《2022届新高考物理二轮检测-专题二 第4讲 万有引力与航天.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022届新高考物理二轮检测-专题二 第4讲 万有引力与航天.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第4讲万有引力与航天1(2021山东卷)从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受陆平台的作用力大小之比为()A91B92C361D721解析：悬停时所受平台的作用力等于万有引力，根据FG，可得G：G2，故选B。答案：B2(2021山东济南一模)对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径r
2、与周期T关系作出如图所示图像，则可求得地球质量为(已知引力常量为G)()ABCD解析：由Gmr()2，得r3，即，求得地球的质量为M，因此A项正确。答案：A3经典的“黑洞”理论认为，当恒星收缩到一定程度时，会变成密度非常大的天体，这种天体的逃逸速度非常大，大到光从旁边经过时都不能逃逸，也就是其第二宇宙速度大于等于光速，此时该天体就变成了一个黑洞。已知太阳的质量为M，光速为c，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，引力常量为G，若太阳演变成一个黑洞，其密度至少达到()ABCD解析：根据万有引力提供向心力有m，得太阳的第一宇宙速度v1(式中R为太阳的半径)，因第二宇宙速度v2是第一宇宙速度v1的倍，可得
3、v2v1 ，由题意可知 c，得R，太阳变为黑洞后，其密度，选项B正确。答案：B4我国已发射“天宫二号”空间实验室，之后又发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是()A使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现
4、对接解析：对于绕地球做圆周运动的人造天体，由m，有v ，可见v与r是一一对应的。在同一轨道上运行速度大小相同，不能对接；而从同一轨道上加速或减速时由于发生变轨，二者不能处于同一轨道上，亦不能对接，A、B皆错误。飞船处于半径较小的轨道上，要实现对接，需增大飞船的轨道半径，飞船加速则轨道半径变大，飞船减速则轨道半径变小，C正确，D错误。答案：C5. (2021广东卷)2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是()A核心舱的质量和绕地半径B核心舱的质量和绕地周期C核心舱的绕地角速度和绕地
5、周期D核心舱的绕地线速度和绕地半径解析：根据核心舱做圆周运动向心力由地球的万有引力提供，可得Gmm2rmr，可得M，可知已知核心舱的质量和绕地半径、已知核心舱的质量和绕地周期以及已知核心舱的角速度和绕地周期，都不能求解地球的质量；若已知核心舱的绕地线速度和绕地半径可求解地球的质量。故选D。答案：D6中国将建由156颗卫星组成的天基互联网，建成后WiFi信号覆盖全球。假设这些卫星中有一颗卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为1.1R(R为地球的半径)，已知地球的第一宇宙速度为v，地球表面的重力加速度为g，则该卫星绕地球做匀速圆周运动的周期可表示为()A1.1 B. C D解析：根据Gm，则第一宇宙
6、速度v ，卫星的速度v1 ，卫星的周期T，联立解得T，又GMgR2，则T2.2，故选D。答案：D7我国在酒泉用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。如图所示为“墨子号”卫星在距离地球表面500 km高的轨道上实现两地通信的示意图。若已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，则下列说法正确的是()A工作时，两地发射和接收信号的雷达方向一直是固定的B卫星绕地球做匀速圆周运动的速度大于7.9 km/sC可以估算出“墨子号”卫星所受到的万有引力大小D可以估算出地球的平均密度解析：由于地球自转的周期和“墨子号”的周期不同，转动的线速度不同，所以工作时，两地发射和接收信号的雷
7、达方向不是固定的，故A错误；7.9 km/s是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，则卫星绕地球做匀速圆周运动的速度小于7.9 km/s，故B错误；由于“墨子号”卫星的质量未知，则无法计算“墨子号”所受到的万有引力大小，故C错误；根据万有引力等于重力，结合地球表面的重力加速度和半径可以求出地球的质量，结合地球的体积可以求出地球的平均密度，故D正确。答案：D8(2021福建省南平市第一次质检)如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，a和b的轨道半径相同，且均为c的k倍，已知地球自转周期为T。则()A卫星b也是地球同步卫星B卫星a的向心加速
8、度是卫星c的向心加速度的k2倍C卫星c的周期为TDa、b、c三颗卫星的运行速度大小关系为vavbvc解析：卫星b相对地球不能保持静止，故不是地球同步卫星，A错误；根据公式Gma可得a，即，B错误；根据开普勒第三定律可得TcTaT，C正确；根据公式Gm可得v，故vavbT2，由知，月球公转的角速度大，故A正确；因为月球绕地球旋转和地球绕太阳旋转的方向相同，从第一次三者共线到第二次三者共线，月球多转一圈，故B正确；设两次满月的时间间隔为t，则有()t2 ，解得t，故C错误，D正确。答案：ABD10(多选)如图所示，卫星在半径为r1的圆轨道上运行时速度为v1，当其运动经过A点时点火加速，使卫星进入椭
9、圆轨道运行，椭圆轨道的远地点B与地心的距离为r2，卫星经过B点的速度为vB，若规定无穷远处引力势能为0，则引力势能的表达式EpG，其中G为引力常量，M为中心天体质量，m为卫星的质量，r为两者质心间距，若卫星运动过程中仅受万有引力作用，则下列说法正确的是()AvBv1B卫星在椭圆轨道上A点的加速度小于B点的加速度C卫星在A点加速后的速度vA D卫星从A点运动至B点的最短时间为 解析：卫星在B点的速度vB小于以r2为半径做匀速圆周运动的速度，以r2为半径做匀速圆周运动的速度小于v1，故vBv1，A正确；由Gma，可知A点的加速度更大，B错误；从A点到B点的过程由机械能守恒得GmvA2GmvB2，解
10、得vA ，C正确；卫星在圆轨道上的运动周期T1，由开普勒第三定律：，解得T2 ，卫星从A点运动至B点的最短时间为 ，D错误。答案：AC11(2021河北卷) “祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行，其周期为2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日，已知一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为()ABCD解析：绕中心天体做圆周运动，根据万有引力提供向心力，可得mR，则T，R，由于一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则飞船的轨道半径R飞
11、R同，则，故选D。答案：D12(多选)“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星，被称为“太空110”，它可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命，假设“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，其运动方向与地球自转方向一致，轨道平面与地球赤道平面重合，下列说法正确的是()A“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍B“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的倍C站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动D“轨道康复者”可在高轨道上加速，以实现对低轨道上卫星的拯救解析：根据ma得：a，因为“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，则
12、“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍，故A正确。根据m得：v，因为“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，则“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的倍，故B正确。因为“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动的周期小于同步卫星的周期，则小于地球自转的周期，所以“轨道康复者”的角速度大于地球自转的角速度，站在赤道上的人用仪器观察到“轨道康复者”向东运动，故C错误。“轨道康复者”要在原轨道上减速，做近心运动，才能“拯救”更低轨道上的卫星，故D错误。答案：AB13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
13、经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的，半径约为地球的，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()AmBmCmDm解析：由于着陆器的减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，则根据匀变速直线运动规律可知，着陆器做匀减速运动的加速度大小a，设着陆器受到的制动力大小为F，则根据牛顿第二定律有Fmg火ma，在地球表面，对着陆器根据万有引力定律有Gmg，同理，在火星表面有Gmg火，解得g火0.4g，联立以上各式可知，着陆器受到的制动力大小Fm，B正确。答案：B14(2021山东
14、卷)迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞行。系绳卫星由两子卫星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示。在电池和感应电动势的共同作用下，导体绳中形成指向地心的电流，等效总电阻为r。导体绳所受的安培力克服大小为f的环境阻力，可使卫星保持在原轨道上。已知卫星离地平均高度为H，导体绳长为L，地球半径为R，质量为M，轨道处磁感应强度大小为B，方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响。据此可得，电池电动势为()ABL BBLCBL DBL解析：根据Gm，可得卫星做圆周运动的线速度v，根据右手定则可知，导体绳产生的感应电动势相当于上端为正极的电源，其大小为EBLv，因导线绳所受阻力f与安培力F平衡，则安培力与速度方向相同，可知导线绳中的电流方向向下，即电池电动势大于导线绳切割磁感线产生的电动势 ，可得fBL ，解得EBL ，故选A。答案：A