（新课标）2020高考物理一轮复习课时作业20万有引力与航天（二）（含解析）新人教版.docx

万有引力与航天一、选择题1(2018潮州模拟)北京中心位于北纬3954，东经11623.有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，每天上午同一时间在北京中心正上方对北京拍照进行环境监测则()A该卫星是地球同步卫星B该卫星轨道平面与北纬3954所确定的平面共面C该卫星运行周期一定是地球自转周期的整数倍D地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍答案D解析A项，因同步卫星的轨道一定在赤道上方，则该卫星不是同步卫星则A项错误；B项，人造卫星的轨道平面一定过地心，则B项错误；C、D两项，因每天同一时刻在地球上方的同一位置，则地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍则C项错误，D项正确2(2018海南三模)若地球的半径不变，但质量和自转周期都变小，下来说法正确的是()A地球的近地卫星的周期将变大B地球的第一宇宙速度将变大C地球表面的重力加速度将变大D地球的同步卫星离地面的高度将变大答案A解析A项，根据周期公式T，地球的半径不变，质量减小，则近地卫星的运动周期会慢慢增大，故A项正确；B项，对于地球卫星，得v，地球的半径不变，质量减小，则卫星的第一宇宙速度将变小，故B项错误；C项，mgG，得gG，地球半径不变，地球的质量减小，则地球表面的重力加速度变小，故C项错误；D项，根据周期公式T，同步卫星的高度：hR，T0是地球的自转周期，地球的半径不变，质量减小，自转周期减小，所以同步卫星的高度一定减小，故D项错误3如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法中正确的是()A根据v可知，运行速度满足vAvBvCB运转角速度满足ABCC向心加速度满足aAaBaCD运动一周后，A最先回到图示位置答案C解析由Gm得，v，r大，则v小，故vAvBvC，A项错误；由Gm2r得，r大，则小，故ABC，B项错误；由Gma得，a，r大，则a小，故aAaBTBTC，因此运动一周后，C最先回到图示位置，D项错误4(2018威海二模)2017年9月29日，世界首条量子保密通讯干线与“墨子号”科学实验卫星进行天地链路，设“墨子号”卫星绕地球做匀速圆周运动，在时间t内通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为，已知引力常量为G.下列说法正确的是()A“墨子号”的运行周期为tB“墨子号”的离地高度为C“墨子号”的运行速度大于7.9 km/sD利用题中信息可计算出地球的质量为答案D解析A项，“墨子星”的线速度v，角速度，运行周期Tt，故A项错误；B项，轨道半径r，离地高度hrRR，故B项错误；C项，第一宇宙速度是最大运行速度，所以“墨子星”的运行速度小于7.9 km/s，故C项错误；D项，根据万有引力提供向心力，有Gm2r，得地球的质量M，故D项正确5(2018湖北模拟)某星球的质量是地球质量的4倍，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度的(忽略该星球与地球的自转)，该星球的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度的比值为()A11B21C12 D41答案A解析设地球质量M，某星球质量4M，设地球表面重力加速度为g，则星球表面的重力加速度是g；由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得：Gmg解得：4根据卫星在圆轨道上运行时的速度公式v分别代入地球和星球的各物理量，得：.6某星球的半径为R，在其表面上方高度为aR的位置，以初速度v0水平抛出一个金属小球，水平射程为bR，a、b均为数值极小的常数，则这个星球的第一宇宙速度为()A.v0 B.v0C.v0 D.v0答案A解析根据平抛运动射程公式有：xv0，得星球表面的重力加速度g，根据第一宇宙速度v代入数据得vv0，故A项正确，B、C、D三项错误7.a是地球赤道上一幢建筑，b是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面9.6106 m的卫星，c是地球同步卫星，某一时刻b、c刚好位于a的正上方(如图所示)，经48 h，a、b、c的大致位置是下列选项中的(取地球半径R6.4106 m，地球表面重力加速度g10 m/s2，)()答案B解析由于a物体和同步卫星c的周期都为24 h所以48 h后两物体又回到原位置，故A项错误；b是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面9.6106 m的卫星，根据万有引力提供向心力，得Gmr忽略地球自转，地面上物体的万有引力近似等于重力，有Gmg由式，解得b卫星运行的周期T2104 s，然后再算b卫星在48小时内运行的圈数n48 h/T，代入数据得n8.64圈，故选B项8.(2018蚌埠三模)如图是一次卫星发射过程，先将卫星发射进入绕地球的较低圆形轨道，然后在a点使卫星进入椭圆形的转移轨道，再在椭圆轨道的远地点b使卫星进入同步轨道，则下列说法正确的是()A卫星在轨道的速率小于卫星在轨道的速率B卫星在轨道的周期大于卫星在轨道的周期C卫星运动到轨道的a点时，需减速才可进入轨道D卫星运动到轨道的b点时，需加速才可进入轨道答案D解析A项，根据Gm得，v，知同步轨道的半径大于近地轨道的半径，则卫星在轨道的速率大于卫星在轨道的速率故A项错误；B项，根据开普勒第三定律，k可知，轨道半径或椭圆的半长轴越大的，周期越大，因此卫星在轨道的周期小于卫星在轨道的周期，故B项错误；C项，卫星从近地圆轨道上的a点需加速，使得万有引力小于需要的向心力，进入椭圆转移轨道，故C项错误；D项，卫星从轨道上的b点需加速，使得万有引力等于需要向心力，进入轨道.故D项正确9.(2018太原一模)我国即将展开深空探测，计划在2020年通过一次发射，实现火星环绕探测和软着陆巡视探测，已知太阳的质量为M，地球，火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径分别为R1和R2：速率分别为v1和v2：地球绕太阳的周期为T.当质量为m的探测器被发射到以地球轨道上的A点为近日点，火星轨道上的B点为远日点的轨道上围绕太阳运行时(如图)，只考虑太阳对探测器的作用，则()A探测器在A点加速度等于B探测器在B点的加速度为C探测地在B点的动能为mv22D探测器沿椭圆轨道从A飞行到B的时间为()T答案A解析A项，探测器在A点加速度与地球的加速度相等a1，故A项正确；B项，根据万有引力提供向心力可得ma2，探测器在B点的加速度为a2，故B项错误；C项，探测器由椭圆轨道变为火星轨道需要在B点加速，探测器在B点的速度小于v2，探测器在B点的动能小于mv22，故C项错误；D项，设探测器沿椭圆轨道的周期为T，由开普勒第三定律可得，解得T()T，探测器沿椭圆轨道从A飞行到B的时间为tAB()T，故D项错误10(2018四川模拟)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AOOB，则()A星球A的质量一定大于B的质量B星球A的角速度一定大于B的角速度C双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越大D双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大答案D解析A、B两项，双星系统中两颗恒星间距不变，角速度相等，B项错误；双星靠相互间的万有引力提供向心力，所以向心力相等，故：mArA2mBrB2，因为rBrA，所以mBmA，即B的质量一定大于A的质量，故A项错误；C、D两项，根据牛顿第二定律，有：GmArA()2，GmBrB()2，其中：rArBL，联立解得：T2，故双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小；双星的质量一定时，双星之间的距离L越大，其转动周期越大，故C项错误，D项正确11(2018淄博一模)宇航员乘坐宇宙飞船登上某星球，在该星球“北极”距星球表面附近h处自由释放一个小球，测得落地时间为t，已知该星球半径为R，自转周期为T，万有引力常量为G.下列说法正确的是()A该星球的第一宇宙速度为B该星球的平均密度为C宇宙飞船绕该星球做圆周运动的周期小于tD如果该星球存在一颗同步卫星，其距星球表面高度为答案B解析A项，是星球表面上的物体随星球自转的线速度，并不是星球的第一宇宙速度小球做自由落体运动时，由hgt2，得该星球表面的重力加速度g该星球的第一宇宙速度为v.故A项错误B项，在星球表面，mgG，即得M该星球的平均密度为结合g，解得，.故B项正确；C项，根据Gmr，飞船的运行周期：T2，飞船的最小半径为R，则周期最小值Tmin222t，所以宇宙飞船绕星球做圆周运动的周期应不小于t.故C项错误；D项，同步卫星：Gm(Rh)，高度hR，故D项错误12(2018南充模拟)某地面卫星接收站的纬度为(0)已知地球半径为R，重力加速度为g，自转周期为T.光速为c，则地球同步卫星发射的电磁波到该接收站的时间不小于()A.B.C.(其中r)D.(其中r)答案D解析根据万有引力提供向心力，有Gmr得：r；GMgR2联立解得：r地球同步卫星发射的电磁波到该接送站的最短路程为：s电磁波的传播速度为c故最短时间为：t(其中r)，故D项正确，A、B、C三项错误13(2018福州二模)有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行周期是地球近地卫星的2倍，卫星圆形轨道平面与地球赤道平面重合，卫星上有太阳能收集板可以把光能转化为电能，已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，忽略地球公转，此时太阳处于赤道平面上，近似认为太阳光是平行光，则卫星绕地球一周，太阳能收集板的工作时间为()A. B.C. D.答案C解析地球近地卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律：mgmRT2，此卫星运行周期是地球近地卫星的2倍，所以该卫星运行周期T4，由mr，mg，r2R.如图，当卫星在阴影区时不能接受阳光，据几何关系：AOBCOD，卫星绕地球一周，太阳能收集板工作时间为：tT.14(2018江西模拟)小型登月器连接在航天站上，一起绕月球做圆周运动，其轨道半径为月球半径的5倍，某时刻，航天站使登月器减速分离，登月器沿如图所示的椭圆轨道登月，在月球表面逗留一段时间完成科考工作后，经快速启动仍沿原椭圆轨道返回，当第一次回到分离点时恰与航天站对接，整个过程中航天站保持原轨道绕月运行(登月器减速登月及快速启动过程的时间可以忽略不计)已知月球表面的重力加速度为g，月球半径为R，不考虑月球自转的影响，则登月器可以在月球上停留的最短时间约为()A106 B64C102 D62答案A解析设登月器和航天站在轨道半径为5R的轨道上运行时的周期为T，因其绕月球作圆周运动，根据万有引力等于向心力，得Gmr，且r5R解之得T210在月球表面上，有Gmg则得GMgR2所以T10设登月器在椭圆轨道运行的周期是T1.对登月器和航天站依据开普勒第三定律分别有解得T16所以登月器可以在月球上停留的最短时间约为tTT1106.二、非选择题15我国发射的“嫦娥一号”卫星发射后首先进入绕地球运行的“停泊轨道”，通过加速再进入椭圆“过渡轨道”，该轨道离地心最近距离为L1，最远距离为L2，卫星快要到达月球时，依靠火箭的反向助推器减速，被月球引力“俘获”后，成为环月球卫星，最终在离月心距离L3的“绕月轨道”上飞行已知地球半径为R，月球半径为r，地球表面重力加速度为g，月球表面的重力加速度为g/6，求：(1)卫星在“停泊轨道”上运行的线速度；(2)卫星在“绕月轨道”