2023届高考一轮复习 专题五 万有引力与航天 配套检测卷2（含解析）

1、试卷第 =page 1 1页，共 =sectionpages 3 3页2023届高考一轮复习 专题五 万有引力与航天 配套检测卷2（含解析）一、单选题1空间站是一种在近地轨道（高度小于400 km，可看成圆轨道）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。下列说法正确的是（）A只需要知道空间站的周期就可以测出地球的质量B空间站的运行周期可能与月球绕地球运行的周期相差不大C空间站的运行周期一定小于地球自转周期D在空间站工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止22021年4月29日11时23分，中国空间站“天和”核心舱发射升空，准确进入预定轨道，任务取得成功。已知地球的质量为M、半

2、径为R，“天和”核心舱的质量为m，引力常量为G，“天和”核心舱围绕地球做半径为r的匀速圆周运动时，“天和”核心舱（）A向心加速度为B动能为C速度一定大于7.9km/sD不再受到重力作用3目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是（）A卫星的动能逐渐减少B由于地球引力做正功，引力势能一定增加C由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减少量4近日有关钓鱼岛的争端再起。有官员表示，若日本发射卫星失败落入钓鱼岛区域

3、，中国将根据国际有关协议将其拦截击落。如图所示，假设日本自A点发射运载火箭，在到达B点前已经失去动力，到达B点时的速度大小为vB、加速度大小为aB、重力势能为EpB,某卫星的运行圆轨道与曲线ABC相切于B点，卫星的环绕速度大小为v、向心加速度大小为a、重力势能为Ep，不计空气阻力，则（）AvB一定大于vBaB一定等于aCEpB一定等于EpDvB大于7.9 km/s5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们的引力作用设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上已知引力常量为G.关于宇宙四星系统，下列说法错

4、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6北斗卫星导航系统是由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止同步轨道卫星和3颗地球倾斜同步轨道卫星共30颗卫星组成.已知地球半径为R，表面重力加速度为g，两种地球同步卫星到地心的距离均为kR，中圆地球轨道卫星周期为同步卫星的一半，如图所示。有关倾斜地球同步轨道卫星A与中圆地球轨道卫星B，下列说法正确的是（）A中圆地球轨道卫星B加速度大小为B倾斜地球同步轨道卫星A与中圆地球轨道卫星B线速度大小之比为C某时刻两卫星相距最近，则再经12小时两卫星间距离为D中圆地球轨道卫星B的动能大

5、于倾斜地球同步轨道卫星A的动能7下列关于人造地球卫星与宇宙飞船的说法中，正确的是（）A如果知道人造地球卫星的轨道半径和它的周期，利用万有引力常量，就可以算出人造地球卫星的质量B两颗人造地球卫星，只要它们的绕行速率相等，不管它们的质量、形状差别有多大，它们的绕行半径和绕行周期都一定相同C原来在某一轨道上沿同一方向绕行的人造卫星一前一后，若要使后一卫星追上前一卫星并发生碰撞，只要将后者的速率增大一些即可D一只绕火星飞行的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出，并离开飞船，飞船因质量减小，所受万有引力减小，故飞行速度减小8北京时间2021年5月15日，在经历“黑色九分钟”后，中国首辆火星车“祝融号”与着陆器

6、成功登陆火星，这也意味着“天问一号”火星探测器已经实现了“绕”和“落”两项目标。火星可以看成半径为R的质量均匀球体，“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动一周的是时间为T，“祝融号”与着陆器总质量为m，假如登陆后运动到火星赤道静止时对水平地面压力大小为F，引力常量为G，下列说法正确的是（）A火星第一宇宙速度大小为B“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动的加速度小于“祝融号”与着陆静止在赤道上的加速度C火星自转角速度大小为D火星自转角速度大小为92021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是首次在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上进行的太空授课活动。授

7、课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则（）A在“天宫”中处于漂浮状态是因为没有受到地球引力B在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员无法使用弹簧拉力器炼身体C“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间D“天宫”绕地球周期约90分钟，在24小时内可以看到10多次日出日落10春秋左传鲁文公十四年中的“秋七月，有星孛入于北斗”是一次关于哈雷彗星的确切记录。若哈雷彗星绕太阳做椭圆运动，其运动轨道远日点距离太阳35.1 AU，近日点距离太阳0.586 AU；地球绕太阳做圆周运动，轨道半径为1 AU，公转速度约为29.8 km/s。已知引力势能的表达式为，其中G为引力常量，M为中心天体

8、质量，m为环绕天体质量，r为两天体的中心距离。则根据以上信息，可知哈雷彗星的最小环绕速率约为（）A0.50 km/sB0.80 km/sC0.91 km/sD3.8 km/s11北京冬奥会开幕当天，正在执行我国首个行星际探索任务的“天问一号”探测器，与五星红旗、北京冬奥会和冬残奥会会徽的同框照片传回地球，送上了一份“最高”的冬奥礼物。我国“天问一号”火星探测器于2020年7月首先发射进入地球轨道，然后择机进入霍曼转移轨道，经过259天的太空旅行，成功到达火星并被火星捕获，现正在火星地面上进行各项研究探测活动。如图所示是天问一号发射轨迹示意图，已知火星的公转周期为1.8年，下列说法正确的是（）A

9、从火星与地球相距最近至下一次相距最近所需时间约为2.25年B“天问一号”在地球轨道上的发射速度大于7.9km/s小于11.2km/sC“天问一号”在地球轨道上需要减速才能进入霍曼转移轨道D“天问一号”选择在海南文昌发射场发射，是为了避免地球自转线速度的影响12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（）ABCD二、多选题13如图所示，A、B两星球为双星系统，相距为L，围绕某定点O（未画出）做圆周运动，质量之比为，两星球半径远小于L。沿A、B连线从星球A向B以某一初速度发射一探测器，只考虑星球A、B对探测器的作用，假设弹射器初速度足够大，可以到达B

10、星球，下列说法正确的是（）A探测器在距星球A为处加速度为零B双星的总质量一定，若双星之间的距离增大，其转动周期变大C若探测器能到达星球B，其速度可能恰好为零DA、B两星球绕定点O做匀速圆周运动，动能之比为14下列关于三种宇宙速度的说法正确的是（）A第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度B第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于，小于C第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度D我国发射的“天问一号”火星探测器，其发射速度大于第三宇宙速度15“土星冲日”是指土星和太阳正好分处地球的两侧，三者几乎成一条直线。该

11、天象每378天发生一次，土星和地球绕太阳公转的方向相同，公转轨迹都近似为圆，地球绕太阳公转周期和半径及引力常量均已知，根据以上信息可求出（）A地球质量B太阳密度C土星公转周期D土星和地球绕太阳公转速度之比三、解答题16遥远的宇宙中。某星球完全由不可压缩的液态水组成。星球的表面重力加速度为g0=9.8m/s2，半径为R，且没有自转。水的密度=103kg/m3，万有引力常数G=6.6710-11Nm2kg-2。本题中可能用到如下公式：半径为R的球，其体积为。（1）星球的半径R是多少；（2）星球内部的重力加速度为g=g（r），其中r是到球心的距离。请通过分析画出g-r图像。（提示：已知均匀球壳对球壳

12、内部物体的万有引力为零）17某中子星的质量大约与太阳的质量相等，为，但是它的半径只有10km。已知引力常量，求:（计算结果均保留两位有效数字）（1）此中子星表面的自由落体加速度大小；（2）贴近该中子星表面，沿圆轨道运动的小卫星的线速度大小。答案第 = page 1 1页，共 = sectionpages 2 2页参考答案1C【解析】【详解】A根据牛顿第二定律有解得要测出地球的质量，除需要知道空间站的周期，还需要知道空间站的运行半径，故A错误；B根据牛顿第二定律有解得空间站在近地轨道上运动，它的运行半径远小于月球绕地球运行的半径，故它的运行周期远小于月球绕地球运行的周期，故B错误；C由于空间站的

13、运行半径比同步卫星的小，故空间站的运行周期一定小于地球自转周期，故C正确；D在空间站工作的宇航员处于完全失重状态，故D错误。故选C。2B【解析】【详解】AB由解得A错误，B正确；C第一宇宙速度为7.9km/s，是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度，所以“天和”核心舱在轨运行速度一定小于7.9km/s，选项C错误；D“天和”核心舱围绕地球做半径为r的匀速圆周运动时，重力提供向心力，仍然受到重力的作用，选项D错误。故选B。3D【解析】【分析】【详解】ABC由于空气阻力做负功，卫星轨道半径变小，地球引力做正功，引力势能一定减少，动能增加，机械能减少，故A、B、C错误；D根据动能定理，卫星动能

14、增加，卫星克服阻力做的功小于地球引力做的正功，而地球引力做的正功等于引力势能的减少量，所以卫星克服阻力做的功小于引力势能的减少量，故D正确。故选D。4B【解析】【详解】A导弹运动到B点，由于万有引力大于所需要的向心力，做近心运动，若要从B点进入圆轨道，必须加速，所以一定小于，故A错误；B设地球质量为M。引力常量为G，B点距地心为r，物体在B点时加速度为可知不管是曲线ABC经过B点，还是圆轨道经过B点时它们的加速度相等，故B正确；C根据，高度相同，但质量不一定相同，所以重力势能不一定相等，故C错误；D根据万有引力提供向心力得 轨道半径越大，线速度越小，所以第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动的最大

15、环绕速度，所以卫星运行轨道的速度小于7.9km/s。故D错误。故选B。5B【解析】【分析】【详解】AB四星系统中任一颗星体均在其他三颗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，由几何知识可得轨道半径均为，故A正确，B错误；C在星体表面，根据万有引力等于重力，可得解得故C正确；D由万有引力定律和向心力公式得故D正确此题选择错误选项，故选B。6C【解析】【详解】A设中圆地球轨道卫星B的轨道半径为，倾斜地球同步轨道卫星A的轨道半径根据开普勒第三定律，有得由牛顿第二定律由黄金代换公式得选项A错误；B卫星做圆周运动线速度大小则倾斜地球同步轨道卫星A与中圆地球轨

16、道卫星B线速度大小之比选项B错误；C某时刻两卫星相距最近，即两卫星与地心连线在一条直线上，则再过12小时中圆轨道卫星B回到原位置，但倾斜地球同步轨道卫星A位于原位置关于地心的对称点，两卫星间距离选项C正确；D中圆地球轨道卫星B的速度大于倾斜地球同步轨道卫星A的速度，由于两卫星质量不确定，不能比较其动能大小，选项D错误。故选C。7B【解析】【详解】A设地球的质量为M，卫星的质量m，轨道半径和周期分别为r和T，则有解得即根据人造地球卫星的轨道半径、周期和万有引力常量，可以算出地球的质量，计算不出人造地球卫星的质量，A错误；B根据解得周期可见，卫星的速率与质量、形状无关，当它们的绕行速率v相等时，半

17、径r相等，周期T相同，B正确；C原来在某一轨道上沿同一方向绕行的人造卫星一前一后，速率相同，后一卫星速率增大时，做离心运动，半径将增大，不可能与前一卫星碰撞，C错误；D根据解得宇宙飞船的速率与其质量无关，宇航员从舱内慢慢走出，飞船的质量减小，但速率不变，D错误。故选 B。8C【解析】【详解】A“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动，则火星的第一宇宙速度A错误；B“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动，则“祝融号”与着陆器静止在火星赤道上时，有则B错误；CD“祝融号”与着陆器在火星赤道表面上静止，则解得C正确，D错误。故选C。9D【解析】【详解】A在“天宫”中处于漂浮状态是因为地球引

18、力完全提供做向心力而使得“天宫”中处于完全失重状态，故A错误；B在“天宫”中处于完全失重状态，但弹力与引力无关，所以宇航员可以使用弹簧拉力器炼身体，故B错误；C第一宇宙速度是环绕地球做圆周运动的最大速度，所以“天宫”的运行速度小于第一宇宙速度，故C错误；D“天宫”绕地球周期约90分钟，即，则在24小时内可以看到日出日落次数为故D正确。故选D。10C【解析】【详解】哈雷彗星在轨道上运行的过程中，机械能守恒，则由引力势能的表达式可知哈雷彗星运动到远日点时环绕速率最小，根据机械能守恒定律有根据开普勒第二定律有对地球绕太阳的运动，根据万有引力定律有联立以上各式可得代入数据得故选C。11A【解析】【详解

19、】A地球公转的周期为1年火星公转周期为1.8年，从火星与地球相距最近至下一次相距最近，地球要比火星多转一圈，则有可得从火星与地球相距最近至下一次相距最近所需时间约为年A正确；B“天问一号”最后要绕太阳公转，此时“天问一号”已经脱离地球的吸引，因而其发射速度要达到第二宇宙速度，即大于等于，B错误；C“天问一号”在地球轨道上需要加速才能进入霍曼转移轨道，C错误；D海南文昌发射场处于我国纬度较低的位置，是地球自转线速度较大的地方，“天问一号”在此地方随地球自转的线速度较大，可以利用该速度作为发射的初速度，从而节约发射所需要的能源，D错误。故选A。12A【解析】【详解】根据万有引力提供向心力球形星体的体积为球形星体的密度为联立可得卫星该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期故选A。13ABD【解析】【详解】A设探测器的质量为，探测器距A星球的距离为时，两星球对探测器的引力相等，即解得故A正确；C探测器到达B的过程中，其