2023届高考一轮复习 专题五 万有引力与航天 精编专题练习4（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 精编专题练习4（含解析）一、单选题1嫦娥四号携带的机器人探测器玉兔二号，在月球表面上做了一系列实验，其中一个实验是将一质量为20g的小球水平抛出的同时，在同一位置将质量为2g的羽毛由静止释放，下列判断正确的是（）A小球先落到月球表面B羽毛先落到月球表面C两者同时落到月球表面D条件不足，无法确定2图（a）所示的我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功实施第三次近火制动，进入火星停泊轨道，若探测器的停泊轨道可简化为图（b）所示的椭圆轨道，其中的P点为近火点，Q点为远火点，则可知（

2、）A探测器在P点的速度小于在Q点的速度B探测器在P点的加速度小于在Q点的加速度C探测器从P点运动到Q点的过程中，机械能逐渐减小D探测器从P点运动到Q点的过程中，机械能保持不变32021年10月16日我国的神舟十三号载人飞船成功发射，并于当天与距地表约400km的空间站完成径向交会对接。径向交会对接是指飞船沿与空间站运动方向垂直的方向和空间站完成交会对接。掌握径向对接能力，可以确保中国空间站同时对接多个航天器，以完成不同批次航天员在轨交接班的任务，满足中国空间站不间断长期载人生活和工作的需求。交会对接过程中神舟十三号载人飞船大致经历了以下几个阶段：进入预定轨道后经过多次变轨的远距离导引段，到达空

3、间站后下方52km处；再经过多次变轨的近距离导引段到达距离空间站后下方更近的“中瞄点”；到达“中瞄点”后，边进行姿态调整，边靠近空间站，在空间站正下方200米处调整为垂直姿态（如图所示）；姿态调整完成后逐步向核心舱靠近，完成对接。根据上述材料，结合所学知识，判断以下说法正确的是（）A远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度B近距离导引过程中，飞船的机械能将减小C姿态调整完成后，飞船绕地球运行的周期可能大于24小时D姿态调整完成后，飞船沿径向接近空间站过程中，需要控制飞船绕地球运行的角速度与空间站的角速度相同4“双星系统”是指在相互间万有引力的作用下，绕连线上某点O做匀速圆周运

4、动的两个孤立星球组成的系统。如图所示，若忽略其他星球的影响，可以将A星球和B星球看成“双星系统”。已知A星球的公转周期为T，A星球和B星球之间的距离为L，B星球表面重力加速度为g，半径为R，引力常量为G，不考虑B星球的自转。则（）AA星球和B星球的质量之和为BA星球的质量为CA星球和B星球的动量大小相等DA星球和B星球的加速度大小相等5关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法中正确的是（）A天王星和海王星，都是运用万有引力定律，经过大量计算以后而发现的B在18世纪已经发现的七颗行星中，人们发现第七颗行星天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是有人推测

5、，在天王星轨道外还有一颗行星，是它的存在引起了上述偏差C第八颗行星，是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经过大量计算而发现的D天王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶合作研究后共同发现的6嫦娥五号是中国探月工程三期发射的月球探测器，是中国首个实施无人月面取样返回的探测器，助力了月球成因和演化历史等科学研究。为了了解相关信息，小明同学通过网络搜索获取了地月系统的相关数据资料如下表：地球半径R=6400km地球表面重力加速度g0=9.80m/s2月球表面重力加速度G=1.56m/s2月球绕地球转动的线速度v=1km/s月球绕地球转动周期T=27.3d已知万有引力常量G，根据这些数据

6、可以估算出的物理量是（）A月球半径B月球质量C月球的第一宇宙速度D地月之间的距离7有下列几种情境，其中对情境的分析和判断正确的是（）点火后即将升空的火箭高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车磁悬浮列车在轨道上高速行驶太空中的空间站绕地球做匀速圆周运动A因火箭还没运动，所以加速度一定为零B轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大C高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也一定很大D因空间站处于完全失重状态，所以空间站内的物体加速度为零8近年来我国的火星探测工程和探月工程都取得了巨大进展。已知火星和月球的半径分别为R1和R2，质量分别为M1和M2，表面重力加速度分别为g1和g2，第

7、一宇宙速度分别为v1和v2，其对应的轨道周期分别为T1和T2，则（）ABCD9如图所示，嫦娥五号探测器经过112小时奔月飞行，在距月面约400km的A点成功实施第一次近月制动，顺利进入环月椭圆轨道。一天后，探测器在B点又成功实施第二次近月制动，进入近月圆轨道。已知月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的，月球半径约为地球半径的。下列说法正确的是（）A由题设条件可估算出月球第一宇宙速度约为地球的倍B嫦娥五号在环月椭圆轨道的机械能小于在近月圆轨道的机械能C嫦娥五号在环月椭圆轨道的运动周期小于在近月圆轨道的运动周期D第一次制动刚结束时嫦娥五号绕月球运行的速度小于月球的第一宇宙速度10在万有引力定律

8、理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献，关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（）A开普勒在研究行星运动规律的基础上提出了万有引力定律B牛顿发现了万有引力定律，由万有引力定律可算出地球的质量，所以牛顿称出地球质量C开普勒通过研究第谷行星观测记录，得出在相等时间内，地球与太阳的连线和火星与太阳的连线扫过的面积相等的结论D牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识11两颗人造卫星a、b绕地球作匀速圆周运动，轨道半径之比为，则a和b的运动速率和周期之比分别为（）A，B，C，D，12“双星系统”由相距较近的恒星组成，每个恒星的半径远小于两个恒星之间的距离，而且双星系统一般远离其

9、他天体，它们在相互间的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动，如图所示为某一双星系统，A星球的质量为m1，B星球的质量为m2，它们中心之间的距离为L，引力常量为G，则下列说法正确的是（）AA、B两星线速度相等B双星运行的周期为CA星球的轨道半径为D若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动，则B星球的运行周期为二、多选题13下列说法正确的是（）A第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的最小速度B第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动最小的发射速度C地球同步通讯卫星轨道平面在赤道平面上D地球同步通讯卫星离地心的距离可按需要选择不同的值14对于万有引力定律的表达式FG，下列说法中正确的是（）A公式中G

10、为引力常量，与两个物体的质量无关B当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大Cm1与m2受到的引力大小总是相等的，方向相反，是一对平衡力Dm1与m2受到的引力大小总是相等的，而与m1、m2是否相等无关15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作用而互相绕转，称之为双星系统设某双星系统中的A、B两星球绕其连线上的某固定点O做匀速圆周运动，如图所示，现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知引力常量为G，若两颗恒星的轨道半径满足，则（）A星球A的向心力大于星球B的向心力B星球A和星球B的质量比为C星球A的线速度一定小于星球B的线速度D两星球的总质量等于三、解答题16“玉兔号”月球

11、车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月球表面做了一个实验，将物体以速度v0竖直上抛，落回原抛出点的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。求：（1）月球表面重力加速度的大小；（2）月球的质量和月球的第一宇宙速度的大小；（3）月球同步卫星离月球表面高度。17在月球上以初速度自高h处水平抛出的小球，水平射程可达x远。月球半径为R，如果在月球上发射一颗人造卫星，则它在月球的第一宇宙速度为多少？答案第 = page 1 1页，共 = sectionpages 2 2页参考答案1C【解析】【详解】由于月球表面没有空气，小球及羽毛运动时都只受月球的引力

12、作用，根据牛顿第二定律知其中M为月球质量，R为月球半径，所以，二者的加速度相同，羽毛初速度为零，小球竖直方向的初速度也为零，根据可知，二者同时落到月球表面，故C正确，ABD错误。故选C。2D【解析】【详解】A由开普勒第二定律可知探测器在近火点P的速度大于在远火点Q的速度，故A错误；B根据牛顿第二定律和万有引力定律有可得由图可知，探测器在P点到火星中心的距离小于在点到火星中心的距离，则探测器在P点的加速度大于在Q点的加速度，故B错误；CD探测器在同一轨道运行，只有万有引力做功，机械能不变，故C错误D正确。故选D。3D【解析】【详解】A根据可得由于飞船的轨道半径小于空间站的轨道半径，则远距离导引完

13、成后，飞船绕地球运行的线速度大于空间站的线速度，A错误；B近距离导引过程中，需要飞船点火加速，推力对飞船做正功，飞船的机械能增加，B错误；C姿态调整完成后，飞船绕地球运行的轨道半径小于同步卫星的半径，则周期小于24小时，C错误；D如图所示，姿态调整完成后，飞船沿径向接近空间站过程中，需要控制飞船绕地球运行的角速度等于空间站的角速度，D正确。故选D。4C【解析】【详解】A根据万有引力提供向心力得两星球质量分别为, 又两星球质量之和为故A错误；B对B星球，万有引力等于重力得则A星球质量为故B错误；C由A选项可知又双星的周期和角速度相同，得动量关系为即A星球和B星球的动量大小相等，故C正确；DA星球

14、与B星球的引力大小相同，质量不同，所以加速度大小不等，故D错误。故选C。5B【解析】【分析】【详解】AB天王星是在1781年发现的，而卡文迪许测出引力常量是在1789年，在此之前人们还不能用万有引力定律做有实际意义的计算，故A错误，B正确；CD太阳系的第八颗行星即海王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶各自独立地利用万有引力定律计算出轨道和位置，由德国的伽勒首先发现的，故CD错误。故选B。6D【解析】【详解】ABC根据题给条件，无法计算出月球的半径，根据月球表面物体重力等于万有引力，即得月球质量因月球半径未知，所以无法求出月球的质量；月球的第一宇宙速度即月球的近地卫星的环绕速

15、度，根据万有引力提供向心力有解得因为月球半径未知，所以月球的第一宇宙速度无法计算出，故ABC错误；D根据结合表格条件，即可求出地月之间的距离，故D正确。故选D。7B【解析】【分析】【详解】A点火后火箭即将升空的瞬间，速度为零，但加速度不为零，方向竖直向上，A错误；B轿车紧急刹车时，刹车时间短，速度改变量大，由可知加速度很大，即速度变化很快，B正确；C磁悬浮列车速度很大，但速度没有变化时，加速度为零，C错误；D空间站以及里面的物体所受万有引力作为向心力，有向心加速度，D错误。故选B。8C【解析】【详解】A设在星球表面一物体的质量是m，根据万有引力等于重力Gmg有g那么故A错误；B利用万有引力提供

16、向心力有G解得v那么故B错误；C利用万有引力提供向心力有Gm（）2R解得T那么故C正确；D结合BC选项可知而A选项中故D错误；故选C。9D【解析】【详解】A在月球近地面有在地球近地面有又联立解得故A错误；B由于第二次近月制动是减速制动，所以嫦娥五号在环月椭圆轨道的机械能大于在近月圆轨道的机械能。故B错误；C由于万有引力提供向心力得解得可知，半径增大，周期增大，则嫦娥五号在环月椭圆轨道的运动周期大于在近月圆轨道的运动周期。故C错误；D由于万有引力提供向心力得解得可知，半径大，速度小。而月球的第一宇宙速度是近地环绕速度。则第一次制动刚结束时嫦娥五号绕月球运行的速度小于月球的第一宇宙速度。故D正确。

17、故选D。10D【解析】【详解】A牛顿在总结前人研究的基础上提出了万有引力定律，A错误；B卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，故称之为能称出地球质量的第一人，B错误；C开普勒通过研究第谷行星观测记录，提出行星运动定律，其中面积定律指的是：行星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，但在相等时间内，地球与太阳的连线和火星与太阳的连线扫过的面积不相等，C错误；D在发现万有引力定律的过程中，牛顿应用了牛顿第三定律以及开普勒定律等知识，D正确。故选D。11C【解析】【详解】由合力提供向心力得联立解得，故ABD错误，C正确。故选C。12D【解析】【详解】A根据 ，两星球的角速度相等，轨道半径不相等，所

18、以线速度不相等，A错误；BC根据牛顿第二定律得 解得BC错误；D根据牛顿第二定律得解得D正确。故选D。13BC【解析】【详解】A第一宇宙速度是人造卫星运动轨道半径为地球半径所对应的速度，而人造卫星环绕地球运动的速度随着半径增大而减小，是最大的环绕速度，故A错误；B第一宇宙速度是人造卫星做匀速圆周运动最小的发射速度，故B正确；C同步卫星只能定点在地球赤道的正上方，故C正确；D因为同步卫星要和地球自转同步，即相同，根据因为是一定值，所以r也是一定值，因此同步卫星离地心的距离是一定的，故D错误。故选BC。14AD【解析】【详解】A公式中的G为比例系数，称作引力常量，与两个物体的质量无关，故A正确；B当两物体表面距离r越来越小，直至趋近于零时，物体不能再看作质点，表达式FG已不再适用于计算它们之间的万有引力，故B错误；CDm1与m2受到彼此的引力为作用力与反作用力，此二力总是大小相等、方向相反，与m1、m2是否相等无关，故C错误，D正确。故选AD。15BD【