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1、专题0505 万有引力与航天一、单选题一、单选题1(2023山东统考高考真题)牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引，这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相同的性质、且都满足FMmr2。已知地月之间的距离r大约是地球半径的60倍，地球表面的重力加速度为g，根据牛顿的猜想，月球绕地球公转的周期为()A.30rgB.30grC.120rgD.120gr2(2023北京统考高考真题)2022年10月9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为720km，运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示，为了随
2、时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是()A.“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为1B.“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/sC.“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度D.由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离3(2023北京统考高考真题)在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为F，用停表测得小球转过n
3、圈所用的时间为t，用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径R。下列说法正确的是()A.圆周运动轨道可处于任意平面内B.小球的质量为FRt242n2C.若误将n-1圈记作n圈，则所得质量偏大D.若测R时未计入小球半径，则所得质量偏小4(2023湖南统考高考真题)根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的18倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质量的1020倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，自转变快不考虑恒星与其它物体的相互作用已知逃逸速度为第一宇
4、宙速度的2 倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是()1五年（2019-2023）高考物理真题分项汇编专题05 万有引力与航天(解析版)A.同一恒星表面任意位置的重力加速度相同B.恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大C.恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变D.中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度5(2023浙江统考高考真题)木星的卫星中，木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为1:2:4。木卫三周期为T，公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r的n倍。月球绕地球公转周期为T0，则()A.木卫一轨道半径为n16rB.木卫二轨道半径为n2rC.周期T与T0之比为n32D.木星
5、质量与地球质量之比为T20T2n36(2023辽宁统考高考真题)在地球上观察，月球和太阳的角直径(直径对应的张角)近似相等，如图所示。若月球绕地球运动的周期为T，地球绕太阳运动的周期为T，地球半径是月球半径的k倍，则地球与太阳的平均密度之比约为()A.k3T1T22B.k3T2T12C.1k3T1T22D.1k3T2T127(2023湖北统考高考真题)2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为3:2，如图所示。根据以上信息可以得出()A.火星与地球绕
6、太阳运动的周期之比约为27:8B.当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大C.火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9:4D.下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前8(2023山西统考高考真题)2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的物资进入距离地面约400km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资()A.质量比静止在地面上时小B.所受合力比静止在地面上时小C.所受地球引力比静止在地面上时大D.做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大9(2023江苏统考高考真题)设想将来发射一颗人造
7、卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，2该轨道可视为圆轨道该卫星与月球相比，一定相等的是()A.质量B.向心力大小C.向心加速度大小D.受到地球的万有引力大小10(2023浙江高考真题)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，称为“行星冲日”，已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表：行星名称地球火星木星土星天王星海王星轨道半径R/AU1.01.55.29.51930则相邻两次“冲日”时间间隔约为()A.火星365天B.火星800天C.天王星365天D.天王星800天11(2022天津高考真题)2022
8、年3月，中国空间站“天宫课堂”再次开讲，授课期间利用了我国的中继卫是系统进行信号传输，天地通信始终高效稳定。已知空间站在距离地面400公里左右的轨道上运行，其运动视为匀速圆周运动，中继卫星系统中某卫星是距离地面36000公里左右的地球静止轨道卫星(同步卫星)，则该卫星()A.授课期间经过天津正上空B.加速度大于空间站的加速度C.运行周期大于空间站的运行周期D.运行速度大于地球的第一宇宙速度12(2022福建高考真题)2021年美国“星链”卫星曾近距离接近我国运行在距地390km近圆轨道上的天宫空间站。为避免发生危险，天宫空间站实施了发动机点火变轨的紧急避碰措施。已知质量为m的物体从距地心r处运
9、动到无穷远处克服地球引力所做的功为GMmr，式中M为地球质量，G为引力常量；现将空间站的质量记为m0，变轨前后稳定运行的轨道半径分别记为r1、r2，如图所示。空间站紧急避碰过程发动机做的功至少为()A.12GMm01r1-1r2B.GMm01r1-1r23C.32GMm01r1-1r2D.2GMm01r1-1r213(2022河北统考高考真题)2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b，2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍
10、，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为()A.2 2B.2C.2D.2214(2022湖北统考高考真题)2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是()A.组合体中的货物处于超重状态B.组合体的速度大小略大于第一宇宙速度C.组合体的角速度大小比地球同步卫星的大D.组合体的加速度大小比地球同步卫星的小15(2022浙江统考高考真题)神舟十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则()A.天和
11、核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大B.返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力C.质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行D.返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒16(2022广东高考真题)“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是()A.火星公转的线速度比地球的大B.火星公转的角速度比地球的大C.火星公转的半径比地球的小D.火星公转的加速度比地球的小17(2022山东统考高考真题)“羲和号”是我
12、国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈。已知地球半径为地轴R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为()A.gR2T22n2213-RB.gR2T22n2213C.gR2T24n2213-RD.gR2T24n221318(2022全国统考高考真题)2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约400km的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看4到，在近地圆轨道上飞
13、行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们()A.所受地球引力的大小近似为零B.所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零C.所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等D.在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小19(2022浙江统考高考真题)“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号()A.发射速度介于7.9km/s与11.2km/s之间B.从P点转移到Q点的时间小于6个月C.在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D.在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速
14、度20(2021江苏高考真题)我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”第49颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。该卫星()A.运动速度大于第一宇宙速度B.运动速度小于第一宇宙速度C.轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星D.轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星21(2021海南高考真题)2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为400km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36000k
15、m。则该核心舱的()A.角速度比地球同步卫星的小B.周期比地球同步卫星的长C.向心加速度比地球同步卫星的大D.线速度比地球同步卫星的小22(2021湖北统考高考真题)2021年5月，天问一号探测器软着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步。火星与地球公转轨道近似为圆，两轨道平面近似重合，且火星与地球公转方向相同。火星与地球每隔约26个月相距最近，地球公转周期为12个月。由以上条件可以近似得出()A.地球与火星的动能之比B.地球与火星的自转周期之比C.地球表面与火星表面重力加速度大小之比D.地球与火星绕太阳运动的向心加速度大小之比23(2021天津高考真题)2021年5月15日，天问一
16、号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火星上首次留下国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器()5A.在轨道上处于受力平衡状态B.在轨道运行周期比在时短C.从轨道进入在P处要加速D.沿轨道向P飞近时速度增大24(2021北京高考真题)2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2
17、.8102km、远火点距离火星表面5.9105km，则“天问一号”()A.在近火点的加速度比远火点的小B.在近火点的运行速度比远火点的小C.在近火点的机械能比远火点的小D.在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动25(2021山东高考真题)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 LH，地球半径为R，质量为M，轨道处磁感应强度大小为
18、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()A.BLGMR+H+frBLB.BLGMR+H-frBLC.BLGMR+H+BLfrD.BLGMR+H-BLfr26(2021山东高考真题)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()6A.91B.92C.361D.72127(2021浙江高考真题)空间站在地球外层的稀薄大气中绕
19、行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站()A.绕地运行速度约为2.0km/sB.绕地运行速度约为8.0km/sC.在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒D.在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒28(2021广东高考真题)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
20、地周期D.核心舱的绕地线速度和绕地半径29(2021全国高考真题)科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU(太阳到地球的距离为1AU)的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为()7A.4104MB.4106MC.4108MD.41010M30(2021全国高考真题)2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行
21、周期约为1.8105s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8105m。已知火星半径约为3.4106m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为()A.6105mB.6106mC.6107mD.6108m31(2021河北高考真题)“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()A.34B.314C.3
22、52D.32532(2021浙江统考高考真题)嫦娥五号探测器是我国首个实施月面采样返回的航天器，由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品，轨道器与返回器的组合体环月做圆周运动。已知引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2地球质量m=6.01024kg，月球质量m2=7.31022kg，月地距离r1=3.8105km，月球半径r2=1.7103km。当轨道器与返回器的组合体在月球表面上方约200km处做环月匀速圆周运动时，其环绕速度约为()A.16m/sB.1.1102m/sC.1.6103m/sD.1.4104m/s33(2020海南统考高考真题)2020年5月
23、5日，长征五号B运载火箭在中国文昌航天发射场成功首飞，将新一代载人飞船试验船送入太空，若试验船绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则()A.试验船的运行速度为2RTB.地球的第一宇宙速度为2TR+h3RC.地球的质量为2 R+h3GT2D.地球表面的重力加速度为42R+h2RT234(2020北京统考高考真题)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8C.火星的第
24、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35(2020天津统考高考真题)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36(2020山东统考高考真题)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t0、速度由v0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
25、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.m 0.4g-v0t0B.m 0.4g+v0t0C.m 0.2g-v0t0D.m 0.2g+v0t037(2020浙江统考高考真题)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32，则火星与地球绕太阳运动的()A.轨道周长之比为23B.线速度大小之比为3:2C.角速度大小之比为2 2:3 3D.向心加速度大小之比为9438(2020全国统考高考真题)“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
26、，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.RKgQPB.RPKgQC.RQgKPD.RPgQK39(2020全国统考高考真题)若一均匀球形星体的密度为，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.3GB.4GC.13GD.14G940(2020全国统考高考真题)火星的质量约为地球质量的110，半径约为地球半径的12，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.0.2B.0.4C.2.0D.2.541(2020浙江高考真题)如图所示，卫星
27、a、b、c沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星，在地球两极上空约1000km处运行；b是低轨道卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步卫星，则()A.a、b的周期比c大B.a、b的向心力一定相等C.a、b的速度大小相等D.a、b的向心加速度比c小42(2019海南高考真题)2019年5月，我国第45颗北斗卫星发射成功已知该卫星轨道距地面的高度约为36000km，是“天宫二号”空间实验室轨道高度的90倍左右，则()A.该卫星的速率比“天宫二号”的大B.该卫星的周期比“天宫二号”的大C.该卫星的角速度比“天宫二号”的大D.该卫星的向心加速度比“天宫二号”的大43(2019江苏高考真题)1970
28、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v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则()A.v1v2,v1=GMrB.v1v2,v1GMrC.v1v2,v1=GMrD.v1v2,v1GMr44(2019北京高考真题)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45(2019天津高考真题)2018年12月
29、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M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的()10A.周期为42r3GMB.动能为GMm2RC.角速度为Gmr3D.向心加速度为GMR246(2019全国高考真题)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a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火已知它们的轨道半径R金R地a地a火B.a火a地a金C.v地v火v金D.v火v地v金47(20
30、19全国高考真题)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F随h变化关系的图像是()A.B.C.D.48(2019浙江高考真题)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二、多选题二、多选题49(2023海南统考高考真题)如图所示，1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前后的轨道，下列说法正确的是()11A.飞船从1轨道变到2轨道要点火加
31、速B.飞船在1轨道周期大于2轨道周期C.飞船在1轨道速度大于2轨道D.飞船在1轨道加速度大于2轨道50(2022重庆高考真题)我国载人航天事业已迈入“空间站时代”。若中国空间站绕地球近似做匀速圆周运动，运行周期为T，轨道半径约为地球半径的1716倍，已知地球半径为R，引力常量为G，忽略地球自转的影响，则()A.漂浮在空间站中的宇航员不受地球的引力B.空间站绕地球运动的线速度大小约为17R8TC.地球的平均密度约为3GT216173D.空间站绕地球运动的向心加速度大小约为地面重力加速度的16172倍51(2022海南高考真题)火星与地球的质量比为a，半径比为b，则它们的第一宇宙速度之比和表面的重
32、力加速度之比分别是()A.g火g地=abB.v火v地=abC.g火g地=ab2D.v火v地=ba52(2022辽宁高考真题)如图所示，行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动。在地图上容易测得地球-水星连线与地球-太阳连线夹角，地球-金星连线与地球-太阳连线夹角，两角最大值分别为m、m。则()A.水星的公转周期比金星的大B.水星的公转向心加速度比金星的大C.水星与金星的公转轨道半径之比为sinm:sinmD.水星与金星的公转线速度之比为sinm:sinm1253(2022湖南统考高考真题)如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的
33、观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是()A.火星的公转周期大约是地球的827倍B.在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行C.在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为逆行D.在冲日处，火星相对于地球的速度最小54(2021重庆高考真题)2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆火星表面，是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔二号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝
34、融号”的质量是“玉兔二号”的K倍，火星的质量是月球的N倍，火星的半径是月球的P倍，火星与月球均视为球体，则()A.火星的平均密度是月球的NP3倍B.火星的第一宇宙速度是月球的NP 倍C.火星的重力加速度大小是月球表面的NP倍D.火星对“祝融号”引力的大小是月球对“玉兔二号”引力的KNP2倍55(2021福建统考高考真题)两位科学家因为在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体而获得了2020年诺贝尔物理学奖。他们对一颗靠近银河系中心的恒星S2的位置变化进行了持续观测，记录到的S2的椭圆轨道如图所示。图中O为椭圆的一个焦点，椭圆偏心率(离心率)约为0.87。P、Q分别为轨道的远银心点和近银心点，Q
35、与O的距离约为120AU(太阳到地球的距离为1AU)，S2的运行周期约为16年。假设S2的运动轨迹主要受银河系中心致密天体的万有引力影响，根据上述数据及日常的天文知识，可以推出()13A.S2与银河系中心致密天体的质量之比B.银河系中心致密天体与太阳的质量之比C.S2在P点与Q点的速度大小之比D.S2在P点与Q点的加速度大小之比56(2021辽宁统考高考真题)2021年2月，我国首个火星探测器“天问一号”实现了对火星的环绕。若已知该探测器在近火星圆轨道与在近地球圆轨道运行的速率比和周期比，则可求出火星与地球的()A.半径比B.质量比C.自转角速度比D.公转轨道半径比57(2021湖南高考真题)
36、2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的116。下列说法正确的是()A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的16172倍B.核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9km/sC.核心舱在轨道上飞行的周期小于24hD.后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小58(2020江苏统考高考真题)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
37、v=gR 可知，甲的速度是乙的2 倍B.由a=2r可知，甲的向心加速度是乙的2倍C.由F=GMmr2可知，甲的向心力是乙的14D.由r3T2=k可知，甲的周期是乙的2 2 倍59(2019全国高考真题)在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其a-x关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体已知星球M的半径是星球N的3倍，则()A.M与N的密度相等B.Q的质量是P的3倍C.Q下落过程中的最大动能是P的4倍D.Q下落过程中弹簧的最大压
38、缩量是P的4倍14专题0505 万有引力与航天一、单选题一、单选题1(2023山东统考高考真题)牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引，这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相同的性质、且都满足FMmr2。已知地月之间的距离r大约是地球半径的60倍，地球表面的重力加速度为g，根据牛顿的猜想，月球绕地球公转的周期为()A.30rgB.30grC.120rgD.120gr【答案】C【详解】设地球半径为R，由题知，地球表面的重力加速度为g，则有mg=GM地mR2月球绕地球公转有GM地m月r2=m月42T2rr=60R联立有T=120rg故选C。2(2023北京统考高考真题)2022年10月
39、9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为720km，运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是()A.“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为1B.“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/sC.“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度D.由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离【答案】A【详解】A
40、因为“夸父一号”轨道要始终保持要太阳光照射到，则在一年之内转动360角，即轨道平面平均每天约转动1，故A正确；B第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，则“夸父一号”的速度小于7.9km/s，故B错误；1C根据GMmr2=ma可知“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C错误；D“夸父一号”绕地球转动，地球绕太阳转动，中心天体不同，则根据题中信息不能求解地球与太阳的距离，故D错误。故选A。3(2023北京统考高考真题)在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用
41、力传感器测得绳上的拉力为F，用停表测得小球转过n圈所用的时间为t，用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径R。下列说法正确的是()A.圆周运动轨道可处于任意平面内B.小球的质量为FRt242n2C.若误将n-1圈记作n圈，则所得质量偏大D.若测R时未计入小球半径，则所得质量偏小【答案】A【详解】A空间站内的物体都处于完全失重状态，可知圆周运动的轨道可处于任意平面内，故A正确；B根据F=m2R=2nt解得小球质量m=Ft242n2R故B错误；C若误将n-1圈记作n圈，则得到的质量偏小，故C错误；D若测R时未计入小球的半径，则R偏小，所测质量偏大，故D错误。故选A。4(2023湖南统考高考真题
42、)根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的18倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质量的1020倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，自转变快不考虑恒星与其它物体的相互作用已知逃逸速度为第一宇宙速度的2 倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是()A.同一恒星表面任意位置的重力加速度相同B.恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大C.恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变D.中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度【答案】B【详解】A恒星
43、可看成质量均匀分布的球体，同一恒星表面任意位置物体受到的万有引力提供重力加速2度和绕恒星自转轴转动的向心加速度，不同位置向心加速度可能不同，故不同位置重力加速度的大小和方向可能不同，A错误；B恒星两极处自转的向心加速度为零，万有引力全部提供重力加速度。恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，由万有引力表达式F万=GMmR2可知，恒星表面物体受到的万有引力变大，根据牛顿第二定律可知恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大。B正确；C由第一宇宙速度物理意义可得GMmR2=mv2R整理得v=GMR恒星坍缩前后质量不变，体积缩小，故第一宇宙速度变大，C错误；D由质量分布均匀球体的
44、质量表达式M=43R3得R=33M4已知逃逸速度为第一宇宙速度的2 倍，则v=2v=2GMR联立整理得v2=2v2=2GMR=2G34M23由题意可知中子星的质量和密度均大于白矮星，结合上式表达式可知中子星的逃逸速度大于白矮星的逃逸速度，D错误。故选B。5(2023浙江统考高考真题)木星的卫星中，木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为1:2:4。木卫三周期为T，公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r的n倍。月球绕地球公转周期为T0，则()A.木卫一轨道半径为n16rB.木卫二轨道半径为n2rC.周期T与T0之比为n32D.木星质量与地球质量之比为T20T2n3【答案】D【详解】根据题意可得，
45、木卫3的轨道半径为r3=nrAB根据万有引力提供向心力GMmR2=m42T2R可得R=3GMT242木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为1:2:4,可得木卫一轨道半径为r1=nr316木卫二轨道半径为3r2=nr34故AB错误；C木卫三围绕的中心天体是木星，月球的围绕的中心天体是地球，根据题意无法求出周期T与T0之比，故C错误；D根据万有引力提供向心力，分别有GM木m(nr)2=m42T2nrGM地mr2=m42T20r联立可得M木M地=T20T2n3故D正确。故选D。6(2023辽宁统考高考真题)在地球上观察，月球和太阳的角直径(直径对应的张角)近似相等，如图所示。若月球绕地球运动的
46、周期为T，地球绕太阳运动的周期为T，地球半径是月球半径的k倍，则地球与太阳的平均密度之比约为()A.k3T1T22B.k3T2T12C.1k3T1T22D.1k3T2T12【答案】D【详解】设月球绕地球运动的轨道半径为r，地球绕太阳运动的轨道半径为r，根据GMmr2=m42T2r可得Gm地m月r21=m月42T21r1Gm地m日r22=m地42T22r2其中r1r2=R月R日=R地kR日=m43R3联立可得地日=1k3T2T12故选D。47(2023湖北统考高考真题)2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内
47、沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为3:2，如图所示。根据以上信息可以得出()A.火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27:8B.当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大C.火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9:4D.下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前【答案】B【详解】A火星和地球均绕太阳运动，由于火星与地球的轨道半径之比约为3：2，根据开普勒第三定律有r3火r3地=T2火T2地可得T火T地=r3火r3地=3 32 2故A错误；B火星和地球绕太阳匀速圆周运动，速度大小均不变，当火星与地球相距最远时，由于两者的速度方向相反，故此时两者相对速度最大，
48、故B正确；C在星球表面根据万有引力定律有GMmr2=mg由于不知道火星和地球的质量比，故无法得出火星和地球表面的自由落体加速度，故C错误；D火星和地球绕太阳匀速圆周运动，有火=2T火地=2T地要发生下一次火星冲日则有2T地-2T火t=2得t=T火T地T火-T地T地可知下一次“火星冲日”将出现在2023年12月18日之后，故D错误。故选B。8(2023山西统考高考真题)2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的物资进入距离地面约400km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道，顺利对接中国空间站后5近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资()A.质量比静止在地面上时
49、小B.所受合力比静止在地面上时小C.所受地球引力比静止在地面上时大D.做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大【答案】D【详解】A物体在低速(速度远小于光速)宏观条件下质量保持不变，即在空间站和地面质量相同，故A错误；BC设空间站离地面的高度为h，这批物质在地面上静止合力为零，在空间站所受合力为万有引力即F=GMmR+h2在地面受地球引力为F1=GMmR2因此有F1F，故BC错误；D物体绕地球做匀速圆周运动万有引力提供向心力GMmr2=m2r解得=GMr3这批物质在空间站内的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，因此这批物质的角速度大于同步卫星的角速度，同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，即这批物
50、质的角速度大于地球自转的角速度，故D正确。故选D。9(2023江苏统考高考真题)设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道该卫星与月球相比，一定相等的是()A.质量B.向心力大小C.向心加速度大小D.受到地球的万有引力大小【答案】C【详解】根据GMmr2=ma可得a=GMr2因该卫星与月球的轨道半径相同，可知向心加速度相同；因该卫星的质量与月球质量不同，则向心力大小以及受地球的万有引力大小均不相同。故选C。10(2023浙江高考真题)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，称