力提供向心力解得曲率半径根据椭圆的对称性可知，在C点处，曲率半径也为RB，根据万有引力提供向心力解得行星通过C点处的速率故选C。7B【详解】A由知向心加速度

15、“神州十二号”和“空间站”在对接后，处于统一轨道，即相同，故他们的向心加速度大小相等，A错误；B由可求得地球的质量，但不能求得空间站的质量，B正确；C由可得第一宇宙速度为为地球半径。“神舟十二号”运行轨道半径大于，故线速度小于第一宇宙速度，C错误；D由知离地高度越大，周期越大。同步卫星的轨道高度为3.6万千米，“神舟十二号”的轨道高度为400千米，因此“神舟十二号”的周期小于24小时，D错误。故选B。8D【详解】设飞船绕X星球做圆周运动的半径为r，则解得飞船做圆周运动的角速度由解得故选D。9A【详解】ABD双星绕连线上的一点做匀速圆周运动，其角速度相同，周期相同，两者之间的万有引力提供向心力，

16、有FmA2rAmB2rB所以mAmB21BD错误，A正确；C由vr可知，线速度大小之比vAvB12C错误。故选A。10D【详解】A“神舟十三号”在地球引力范围内运动，发射速度小于第二宇宙速度，选项A错误；B“天和”核心舱离地面有一定的高度，环绕速度小于第一宇宙速度，选项B错误；C一天可以看到16次日出日落，则周期约为90分钟，“天和”核心舱绕地球做圆周运动的周期约为同步卫星周期的，选项C错误；D据开普勒第三定律知“天和”核心舱离地面的高度比北斗同步卫星低，根据解得所以“天和”核心舱的向心加速度比北斗同步卫星的大，选项D正确。故选D。11D【详解】飞船在t时间内的加速度所以飞船的质量绕星球做匀速

17、圆周运动时，万有引力提供向心力又，整理得故D正确，ABC错误。故D正确。12D【详解】AB由公式可得由变轨运动特征可知故四个速度的大小关系为AB错误；CD由公式可得由公式可得故C错误，D正确。故选D。13A【详解】航天站可视为近地卫星，则轨道半径近似等于地球半径R，则解得因轨道半径略大于地球半径，可知周期略大于1.4h，故选A。14A【详解】由万有引力提供向心力解得故A正确。故选A。15B【详解】AB一位宇航员在某星球上能用比地球上小得多的力搬起石头，说明某星球的重力加速度小于地球的重力加速度，在星球表面上有，根据又解得由于这个星球与地球的密度大小关系不知道，故无法知道两星球的半径大小，故A错

18、误，B正确；C在地球上和在某星球上将同一拉力器拉至相同长度时拉力器的弹力相同，则宇航员用力相同，与重力加速度无关，故C错误；D在星球表面上空有，根据万有引力提供向心力在星球表面上有，根据联立解得由于不知道两星球的半径大小，故两星球的第一宇宙速度大小无法比较，故D错误。故选B。16C【详解】A根据题干已知条件，无法求出火星的质量，故无法计算火星的密度，若要求火星质量，还需补充火星半径，A错误；B为火星自转线速度，不是火星的第一宇宙速度，B错误；C设火星质量为M，物体在两极时所受重力大小等于万有引力，则其对地面压力大小为 ，物体在赤道时所受重力大小等于万有引力减去向心力，则其对地面压力大小为，故二者压力差值为，C正确；D 为火星赤道表面物体向心加速度，不是火星赤道表面重力加速度，D错误。故选C。