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1、新高考物理质检模拟试题解析汇编万有引力与航天1、我国计划2020年发射火星探测器，实现火星的环绕、着陆和巡视探测已知火星和地球绕太阳公转的轨道都可近似为圆轨道，火星公转轨道半径约为地球公转轨道半径的，火星的半径约为地球半径的，火星的质量约为地球质量的，以下说法正确的是( )A. 火星的公转周期比地球小B. 火星的公转速度比地球大C. 探测器在火星表面时所受火星引力比在地球表面时所受地球引力小D. 探测器环绕火星表面运行的速度比环绕地球表面运行的速度大2、2018年12月8日中国在西昌卫星发射中心成功发射了嫦娥四号探测器,经过地月转移飞行,按计划顺利完成近月制动,进入环月椭圆轨道,然后实施近月制
2、动,顺利完成“太空刹车”,被月球捕获,进入距月球表面约100km的环月圆形轨道,准备登录月球背面。如图所示,则关于嫦娥四号在环月椭圆轨道和环月圆形轨道运行的说法正确的是( )A.在环月椭圆轨道运行时,A点速度小于B点速度B.由环月椭圆轨道进入环月圆形轨道应该在A点加速C.在环月椭圆轨道和环月圆形轨道上通过A点的加速度相等D.在环月椭圆轨道运行的周期比环月圆形轨道的周期小3、2019年1月3日,“嫦娥四号”成功软着陆在月球背面,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。若“嫦娥四号”在着月前绕月球沿椭圆轨道顺时针运动,如图所示,A为近月点,B为远月点,
3、C,D为轨道短轴的两个端点。只考虑月球对“嫦娥四号”的作用,则“嫦娥四号”( )A.在A点时受到的万有引力最小B.在B点的运动速率最大C.在从A点到C点的运动过程中,月球对其不做功D.在从B点到D点的运动过程中,动能逐渐变大4、2018年12月我国成功发射嫦娥四号探测器.2019年1月嫦娥四号成功落月，我国探月工程四期和深空探测工程全面拉开序幕。假设探测器仅在月球引力作用下，在月球表面附近做匀速圆周运动.可以近似认为探测器的轨道半径等于月球半径。已知该探测器的周期为T.万有引力常量为G。根据这些信息可以计算出下面哪个物理量( )A. 月球的质量B. 月球的平均密度C. 该探测器的加速度D. 该
4、探测器的运行速率5、2017 年8月12日,“墨子号”取得最新成果国际上首次成功实现千公里级的星地双向量子通信,为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了坚实的科学和技术基础,至此,“墨子号”量子卫星提前、圆满地完成了预先设定的全部三大科学目标.假设“墨子号”绕地球做匀速圆周运动,监测系统测得“墨子号”在经过小于运行周期的时间t内运行的弧长为s,其与地心连线扫过的角度为(弧度),引力常量为G,则( )A.“墨子号”运行的角速度为B.“墨子号”的轨道半径为C.地球的质量为M=D.“墨子号”绕地球运行的向心加速度为6、宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统,通常可忽略其他星体对它
5、们的引力作用.设四星系统中每个星体的质量均为,半径均为,四颗星稳定分布在边长为的正方形的四个顶点上.已知引力常量为.关于四星系统,下列说法错误的是( )A.四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动B.四颗星的轨道半径均为C.四颗星表面的重力加速度均为D.四颗星的周期均为7、我国自主研制的“嫦娥三号”,携带“玉兔”月球车已于2013年12月2日1时30分在西昌卫星发射中心发射升空,落月点有一个富有诗意的名字“广寒宫”。若已知月球质量为,半径为,引力常量为,以下说法正确的是( )A.若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星,则最大运行速度为B.若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星,则最小周期
6、为C.若在月球上以较小的初速度竖直上抛一个物体,则物体上升的最大高度为D.若在月球上以较小的初速度竖直上抛一个物体,则物体从抛出到落回抛出点所用时间为8、很多国家发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆形轨道1运行,然后在点点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后在点再次点火,将卫星送入同步圆形轨道3运行.已知轨道1、2相切于点,轨道2、3相切于点.若只考虑地球对卫星的引力作用,则卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,下列说法正确的是( )A.若卫星在1、2、3轨道上正常运行时的周期分别为、,则有B.卫星沿轨道2由点运行到点时引力做负功,卫星与地球组成的系统机械能守恒C.根据公式可知,卫星在轨道3上的
7、运行速度大于在轨道1上的运行速度D.根据可知,卫星在轨道2上任意位置的速度都小于在轨道1上的运行速度9、2018年6月14日11时06分,探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成功实施轨道捕获控制,进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道,成为世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。地月L2是个“有趣”的位置,在这里中继星绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期相同。下列说法正确的是( )A.鹊桥中继星绕地球转动的角速度比月球绕地球角速度大B.鹊桥中继星绕地球转动的线速度比月球绕地球线速度大C.鹊桥中继星绕地球转动的向心加速度比月球绕地球转动的向心加速度小D.鹊桥中继星
8、绕地球转动的周期比地球的同步卫星周期长10、人类将在2023年登陆火星,己知人造卫星A绕火星做匀速圆周所能达到的最大速度为v,最小周期为T。现有人造卫星B绕火星做匀速圆用运动,运行半径是火星半径的n倍。引力常量为G,则A.火星的半径为( )A.火星的半径为B.火星的质量为C.火星的密度为D.卫星B的运行速度为11、下表是一些有关火星和地球的数据,利用万有引力常量G和表中选择的一些信息可以完成的估算是( )信息序号 信息内容 地球一年约365天地表重力加速度约为9.8m/s2火星的公转周期为687天日地距离大约是1.5亿km地球半径约6400kmA.选择可以估算地球质量B.选择可以估算太阳的密度
9、C.选择可以估算火星公转的线速度D.选择可以估算太阳对地球的吸引力12、如图所示，设地球半径为R，假设某地球卫星在距地球表面高度为h的圆形轨道上做匀速圆周运动，运行周期为T，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的近地点B时，再次点火进入近地轨道绕地做匀速圆周运动，引力常量为G，不考虑其他星球的影响，则下列说法正确的是( )A.地球的质量可表示为B.该卫星在轨道上B点的速率大于在轨道上A点的速率C.卫星在圆轨道和圆轨道上做圆周运动时，轨道上动能小，引力势能大，机械能小D.卫星从远地点A向近地点B运动的过程中，加速度变小13、阅读如下资料,并根据资料中有关信息回答问题。以下是地球和太阳的
10、有关数据平均半径R地=6.371103kmR日=110R地 质量M地 M日=333000M地 平均密度地 自转周期1天赤道附近26天,两极附近大于30天已知物体绕地球表面做匀速圆周运动的速度为v=7.9km/s,引力常量G=6.6710-11m3kg-1s-2,真空中的光速c=3108ms-1;大约200年前法国数学家兼天文学家拉普拉斯曾预言一个密度如地球,直径为太阳250倍的发光星体由于其引力作用将不允许任何光线离开它,其逃逸速度大于真空中的光速(逃逸速度为第一宇宙速度的倍),这一奇怪的星体就叫黑洞。在下列问题中,把星体(包括黑洞)看成是一个质量分布均匀的球体。(1)(2)的计算结果用科学计
11、数法表达,且保留一位有效数字;(3)的推导结论用字母表达)1.试估算地球的质量;2.试估算太阳表面的重力加速度;3.已知某星体演变为黑洞时的质量为M,求该星体演变为黑洞时的临界半径R。14、我国首次执行载人航天飞行的“神舟”六号飞船于2005年10月12日在中国酒泉卫星发射中心发射升空,由“长征2F”运载火箭将飞船送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上.近地点A距地面高度为h1.实施变轨后,进入预定圆轨道,如图所示.在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,之后返回.已知引力常量为G,地球表面重力加速度为g,地球半径为R,求:1.预定圆轨道距地面的高度为多大?2.飞船在近地点A的加速度为多大?15
12、“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心发射升空,准确进人预定轨道。随后,“嫦娥一号”经过变轨和制动成功进入环月轨道。 如图所示,阴影部分表示月球,设想卫星在圆形轨道上做匀速圆周运动,在圆轨道上飞行n圈所用时间为t,到达A点时经过短暂的点火变速,进人椭圆轨道,在到达轨道近月B点时再次点火变速,进入近月圆形轨道(轨道半径近似为月球半径),而后卫星在轨道上绕月球做匀速圆周运动,在圆轨道上飞行n圈所用时间为,不考虑其他星体对卫星的影响。1.求月球的平均密度。2.求卫星从轨道上远月点A运动至近月点B所用的时间。3.如果在、轨道上有两颗卫星,它们绕月球飞行方向相同,某时刻两卫星相距最近(两卫星在月球球心的同侧,且
13、两卫星与月球球心在同一直线上),则经过多长时间,它们又会相距最近? 1答案及解析：答案：C解析：A根据开普勒第三定律可知，火星公转轨道半径大于地球公转轨道半径，则火星的公转周期比地球大，选项A错误；B根据可知，火星的公转速度比地球小，选项B错误；C根据，则，则探测器在火星表面时所受火星引力比在地球表面时所受地球引力小，选项C正确；D根据 ，则探测器环绕火星表面运行的速度比环绕地球表面运行的速度小，选项D错误； 2答案及解析：答案：C解析：A、近月点速度大,远月点速度小,则A错误B、由环月椭圆轨道进入环月圆形轨道应该在A点应减速,因要由离心运动变为圆周运动,速度要变小,则B错误C、在同一点万有引
14、力产生加速度,加速度相等,则C正确D、由开普勒第三定律可知轨道大的周期大,则D错误故选:C。 3答案及解析：答案：D解析： 4答案及解析：答案：B解析：根据，由于月球的半径R未知，则不能求解月球的质量M，选项A错误；，解得，则选项B正确；根据可知，不能求解该探测器的加速度，选项C错误；根据可知，不能求解该探测器的运行速率，选项D错误；故选B. 5答案及解析：答案：C解析：“墨子号”做圆周运动的线速度v= ,角速度=,又v=R,或由s=R,“墨子号”做圆周运动的半径R=,选项A、B均错误;由G=m2R得,地球的质量M=,选项C正确;卫星环绕地球的向心加速度an=2R=,选项D错误。故选C. 6答案及解析：答案：B解析：星体在其他三个星体的万有引力作用下,合力方向指向对角线的交点,围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动,由几何知识可知轨道半径均为,因而A项正确,B项错误;在星体表面,有,即,C项正确;由于万有引力的合力提供向心力,有,解得,故D项正确. 7答案及解析：答案：C解析：根据万有引力提供向心力, 得: 当轨道半径取月球半径时,卫星的最大运行速度为,卫星的最小周期为,A、B错误;已知月球质量为,半径为.引力常量为,忽略月球自转的影响,根据万有引力等于重力: 在月球上以初速度竖直上抛一个物体,物体上升的最大高度 由
