高考物理三年真题专项汇编卷（2018-2020） 考点四 ：天体运动Word版含答案

高考物理三年真题专项汇编卷（2018-2020）
考点四 ：天体运动
（2020北京卷，5）1.我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是( )
A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
B.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
（2019北京卷，6）2.2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）.该卫星( )
A.入轨后可以位于北京正上方 B.入轨后的速度大于第一宇宙速度
C.发射速度大于第二宇宙速度 D.若发射到近地圆轨道所需能量较少
（2018北京卷，5）3.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律,在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下,需要验证(???)
A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的
B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的
C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的
D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的
（2020天津卷，2）4.北斗问天，国之夙愿.我国北斗三号系统的收官之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，地球静止轨道卫星( )
A.周期大 B.线速度大 C.角速度大 D.加速度大
（2019天津卷，1）5.2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为、半径为，探测器的质量为，引力常量为，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为的匀速圆周运动时，探测器的（ ）
A.周期为 B.动能为
C.角速度为 D.向心加速度为
（2018天津卷，6）（多选）6.2018年2月2日,我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空,标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期,并已知地球的半径和地球表面的重力加速度。若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动,且不考虑地球自转的影响,根据以上数据可以计算出卫星的( )
A.密度 B.向心力的大小 C.离地高度 D.线速度的大小
（2020新高考Ι卷，7）7.我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务.质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为、速度由减速到零的过程.已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g,忽略火星大气阻力.若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为( )
A. B. C. D.
（2020江苏卷，7）（多选）8.甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍.下列应用公式进行的推论正确的有( )
A.由可知，甲的速度是乙的倍 B.由可知，甲的向心加速度是乙的2倍
C.由可知，甲的向心力是乙的 D.由可知，甲的周期是乙的倍
（2019江苏卷，4）9.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星,该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示,设卫星在近地点、远地点的速度分别为,近地点到地心的距离为，地球质量为,引力常量为．则( )
A. B.
C. D.
（2018江苏卷，1）10.我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高.今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为,之前已运行的“高分四号”轨道高度约为,它们都绕地球做圆周运动.与“高分四号”相比,下列物理量中“高分五号”较小的是( )
A.周期 B.角速度 C.线速度 D.向心加速度
（2020浙江卷，7）11.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
（2020全国Ⅰ卷，2）12.火星的质量约为地球质量的1/10，半径约为地球半径的1/2，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为( )
A.0.2 B.0.4 C.2.0 D.2.5
（2020全国Ⅱ卷，2）13.若一均匀球形星体的密度为ρ，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( )
A. B. C. D.
（2020全国Ⅲ卷，3）14.“嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某段时间可认为绕月做匀速圆周运动，圆周半径为月球半径的K倍.已知地球半径R是月球半径的P倍，地球质量是月球质量的Q倍，地球表面重力加速度大小为g.则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为( )
A. B. C. D.
（2019全国Ⅱ卷，1）15.2019年1月，我国“嫦娥四号”探测器成功在月球背面软着陆.在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图像是( )
A. B. C. D.
（2019全国Ⅲ卷，2）16.金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为，它们沿轨道运行的速率分别为.已知它们的轨道半径，由此可以判定( )
A. B. C. D.
（2018全国Ⅰ卷，7）（多选）17.2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约时，它们相距约，绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看做是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星( )
A.质量之积 B.质量之和
C.速率之和 D.各自的自转角速度
（2018全国Ⅱ卷，3）18.2018年2月,我国500m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒冲量“J0318+0253”,其自转周期T=5.19ms。假设星体为质量均匀分布的球体,已知万有引力常量为。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为(? ?)
A.
B.
C.
D.
（2018全国Ⅲ卷，2）19.为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星的轨道半径约为地球半径的4倍。与的周期之比约为( )
A. 2:1 B. C. D.
答案以及解析
1.答案：A
解析：A、B项，火星探测器需要脱离地球引力，所以发射速度应大于地球的第二宇宙速度，故A项正确，B项错误。
C项，根据，解得，所以，所以火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故C项错误。
D项，根据，解得，所以，所以火星表面的重地火力加速度小于地球表面的重力加速度，故D项错误。
综上所述，本题正确答案为A。
2.答案：D
解析：地球同步卫星的轨道一定位于赤道的正上方，而北京位于北半球，并不在赤道上，所以该卫星入轨后不可能位于北京正上方，故A错误；第一宇宙速度为最大的运行速度，即只有当卫星做近地飞行时才能近似达到的速度，所以该卫星入轨后的速度一定小于第一宇宙速度，故B错误；成功发射人造地球卫星的发射速度应大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，故C错误；卫星需加速才可从低轨道运动至高轨道，故卫星发射到近地圆轨道所需能量较发射到同步卫星轨道的少，故D正确.
3.答案：B
解析：若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律——万有引力定律,则应满足即加速度与距离的平方成反比,由题中数据知,选项B正确,其余选项错误。
4.答案：A
解析：本题考查万有引力定律的应用.卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供其做圆周运动的向心力，根据万有引力定律有，解得线速度,角速度，向心加速度，周期,可知随轨道半径的增大而减小，周期T随轨道半径的增大而增大，故A正确.
5.答案：A
解析：由万有引力提供向心力可得 ，可得 ，故A正确；解得 ，由于 ，故B错误；解得 ，故C错误；解得 ，故D错误。综上分析，答案为A.
6.答案：CD
解析：卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供,则有,无法计算得到卫星的质量,更无法确定其密度及向心力大小,AB项错误;又,联立两式可得,C项正确；由,可计算出卫星的线速度的大小,D项正确。
7.答案：B
解析：本题通过“天问1号”着陆器考查匀变速直线运动规律、牛顿第二定律、万有引力定律.由万有引力定律得，可得，则，解得，由匀变速直线运动规律得，着陆器的加速度大小，由牛顿第二定律得，联立解得，B正确，A、C、D错误.
8.答案：CD
解析：本题考查万有引力定律的应用.人造卫星绕地球运动时，万有引力提供其做圆周运动的向心力，由,解得,已知甲的轨道半径是乙的2倍，则乙的速度大小是甲的倍，A错误；由，解得,已知甲的轨道半径是乙的2倍，则乙的向心加速度大小是甲的4倍，又两颗人造卫星质量相同，则甲的向心力大小是乙的，B错误，C正确;由开普勒第三定律可知，两颗人造卫星环绕同一天体（地球）运动，已知甲的轨道半径是乙的2倍，则甲的周期是乙的倍，D正确.
9.答案：B
解析：“东方红一号”从近地点到远地点万有引力做负功,动能减小,所以,过近地点圆周运动的速度为,由于“东方红一号”在椭圆上运动,所以,故B正确。
10.答案：A
解析：本题考查人造卫星运动特点,意在考查考生的推理能力。设地球质量为M,人造卫星质量为m,人造卫星做匀速圆周运动时,根据万有引力提供向心力有得因为“高分四号”的轨道半径比“高分五号”的轨道半径大,所以选项A正确,BCD错误。
11.答案：C
解析：火星与地球轨道周长之比等于公转轨道半径之比，A项错；火星和地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由，解得，所以火星与地球线速度大小之比为
，B项错；角速度大小之比为，C项对；向心加速度大小之比为4：9，D项错。
12.答案：B
解析：本题考查万有引力定律的应用.由万有引力定律得在火星表面质量为m的物体受到的引力为，在地球表面同一物体受到的引力为，其中，，联立解得，B正确，A、C、D错误.
13.答案：A
解析：本题考查万有引力定律的应用.卫星绕球形星体表面做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可知，又，可得.
14.答案：D
解析：本题通过“嫦娥四号”探测器考查万有引力定律及其应用.在地球表面，质量为m的物体所受重力满足，可得地球表面的重力加速度满足，同理可知，月球表面的重力加速度，则，根据题意可知，地球半径R是月球半径的P倍，地球质量是月球质量的Q倍，解得，“嫦娥四号”绕月球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设“嫦娥四号”的质量为，则有，可得“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率，故D正确.
15.答案：D
解析：设地球的半径为R，地球的质量为M，探测器的质量为m，探测器在远离地球的过程中，其所受地球的引力大小为，由此可知，随着h的增大，F逐渐减小，但F随h不是均匀减小的，故D正确.
16.答案：A
解析：万有引力提供行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力,根据匀速圆周运动规律及牛顿第二定律得，解得.由于，所以，，选项A正确.
17.答案：BC
解析：合并前约时，两中子星绕连线上某点每秒转动12圈，则两中子星的周期相等，且均为，两中子星的角速度均为。两中子星构成了双星模型，假设两中子星的质 量分别为，轨道半径分别为，速率分别为，则有：，又，解得,质量之和可求，A错误，B正确。又由,则，速率之和可求，C正确.由题中的条件不能求解出两中子星自转的角速度，D错误。
18.答案：C
解析：试题分析;在天体中万有引力提供向心力,即,天体的密度公式,结合这两个公式求解。设脉冲星值量为M,密度为根据天体运动规律知: ，代入可得: ,故C正确;故选C
19.答案：C
解析：设地球半径为,根据题述,地球卫星的轨道半径为,地球卫星的轨道半径为,根据开普勒第三定律, ,所以与的周期之比为,故C正确。