【新高考】2012-2020浙江省高考物理专项分类汇编专题06 万有引力定律与航天 题目+答案

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专题06 万有引力定律与航天
1、(浙江.2012)2．（如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带．假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动．下列说法正确的是（　　）
A．太阳对各小行星的引力相同
B．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年
C．小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度值
D．小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值
2、(浙江.2013)16． 与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是(　　)
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
3、(浙江.2013)18． 如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R.下列说法正确的是(　　)
A．地球对一颗卫星的引力大小为
B．一颗卫星对地球的引力大小为
C．两颗卫星之间的引力大小为
D．三颗卫星对地球引力的合力大小为
4、(浙江.2014)16．长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19 600 km，公转周期T1＝6.39天.2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r2＝48 000 km，则它的公转周期T2最接近于(　　)
A．15天 B．25天 C．35天 D．45天
5、(浙江.2017)11.如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星自身的半径是火星的n倍，质量为火星的k倍，不考虑行星自转的影响，则（　　）
A.金星表面的重力加速度是火星的
B.金星的第一宇宙速度是火星的
C.金星绕太阳运动的加速度比火星小
D.金星绕太阳运动的周期比火星大
6、(浙江.2017)12.火箭发射回收是航天技术的一大进步。如图所示，火箭在返回地面前的某段运动，可看成先匀速后减速的直线运动，最后撞落在地面上。不计火星质量的变化，则（　　）
A.火箭在匀速下降过程中机械能守恒
B.火箭在减速下降过程中携带的检测仪器处于失重状态
C.火箭在减速下降过程中合力做功，等于火箭机械能的变化
D.火箭着地时，火箭对地的作用力大于自身的重力
7、(浙江.2018)9．土星最大的卫星叫“泰坦”（如图），每16天绕土星一周，其公转轨道半径为1.2×106 km。已知引力常量G=6.67×10-11 Nm2/kg2，则土星的质量约为（ ）
5×1017 kg B． 5×1026 kg C． 7×1033 kg D． 4×1036 kg
8、(浙江.2019)7.某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星（即卫星相对于地面静止）。则此卫星的（　　）

A．线速度大于第一宇宙速度
B．周期小于同步卫星的周期
C．角速度大于月球绕地球运行的角速度
D．向心加速度大于地面的重力加速度
9、(浙江.2020)7.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3∶2，则火星与地球绕太阳运动的（　　）
A. 轨道周长之比为2∶3
B. 线速度大小之比为
C. 角速度大小之比为
D. 向心加速度大小之比为9∶4
10、下列说法正确的是(　　)
A．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式＝k，这个关系式是开普勒第三定律，是可以在实验室中得到证明的
B．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式F＝，这个关系式实际上是牛顿第二定律，是可以在实验室中得到验证的
C．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式v＝，这个关系式实际上是匀速圆周运动的线速度定义式
D．在探究太阳对行星的引力规律时，使用的三个公式都是可以在实验室中得到证明的
11、2019年1月3日，嫦娥四号探测器登陆月球，实现人类探测器首次月球背面软着陆，为给嫦娥四号探测器提供通信支持，我国早在2018年5月21日就成功发射嫦娥四号中继星“鹊桥号”，如图所示，“鹊桥号”中继星一边绕拉格朗日L2点做圆周运动，一边随月球同步绕地球做圆周运动且其绕L2点半径远小于L2点与地球间的距离。(已知位于地、月拉格朗日L1、L2点处的小物体能够在地、月的引力作用下，几乎不消耗燃料，便可与月球同步绕地球做圆周运动)则下列说法正确的是(　　)
A.“鹊桥号”的发射速度大于11.2 km/s
B.“鹊桥号”绕地球运动的周期约等于月球绕地球运动的周期
C.同一卫星在L2点受地、月引力的合力与其在L1点受地、月引力的合力相等
D.若技术允许，使“鹊桥号”刚好位于拉格朗日L2点，能够更好地为嫦娥四号探测器提供通信支持
12、2017年中国的航天事业有三大突破：4月天舟一号、7月北斗三号、12月嫦娥五号。如图所示是天舟一号在轨运行想象图，可看作圆周运动。下列说法正确的是(　　)
A.天舟一号在轨道1上的运行速度比在轨道2上的运行速度小
B.天舟一号绕地球运行一周所用的时间可能是一小时
C.天舟一号在轨道1上的加速度比在轨道2上的加速度大
D.天舟一号在轨道1上受到的地球的引力是恒定不变的
13、我国“北斗”卫星导航定位系统将由5颗静止轨道卫星(同步卫星)和30颗非静止轨道卫星组成，30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星轨道高度约为2.15×104 km，静止轨道卫星的高度约为3.60×104 km。下列说法正确的是(　　)
A. 中轨道卫星的线速度大于7.9 km/s
B. 静止轨道卫星的线速度大于中轨道卫星的线速度
C. 静止轨道卫星的运行周期大于中轨道卫星的运行周期
D. 静止轨道卫星的向心加速度大于中轨道卫星的向心加速度
14、2018年12月8日，“嫦娥四号”探测器成功发射，并于2019年1月3日实现人类首次在月球背面软着陆．已知月球半径为R，月球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，当“嫦娥四号”在绕月球做匀速圆周运动时的轨道半径为r.下列说法正确的是(　　)
A．月球的密度为
B．“嫦娥四号”绕月球做匀速圆周运动的线速度为R
C．“嫦娥四号”绕月球做匀速圆周运动的周期为2π
D．若“嫦娥四号”要进入低轨道绕月球做圆周运动，需要点火加速
15、世界上没有永不谢幕的传奇，NASA的“卡西尼”号探测器进入图形探测任务的最后篇章。据NASA报道，“卡西尼”4月26日首次到达土星和土星内环（碎冰块、岩石块、尘埃等组成）之间，并在近圆轨道做圆周运动。在极其稀薄的大气作用下，开启土星探测之旅的。最后阶段---“大结局”阶段。这一阶段将持续到九月中旬，直至坠向土星的怀抱。若“卡西尼”只受土星引力和稀薄气体阻力的作用，则(　　)
A. 4月26日，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度小于内环的角速度
B. 4月28日，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率小于内环的速率
C. 5月6月间，“卡西尼”的动能越来越大
D. 6月到8月间，“卡西尼”的动能、以及它与火星的引力势能之和保持不变
16、2017年4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的(　　)
A.周期变大 B.速率变大
C.动能变大 D.向心加速度变大
17、据报道,“卡西尼”号探测器4月26日首次到达土星和土星内环(碎冰块、岩石块、尘埃等组成)之间,并在近圆轨道做圆周运动。在极其稀薄的大气作用下,开启土星探测之旅。最后阶段——“大结局”阶段,这一阶段将持续到九月中旬,直至坠向土星的怀抱。若“卡西尼”只受土星引力和稀薄气体阻力的作用,则(　　)
A.4月26日,“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度小于内环的角速度
B.4月28日,“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率小于内环的速率
C.5月到6月间,“卡西尼”的动能越来越大
D.6月到8月间,“卡西尼”的机械能保持不变
专题06 万有引力定律与航天 参考答案
1、(浙江.2012)2．
解：A、由于各小行星的质量不同，所以太阳对各小行星的引力可能不同，故A错误；
B、根据万有引力提供向心力得：
=
T=2π
离太阳越远，周期越大，所以各小行星绕太阳运动的周期大于地球的公转周期，故B错误；
C、根据万有引力提供向心力得：
=ma
a=，所以小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度值，故C正确；
D、根据万有引力提供向心力得：
=m
v=
所以小行星带内各小行星圆周运动的线速度值小于地球公转的线速度值，故D错误．
故选：C．
2、(浙江.2013)16．C　
解： 月全食的示意图如图所示．
月全食发生时，月球处于地球的本影区．从原理上来说，地球上的人不会看到月亮．为什么会看到“红月亮”呢？是因为有一部分太阳光经过地球大气层的折射后，波长较短的蓝紫光大部分被吸收了，而波长较长的红光更多地照向月球表面，所以“红月亮”是地球大气对太阳光的折射造成的．
月全食是自然现象，小虎看到整个月球是暗红色，也是自然现象，不是人用红色激光照射的结果，故A错．月全食时月球在地球的背面，地球反射的光不会照向月球，故B错．月全食时，太阳光无法直接照到月球，即使照到也不具备发生光的干涉的条件，即使具备发生光的干涉的条件，干涉图样也应该是条纹状的，故D错．用排除法也应该选C.
3、(浙江.2013)18．BC　
解：地球与一颗卫星的万有引力可由万有引力定律直接求出， F地卫＝G，故A错误，B正确．卫星间的万有引力也可由万有引力定律直接求出， F卫卫＝G＝G，故C正确．三颗卫星对地球的万有引力大小相等，相邻两个力的夹角均为120°，合力为零，故D错误．
4、(浙江.2014)16．B　
解：本题考查开普勒第三定律、万有引力定律等知识．根据开普勒第三定律,T)＝,T)，代入数据计算可得T2约等于25天．选项B正确．
5、(浙江.2017)11.答案B
解：有黄金代换公式GM=gR2可知g=GM/R2,所以故A错误，由万有引力提供近地卫星做匀速圆周运动的向心力可知GMm/R2=mV12/R得，所以故B正确；由高轨道低速大周期知，金星做圆周运动的加速度较大，周期较小，故CD错误。
6、(浙江.2017)12.答案D
解：火箭匀速下降过程中.动能不变.重力势能减小，故机械能减小，A错误:火箭在减速下降时.携带的检测仪器受到的支持力大于自身重力力.故处在超重状态.B错误.由功能关系知.合力做功等于火箭动能变化.而除重力外外的其他力做功之和等于机械能变化，故C错误.火箭着地时.加速度向上.所以火箭对地面的作用力大子自身重力，D正确.
7、(浙江.2018)9.答案：B
解析：卫星绕土星运动，土星的引力提供卫星做圆周运动的向心力设土星质量为M：，解得代入计算可得：M≈5×1026 kg，故B正确，A、C、D错误。
故选B。
8、(浙江.2019)7.答案C
解：A、根据万有引力提供向心力得：v=，s是近地圆轨道的运行速度，静止轨道卫星的轨道半径比地球半径大得多，所以静止轨道卫星运行速度小于s，故A错误
B、地球的静止轨道卫星处于赤道的上方，地同步卫星其周期等于地球自转的周期，故B错误
C、由G=mω2r可知轨道半径小的角速度大，则同步卫星的角速度大于月球的角速度。故C正确
D、由G=ma可知a=，则距离大的加速度小，故D错误
故选：C。
9、(浙江.2020)7.答案C
解：A．由周长公式可得
则火星公转轨道与地球公转轨道周长之比为
A错误；
BCD．由万有引力提供向心力，可得
则有
即
BD错误，C正确。
故选C。
10、答案：B
解：在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式＝k，这个关系式是开普勒第三定律，是通过研究行星的运动数据推理出的，不能在实验室中得到证明，故A错误；在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式F＝，这个关系式是向心力公式，实际上是牛顿第二定律，是可以在实验室中得到验证的，故B正确；在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式v＝，这个关系式不是匀速圆周运动的线速度定义式，匀速圆周运动的线速度定义式为v＝，故C错误；通过A、B、C的分析可知D错误．
11、答案：B
解：11.2 km/s是卫星脱离地球的引力的第二宇宙速度，所以“鹊桥”的发射速度应小于11.2 km/s，故A错误；根据题意可知，“鹊桥”绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期相同，故B正确；“鹊桥”在L2点是距离地球最远的拉格朗日点，角速度相等，由Fn＝mrω2可知，在L2点受月球和地球引力的合力比在L1点要大，故C错误；“鹊桥”若刚好位于L2点，由几何关系可知，通讯范围较小，会被月球挡住，并不能更好地为嫦娥四号推测器提供通信支持，故D错误。
12、答案：C
解：根据万有引力提供天舟一号做圆周运动的向心力，即＝m＝mr＝ma，可得v＝，T＝，a＝，由图可知r1v2，选项A错误；运行加速度a1>a2，选项C正确；经计算卫星绕地球运行周期最小为86 min，选项B错误；天舟一号所受地球引力指向地心，方向一直发生变化，选项D错误。
13、答案：C
解：第一宇宙速度是卫星近地面飞行时的速度，由于中轨道卫星的半径大于地球半径，故中轨道卫星的线速度小于第一宇宙速度7.9km/s，故A错误；根据万有引力提供向心力：，解得：，静止轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨道半径，所以静止轨道卫星的线速度小于中轨道卫星的线速度，故B错误；根据万有引力提供向心力：，解得：，静止轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨道半径，所以静止轨道卫星的运行周期大于中轨道卫星的运行周期，故C正确；根据万有引力提供向心力：，解得：，静止轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨道半径，所以静止轨道卫星的向心加速度小于中轨道卫星的向心加速度，故D错误。所以C正确，ABD错误。
14、答案：B
解：根据在月球表面附近万有引力等于重力得
＝mg，M＝，
月球的密度为ρ＝＝＝，故A错误；
根据＝m，
线速度为v＝＝R，故B正确；
根据＝mr，
得T＝2π，故C错误；
若“嫦娥四号”要进入低轨道绕月球做圆周运动，需要点火减速，故D错误．
15、答案：C
解：A、根据万有引力提供向心力，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度大于内环的角速度，A错误；
B、根据万有引力提供向心力：，，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率大于内环的速率，B正确；
C、根据万有引力提供向心力：，，“卡西尼”的轨道半径越来越小，动能越来越大，C正确；
D、“卡西尼”的轨道半径越来越小，动能越来越大，由于稀薄气体阻力的作用，动能与火星的引力势能之和机械能减小，D错误。
故选：BC。
16、答案：C　
解：根据万有引力提供向心力有===ma,可得周期T=,速率v=,向心加速度a=,对接前后,轨道半径不变,则周期、速率、向心加速度均不变,质量变大,则动能变大,C正确,A、B、D错误。
17、答案：C　
解：AB.“卡西尼”在近圆轨道上绕土星做圆周运动时向心力约等于土星对“卡西尼”的万有引力,==mω2r,可以求出“卡西尼”在轨运动的角速度、速率比内环小,A、B错误。
C.5月到6月间,“卡西尼”受气体阻力作用,轨道逐渐降低,速率变大,动能越来越大,C正确。
D.6月到8月间,“卡西尼”受气体阻力作用,机械能会损失,D错误。
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