2023届高考物理备考一轮总复习——万有引力与航天综合复习卷 WORD版含解析.docx

1、2023届高中物理高考备考一轮总复习万有引力与航天综合复习卷一、单选题（共7题）1发现万有引力定律的科学家是（）A牛顿B开普勒C卡文迪什D哥白尼2某人造地球卫星在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动。已知地球质量为M，地球半径为R，卫星质量为m，引力常量为G。则卫星在圆形轨道上运行时（）A线速度大小B线速度大小C角速度大小D角速度大小3关于地球同步卫星，下列说法正确的是（）A某颗地球同步卫星可能始终在北京的正上方B不同的地球同步卫星，距离地面的高度可能不同C所有的地球同步卫星的向心加速度的大小一定相等D所有的地球同步卫星所受的万有引力大小一定相等4下列说法错误的是（）A托勒密提出“日

2、心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕B开普勒得出行星与太阳的连线在相同的时间扫过的面积相等C牛顿万有引力定律揭示了自然界物体之间普遍存在着一种基本相互作用：引力作用D卡文迪许用实验的方法测出了引力常数52016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（）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/sC“碳卫星”的发射速度大于11.2km/sD可算出地球质量为6北京时间2021年6月17日9时22分，搭载神舟十

3、二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空，采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱（船）组合体，已知组合体离地面的距离约为400km，下列说法正确的是（）A组合体的运行速率大于7.9km/sB组合体的向心加速度大于9.8m/s2C组合体的运行周期大于地球同步卫星的周期D组合体的运行速率大于地球同步卫星的速率7我国火星探测器“天问一号”于2021年5月17日8时，实施第四次近火制动，进入周期为8.2h的“中继通信”轨道，已知火星质量为，引力常量。如果“中继通信”轨道近

4、似为圆形轨道，则该轨道半径约为（）ABCD二、多选题（共5题）82020年7月23日12时4，长征五号遥四运载火箭将“天问一号”探测器在文昌航天发射场成功发射，经过9个多月，超4.75亿公里路程，于2021年5月15日8时20分成功着陆火星。火星是太阳系八大行星之一，假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知火星到太阳的距离大于地球到太阳的距离，下列说法正确的是（）A探测器的发射速度应大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度B探测器的发射速度应大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度C火星公转的线速度大于地球公转的线速度D火星公转的加速度小干地球公转的加速度9地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的7倍，地球

5、半径R=6 400 km，地球大气层的厚度约为地球半径的一半。研究表明，并不是所有行星都能有同步卫星，如果行星自转太快，就可能不会有同步卫星而且卫星不能在大气层内飞行。根据上述条件，在地球质量和半径都不变的前提下，下列哪些情况中地球不会有同步卫星（重力加速度取g=10 m/s2）（）A大气层厚度不变，地球自转周期减小到小时B大气层厚度不变，地球自转周期减小到3小时C大气层厚度增加到6.6倍地球半径，地球自转周期不变D大气层厚度增加到2.5倍地球半径，地球自转周期减小到6小时102020年6月23日9时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗

6、三号最后一颗全球组网卫星。假设卫星在离地面高为的圆轨道上绕地球运动，地球的质量为，半径为，卫星的质量为，万有引力常量为。则下列选项中正确的是（）A卫星受到地球的引力为B卫星受到地球的引力为C卫星在轨运行速度大于第一宇宙速度D卫星在轨运行速度小于第一宇宙速度11如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地轨道1，然后经点火使其在椭圆轨道2上运行，最后再次点火将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于A点，轨道2、3相切于B点。则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时，下列说法中正确的是（）A卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B卫星在轨道3上经B点的速率大于在轨道2上经B点的速率C卫星在轨道2

7、上运行时经过B点时的速率小于在轨道1上的速率D卫星在轨道2上运行时，经过A点的加速度大于在轨道1上经过A点时的加速度122019年11月5日我国成功发射第49颗北斗导航卫星，标志着北斗三号系统3颗地球同步轨道卫星全部发射完毕。人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道的A点先变轨到椭圆轨道，然后在B点变轨进入地球同步轨道，则（）A卫星在同步轨道上的运行速度小于7.9km/sB卫星在轨道稳定运行时，经过A点时的速率比过B点时小C若卫星在、轨道上运行的周期分别为T1、T2、T3，则T1T2T3D现欲将卫星由轨道变轨进入轨道，则需在B点通过点火加速来实

8、现三、解答题（共4题）13随着“嫦娥”系列成功奔月和回收，我国宇航员登月步伐将进一步加快。假设宇航员驾驶宇宙飞船到达月球，他在月球表面做了一个实验：在离月球表面高度为处，将一小球以初速度水平抛出，测得水平射程为。已知月球的半径为，万有引力常量为。不考虑月球自转的影响。求：（1）月球表面的重力加速度大小；（2）月球的质量；（3）月球的第一宇宙速度。14 空间站是一种在近地轨道长时间运行，可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。如图所示，某空间站在轨道半径为R的近地圆轨道上围绕地球运行，一宇宙飞船与空间站对接检修后再与空间站分离，分离时宇宙飞船依靠自身动力装置在很短的距离内加速，进入椭圆轨

9、道运行。已知椭圆轨道的远地点到地球球心的距离为3.5R，地球质量为M，万有引力常量为G，求：（1）空间站围绕地球运行的周期；（2）分离后，飞船在椭圆轨道上至少运动多长时间才有机会和空间站进行第二次对接?15我国在 2018 年 12 月 8 日发射的“嫦娥四号”测控器在被月球捕获、落月过程中，其中一阶段在绕月的圆轨道上做匀速圆周运动，若“嫦娥四号”在环月圆轨道绕行 n 圈所用时间为 t，如图所示。已知月球半径为 R，月球表面处重力加速度为 g 月，引力常量为 G。试求： （1）月球的质量 M； （2）“嫦娥四号”环绕月球的轨道半径 r。 16宇宙中有一星球，其半径为R，自转周期为T，引力常量为

10、G，该天体的质量为M。若一宇航员来到位于赤道的一斜坡前，将一小球自斜坡底端正上方的O点以初速度v0水平抛出，如图所示，小球垂直击中了斜坡，落点为P点，求（1）该星球赤道地面处的重力加速度g1；（2）则P点距水平地面的高度h。参考答案1A【详解】发现万有引力定律的科学家是牛顿。故选A。2B【详解】根据可得线速度大小角速度大小故选B。3C【详解】A某颗地球同步卫星只能定点在赤道上空，不可能始终在北京的正上方，选项A错误；B根据可知，所有的同步卫星的周期都相同，则轨道半径相同，即不同的地球同步卫星，距离地面的高度一定相同，选项B错误；C根据可知，所有的地球同步卫星的轨道半径和周期都相同，则向心加速度

11、的大小一定相等，选项C正确；D所有的地球同步卫星的质量不一定相同，则所受的万有引力大小不一定相等，选项D错误。故选C。4A【详解】A哥白尼提出“日心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕。故A错误，符合题意；B开普勒得出行星行星运动的三大定律，得到行星与太阳的连线在相同的时间扫过的面积相等-开普勒第二定律。故B正确，不符合题意；C牛顿发现了万有引力定律，揭示了自然界物体之间普遍存在着一种基本相互作用：引力作用。故C正确，不符合题意；D卡文迪许用扭秤实验测出了引力常数。故D正确，不符合题意。故选A。5D【详解】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，

12、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m解得地球质量MD正确。故选D。6D【详解】A由题意可知，万有引力提供向心力，根据公式有即已知组合体离地面的距离约为400km，故可得运行轨道半径大于地球的半径，则组合体的运行速率小于7.9km/s，A错误；B由题意可知，万有引力提供向心力，根据公式有即已知组合体

13、离地面的距离约为400km，故可得运行轨道半径大于地球的半径，则组合体的向心加速度小于9.8m/s2，B错误；C由题意可知，万有引力提供向心力，根据公式有即已知组合体离地面的距离约为400km，比同步卫星距离地面的距离要小，故组合体的运行周期小于地球同步卫星的周期，C错误；D由题意可知，万有引力提供向心力，根据公式有即已知组合体离地面的距离约为400km，比同步卫星距离地面的距离要小，故组合体的运行速率期大于地球同步卫星的运行速率，D正确。故选D。7C【详解】由万有引力提供向心力则解得故C正确。故选C。8BD【详解】AB探测器要发射到火星，则需要逃逸出地球的引力场，由于火星在太阳的引力场中，所

14、以探测器的发射速度应大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，故B正确，A错误；CD根据万有引力提供向心力，则有可得由于火星的轨道半径大于地球轨道半径，则火星公转的线速度小于地球公转的线速度，火星公转的加速度小干地球公转的加速度，故D正确，C错误。故选BD。9CD【详解】根据万有引力提供卫星的向心力可得：解得卫星的周期对地球同步卫星有 r=7R，所以AB若大气层厚度不变，卫星的最小轨道半径其对应的地球同步卫星的最小周期为所以大气层厚度不变，要保留同步卫星的话，地球自转周期最多减小到2.4小时，才能保留同步卫星，故A B错误；C大气层厚度增加到6.6倍地球半径，即轨道半径为 r=R+6.6R=7.6R

15、7R若地球自转周期不变，此时地球同步卫星处在大气层内部，不能存留，故C正确；D大气层厚度增加到2.5倍地球半径，此时地球同步卫星的轨道半径最小为 r=R+2.5R=3.5R其对应的地球同步卫星的最小周期为地球自转周期做多减小到8小时，才能保留同步卫星，故D正确。故选CD。10BD【详解】AB由万有引力公式得卫星受到地球得引力为故B正确，A错误；CD第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度，所以卫星在轨道运行的速度小于第一宇宙速度，故D正确，C错误。故选BD。11BC【详解】A根据高轨低速，卫星在轨道3上的速率小于于在轨道1上的速率，故A错误；B由轨道2进入轨道3需要点火加速，所以卫星在轨道

16、3上经B点的速率大于在轨道2上经B点的速率，故B正确；C根据高轨低速，卫星在轨道2上运行时经过B点时的速率小于在轨道1上的速率，故C正确；D卫星在轨道2上运行时，经过A点是万有引力产生的加速度，在轨道1上经过A点时的加速度也是万有引力产生的，两个轨道的A点卫星受到的万有引力相同，故加速度相同，故D错误。故选BC。12ACD【详解】A由万有引力提供向心力有得则轨道半径越大，线速度越小，卫星在同步轨道上的运行速度小于7.9km/s，故A正确；B由开普勒第二定律可知近地点速度快，远地点速度慢，故B错误；C由开普勒第三定律可知轨道大的周期大，故C正确；D卫星由轨道变轨进入轨道，是由向心运动变为圆周运动

17、，则需在B点通过点火加速来实现，故D正确。故选ACD。13（1）；（2）；（3）【详解】（1）在月球上水平抛出小球，在竖直方向有水平方向有联立解得（2）在月球表面忽略月球自转，万有引力等于重力，即解得（3）对贴近月球表面附近的卫星，万有引力提供向心力，则有解得月球的第一宇宙速度14（1） ；（2）【详解】(1)设空间站在轨道 I上运行周期为T1，万有引力提供空间站做圆周运动的向心力，则：解得(2) 航天飞船所在椭圆轨道的半长轴：设航天飞船在轨道 II上运动的周期为T2，由开普勒第三定律：解得要完成对接，飞船和空间站须同时到达椭圆轨道的近地点，故所需时间：t=27T1解得：15（1）；（2）【详解】（1）月球表面处引力等于重力 得（2）“嫦娥四号”做匀速圆周运动， 有 周期 解得16（1）；（2）【详解】（1）星球的自转角速度根据圆周运动性质，可得因此可得赤道地面处的重力加速度为（2）设斜面的倾角为，则根据位移关系有根据速度关系有根据平抛规律有代入得代入第一问结果可得