2019-2021年北京重点校高一（下）期末物理试卷试题汇编：万有引力与宇宙航行章节综合

1/12019-2021北京重点校高一（下）期末物理汇编万有引力与宇宙航行章节综合一、多选题1．（2021·北京·清华附中高一期末）土星的卫星很多，现已发现达数十颗，下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数，二者都视为球体。则两颗卫星相比较，下列判断正确的是（）卫星距土星距离半径km质量kg发现者发现日期土卫五527000765卡西尼1672年土卫六12220002575惠更斯1655年A．土卫五的公转周期大 B．土星对土卫六的万有引力大C．土卫六表面的重力加速度小 D．土卫六的公转速度小2．（2021·北京·清华附中高一期末）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相互绕转，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AO>OB，则（）A．星球A的质量一定大于星球B的质量B．星球A的线速度一定大于星球B的线速度C．双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大D．双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大二、单选题3．（2021·北京二中高一期末）若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，离地面越远的卫星（）A．向心加速度越小 B．运行的角速度越大C．运行的线速度越大 D．做圆周运动的周期越小4．（2021·北京·101中学高一期末）2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射了北斗三号系统的“收官之星”—第55颗北斗导航卫星。该卫星的成功发射标志着北斗三号全球星座部署全面完成。该卫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，该卫星（）A．线速度是近地轨道卫星的B．角速度是近地轨道卫星的C．周期是近地轨道卫星的49倍D．加速度是近地轨道卫星的5．（2021·北京·101中学高一期末）2020年7月23日，我国首个独立火星探测器“天问一号”搭乘长征五号遥四运载火箭，从文昌航天发射场成功升空。已知火星的直径约为地球的，质量约为地球的，下列说法正确的是（）A．火星表面的重力加速度小于9.8m/s²B．探测器在火星表面所受重力等于在地球表面所受重力C．探测器在火星表面附近的环绕速度等于7.9km/sD．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度6．（2020·北京师大附中高一期末）人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A．半径越大，速度越小，周期越小B．半径越大，速度越小，周期越大C．所有卫星的速度均是相同的，与半径无关D．所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关7．（2020·北京·清华附中高一期末）2010年10月1日19时整“嫦娥二号”成功发射。其环月飞行的高度为100km，所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km的“嫦娥一号”更加翔实。若两颗卫星环月的运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示。则（）A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”小B．“嫦娥二号”环月运行的线速度比“嫦娥一号”小C．“嫦娥二号”环月运行的向心加速度比“嫦娥一号”小D．“嫦娥二号”环月运行的向心力与“嫦娥一号”相等三、填空题8．（2020·北京·清华附中高一期末）有三个物体，物体在赤道上随地球一起自转，物体的向心力加速度为，物体在地球大气层外贴着地球表面飞（轨道半径近似等于地球半径），物体的加速度为；物体在离地心距离为倍的地球半径的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动，且物体的公转周期与地球的自转周期相同，物体的加速度为，则：=_____。9．（2020·北京·清华附中高一期末）某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球的。若从地球上高处平抛一物体，射程为60m，则在该星球上从同样的高度，以同样的初速度平抛该物体，其射程为___m。（忽略星球及地球的自转）10．（2020·北京·清华附中高一期末）如图所示，三个质量均为的恒星系统，组成一个边长为的等边三角形。它们仅受彼此之间的万有引力作用，且正在绕系统的质心点为圆心、在三角形所在的平面做匀速率圆周运动。则此系统的角速度_________________。（提示：对于其中的任意一个恒星，另外两颗恒星对它的万有引力指向O点，且提供向心力）四、解答题11．（2021·北京·101中学高一期末）北京时间2020年12月2日4时53分，探月工程“嫦娥五号”的着陆器和上升器组合体完成了月壤采样及封装。封装结束后上升器的总质量为m，它将从着陆器上发射，离开月面。已知月球质量为M，表面重力加速度为g，引力常量为G，忽略月球的自转。（1）求月球的半径R；（2）月球表面没有大气层。若发射之初上升器加速度大小为a，方向竖直向上，不考虑上升器由于喷气带来的质量变化，求喷出气体对上升器的作用力F；（3）上升器从着陆器上发射时，通过推进剂燃烧产生高温高压气体，从尾部向下喷出而获得动力，如图所示。若发射之初喷出气体对上升器的作用力为F，喷口横截面积为S，喷出气体的密度为ρ，不考虑上升器由于喷气带来的质量变化，求喷出气体的速度大小v。12．（2021·北京二中高一期末）近20年来我国的航空航天事业取得了巨大成就，早在2007年10月和2010年10月29日，我国相继成功发射了“嫦娥一号”和“嫦娥二号”探月卫星，它们对月球进行了近距离探测，圆满完成了预定的科研任务。如图所示，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”环绕月球做匀速圆周运动时，距月球表面的高度分别为h和，已知月球的半径为R。（1）求“嫦娥一号”和“嫦娥二号”环绕月球运动的线速度大小之比；（2）已知“嫦娥一号”的运行周期为T，求“嫦娥二号”的运行周期。13．（2021·北京·清华附中高一期末）假设地球为均匀球体，忽略自转，已知地球半径为R，表面重力加速度大小为g，万有引力常量为G。请用上述字母推导：（1）地球的质量M；（2）地球的第一宇宙速度v。14．（2020·北京·101中学高一期末）2016年11月18日13时59分，“神舟十一号”飞船返回舱在内蒙古中部预定区域成功着陆，执行飞行任务的航天员在“天宫二号”空间实验室工作生活30天后，顺利返回祖国，创造了中国航天员太空驻留时间的新纪录，标志着我国载人航天工程空间实验室任务取得重要成果。有同学设想在不久的将来，宇航员可以在月球表面以初速度v0将一物体竖直上抛，测出物体上升的最大高度h。已知月球的半径为R，引力常量为G。请你求出：（1）月球表面的重力加速度大小g；（2）月球的质量M；（3）月球的第一宇宙速度v。

参考答案1．BD【详解】AD.根据公式可知距离越大，周期越大，公转速度越小故A错误，D正确；B.根据，可知土星对土卫五的万有引力土星对土卫六的万有引力代入数据可知土星对土卫六的万有引力大，故B正确；C.根据土卫五表面的重力加速度土卫六表面的重力加速度代入数据可知土卫六表面的重力加速度大，故C错误；故选BD。2．BD【详解】A．由于两星球间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力，根据可得因AO>OB，故星球A的质量一定小于星球B的质量，A错误；B．由于两星球角速度相同，根据可知星球A的线速度一定大于星球B的线速度，B正确；CD．根据整理得双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越小；双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，C错误，D正确。故选BD。3．A【详解】A．根据解得离地面越远的卫星，向心加速度越小，A正确；B．根据解得离地面越远的卫星，运行的角速度越小，B错误；C．根据解得离地面越远的卫星，运行的线速度越小，C错误；D．根据解得离地面越远的卫星，做圆周运动的周期越大，D错误。故选A。4．D【详解】A．设地球静止卫星的线速度为v1，近地轨道卫星的线速度为v2，地球质量为M、半径为R，且卫星环绕时万有引力提供向心力，由G=m经过计算有v1=，v2=则=A错误；B．设地球静止卫星的角速度为ω1，近地轨道卫星的角速度为ω2，地球质量为M、半径为R，且卫星环绕时万有引力提供向心力，由G=mω2r经过计算有ω1=，ω2=则=B错误；C．设地球静止卫星的周期为T1，近地轨道卫星的周期为T2，地球质量为M、半径为R，且卫星环绕时万有引力提供向心力，由G=mr经过计算有T1=2π，T2=2π则=C错误；D．设地球静止卫星的加速度为a1，近地轨道卫星的加速度为a2，地球质量为M、半径为R，且卫星环绕时万有引力提供向心力，由G=ma经过计算有a1=，a2=则=D正确。故选D。5．A【详解】AB．星球表面重力等于万有引力因此星球重力加速度代入数据解得火星重力加速度所以，火星表面的重力加速度小于9.8m/s2，探测器在火星表面所受重力小于在地球表面所受重力，故A正确，B错误；CD．探测器在火星表面附近的环绕速度就是第一宇宙速度，探测器在火星表面附近做圆周运动的向心力由万有引力提供，由向心力公式得解得代入数据解得，火星第一宇宙速度（探测器在火星表面附近的环绕速度）为故CD错误。故选A。6．B【详解】根据可知轨道半径越大，线速度越小，角速度越小，运动周期越长，因此B正确，ACD错误。故选B。7．A【详解】设月球的质量为M，嫦娥卫星的质量为m，轨道半径为r。根据万有引力提供向心力有：解得：周期，线速度，向心加速度A．周期，由题知“嫦娥二号”环月运行的半径比“嫦娥一号”小，所以“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”更小，A正确；B．线速度，由题知“嫦娥二号”环月运行的半径比“嫦娥一号”小，所以“嫦娥二号”环月运行时的线速度比“嫦娥一号”更大，B错误；C．向心加速度，由题知“嫦娥二号”环月运行的半径比“嫦娥一号”小，所以“嫦娥二号”环月运行时的向心加速度比“嫦娥一号”更大，C错误；D．向心力，由于无法知道两者质量关系，所以无法判断向心力的大小，D错误。故选A。8．【详解】[1]设地球自转的周期为T，地球半径为R，物体在赤道上随地球一起自转，则有：物体在地球大气层外贴着地球表面飞，根据万有引和提供向心力，则有：解得：由题意知，物体与地球同步，则有：根据万有引和提供向心力，则有：解得：则有：联立解得：9．5【详解】设星球质量为，半径为，地球质量为M，半径为R。根据题意有：，，在星球表面，万有引力等于重力得解得则该星球的重力加速度与重力加速度的比为由题意从同样高度抛出，则有联立解得在地球上的水平位移60m在星球上的水平位移10．【详解】[1]三个质量均为m的恒星系统，组成一个边长为a的等边三角形，等边三角形的角为60°；任意两个星星之间的万有引力为：根据平行四边形定则，可得每一颗星星受到的合力：由几何关系得：解得：根据某一星球所受的合外力提供向心力，有：解得：11．（1）；（2）；（3）【详解】（1）质量为的物体放在月球表面，由牛顿第二定律得得（2）设喷出气体对上升器的力为F，上升器对喷出气体的力为，取向上为