《专题06万有引力定律与航天-三年（2018-2020）高考真题物理分类汇编（有解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题06万有引力定律与航天-三年（2018-2020）高考真题物理分类汇编（有解析）（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 专题专题 06万有引力定律与航天万有引力定律与航天 1.（2020新课标卷）火星的质量约为地球质量的 1 10 ，半径约为地球半径的 1 2 ，则同一物体在火星表面与在 地球表面受到的引力的比值约为（） A. 0.2B. 0.4C. 2.0D. 2.5 2.（2020新课标卷）若一均匀球形星体的密度为，引力常量为 G，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动 的卫星的周期是（） A. 3 G B. 4 G C. 1 3G D. 1 4G 3. （2020新课标卷）“嫦娥四号”探测器于 2019 年 1 月在月球背面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某段 时间可认为绕月做匀速圆周运动，圆周半径为月球半
2、径的 K 倍。已知地球半径 R 是月球半径的 P 倍，地 球质量是月球质量的 Q 倍，地球表面重力加速度大小为 g。则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为 （） A. RKg QP B. RPKg Q C. RQg KP D. RPg QK 4. （2020江苏卷）甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的 2 倍。下列 应用公式进行的推论正确的有（） A. 由vgR可知，甲的速度是乙的 2倍 B. 由 2 ar可知，甲的向心加速度是乙的 2 倍 C. 由 2 Mm FG r 可知，甲的向心力是乙的 1 4 D. 由 3 2 r k T 可知，甲的周期是乙的2 2倍 5
3、. （2020山东卷）我国将在今年择机执行“天问 1 号”火星探测任务。质量为 m 的着陆器在着陆火星前，会 在火星表面附近经历一个时长为 t0、速度由 v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的 0.1 倍，半 径约为地球的 0.5 倍，地球表面的重力加速度大小为 g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个 竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（） A. 0 0 0.4 v mg t B. 0 0 0.4 + v mg t C. 0 0 0.2 v mg t D. 0 0 0.2 + v mg t 2 6. （2020天津卷）北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的
4、收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径 约为地球半径的 7 倍。与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星（） A. 周期大B. 线速度大C. 角速度大D. 加速度大 7. （2020浙江卷）火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆 周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为 32，则火星与地球绕太阳运动的（） A. 轨道周长之比为 23 B. 线速度大小之比为 3:2 C. 角速度大小之比为2 2 :3 3 D. 向心加速度大小之比为 94 8（2019新课标全国卷）在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静 止向下运动，物
5、体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的 弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其ax关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。 已知星球M的半径是星球N的3倍，则 AM与N的密度相等 BQ的质量是P的3倍 CQ下落过程中的最大动能是P的4倍 DQ下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍 3 9（2019新课标全国卷）2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔向”月球 的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图像 是 10（2019新课标全国卷）金星、地球和火星绕太阳的公转均可视
6、为匀速圆周运动，它们的向心加速度 大小分别为 a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为 v金、v地、v火。已知它们的轨道半径 R金R地 a地a火Ba火a地a金 Cv地v火v金Dv火v地v金 11 （2019北京卷） 2019年5月17日， 我国成功发射第45颗北斗导航卫星， 该卫星属于地球静止轨道卫星（同 步卫星）。该卫星 A入轨后可以位于北京正上方 B入轨后的速度大于第一宇宙速度 C发射速度大于第二宇宙速度 D若发射到近地圆轨道所需能量较少 12 （2019天津卷） 2018 年 12 月 8 日， 肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射， “实 现人类航天器首次在月球背
7、面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为 R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探 测器的 A周期为 23 4 r GM B动能为 2 GMm R 4 C角速度为 3 Gm r D向心加速度为 2 GM R 13（2019江苏卷）1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨 道绕地球运动如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地 球质量为M，引力常量为G。则 A 121 , GM vv v r B 121 , GM vv v r C 121 ,
8、GM vv v r D 121 , GM vv v r 14（2019浙江选考）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（其它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。则宇宙飞船和星球的质量分别是 A F v t ， 2 v R G B F v t ， 3 2 v T G C F t v ， 2 v
9、R G D F t v ， 3 2 v T G 15（2018江苏卷）我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。今年 5 月 9 日发射的“高分五号” 轨道高度约为 705 km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为 36 000 km，它们都绕地球做圆周运动。 与“高分四号冶相比，下列物理量中“高分五号”较小的是 5 A周期 B角速度 C线速度 D向心加速度 16（2018北京卷）若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地 距离约为地球半径 60 倍的情况下，需要验证 A地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的 1/602 B月球公转的加速度约为苹果落向
10、地面加速度的 1/602 C自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的 1/6 D苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的 1/60 17（2018新课标全国 II 卷） 2018 年 2 月， 我国 500 m 口径射电望远镜 （天眼） 发现毫秒脉冲星“J0318+0253”， 其自转周期 T=5.19 ms， 假设星体为质量均匀分布的球体， 已知万有引力常量为 1122 6.67 10N m / kg 。 以周期 T 稳定自转的星体的密度最小值约 A 93 5 10 kg / mB 123 5 10 kg / m C 153 5 10 kg / mD 183 5 10 kg / m 18（2
11、018新课标全国 III 卷）为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星 P，其轨道半径约为地球半 径的 16 倍；另一地球卫星 Q 的轨道半径约为地球半径的 4 倍。P 与 Q 的周期之比约为 A2:1B4:1C8:1D16:1 19（2018浙江选考）土星最大的卫星叫“泰坦”（如图），每 16 天绕土星一周，其公转轨道半径约为 6 1.2 10 km，已知引力常量 1122 6.67 10N m /kgG ，则土星的质量约为 A 17 5 10kgB 26 5 10kg C 33 7 10kgD 36 4 10kg 20（2018天津卷）2018 年 2 月 2 日，我国成功将电磁监测试
12、验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为 6 世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。通过观测可以得到卫星绕地球运动 的周期，并已知地球的半径和地球表面的重力加速度。若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动， 且不考虑地球自转的影响，根据以上数据可以计算出卫星的 A密度B向心力的大小C离地高度D线速度的大小 21（2018新课标全国 I 卷）2017 年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们 复原的过程，在两颗中子星合并前约 100 s 时，它们相距约 400 km，绕二者连线上的某点每秒转动 12 圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、
13、万有引力常量并利用牛顿力学知识， 可以估算出这一时刻两颗中子星 A质量之积 B质量之和 C速率之和 D各自的自转角速度 7 专题专题 06万有引力定律与航天万有引力定律与航天 1. （2020新课标卷）火星的质量约为地球质量的 1 10 ，半径约为地球半径的 1 2 ，则同一物体在火星表面 与在地球表面受到的引力的比值约为（） A. 0.2B. 0.4C. 2.0D. 2.5 【答案】B 【解析】设物体质量为 m，则在火星表面有 1 1 2 1 M m FG R = ，在地球表面有 2 2 2 2 M m FG R = ，由题意知有 1 2 1 10 M M = ， 1 2 1 2 R R ，
14、故联立以上公式可得 2 112 2 221 14 0.4 101 FM R FM R ，故选 B。 2. （2020新课标卷）若一均匀球形星体的密度为，引力常量为 G，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其 运动的卫星的周期是（） A. 3 G B. 4 G C. 1 3G D. 1 4G 【答案】A 【解析】卫星在星体表面附近绕其做圆周运动，则 2 22 4GMm mR RT p =， 3 4 3 VR， M V ，知卫 星该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期 3 T G 。 3. （2020新课标卷）“嫦娥四号”探测器于 2019 年 1 月在月球背面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某 段时间
15、可认为绕月做匀速圆周运动，圆周半径为月球半径的 K 倍。已知地球半径 R 是月球半径的 P 倍， 地球质量是月球质量的 Q 倍，地球表面重力加速度大小为 g。则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为 （） A. RKg QP B. RPKg Q C. RQg KP D. RPg QK 【答案】D 【解析】假设在地球表面和月球表面上分别放置质量为m和 0 m的两个物体，则在地球和月球表面处， 8 分别有 2 Mm Gmg R ， 0 02 M m Q Gm g R P ，解得 2 P gg Q ，设嫦娥四号卫星的质量为 1 m，根据万有引 力提供向心力得 12 12 M m vQ Gm R R K
16、 K P P ，解得 RPg v QK ，故选 D。 4. （2020江苏卷）甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的 2 倍。下列 应用公式进行的推论正确的有（） A. 由vgR可知，甲的速度是乙的 2倍 B. 由 2 ar可知，甲的向心加速度是乙的 2 倍 C. 由 2 Mm FG r 可知，甲的向心力是乙的 1 4 D. 由 3 2 r k T 可知，甲的周期是乙的2 2倍 【答案】CD 【解析】 卫星绕地球做圆周运动， 万有引力提供向心力， 则 22 2 22 4GMmmv Fmrmrma rrT 向 ， A因为在不同轨道上 g 是不一样的，故不能根据vgR得出甲乙速度的关系，卫星的运行线速 GM v r ，代入数据可得 2 = 2 vr vr 甲乙 乙甲 ，故 A 错误； B因为在不同轨道上两卫星的角速度不一样，故不能根据 2 ar得出两卫星加速度的关系，卫星的 运行加速度 2 GM a r ，代入数据可得 2 2 1 = 4 ar ar 甲乙 乙甲
