2024屆高考物理第一輪復習：萬有引力與航天

更新時間：2023-09-03 瀏覽次數(shù)：75 類型：一輪復習

一、選擇題

1. (2024高一下·遼寧月考) 下列說法正確的是：（）

A . 一個力做功越多，功率越大 B . 曲線運動的合外力和速度方向不可能在同一直線上 C . 做離心運動的物體是因為受到了離心力作用 D . 萬有引力常量是由牛頓測量得到的

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2. (2023高一下·滑縣期末) 2023年5月30日上午，神舟十六號載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空！進入預定軌道后，航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功！關于神舟十六號載人飛船的發(fā)射速度 $\text{[math]}$ ，下面說法中正確的是（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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3. (2023高一下·新會期中) 地面上的觀察者測得真空中的光速為v₁ ，在勻速直線運動的列車內(nèi)，觀察者測得真空中的光速為v₂ ，根據(jù)狹義相對論，下列判斷正確的是（）

A . v₁>v₂ B . v₁<v₂ C . v₁=v₂ D . 無法確定

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4. (2024高一下·湯原期末) 木星的衛(wèi)星中，木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運動的周期之比為 $\text{[math]}$ 。木衛(wèi)三周期為T ，公轉(zhuǎn)軌道半徑是月球繞地球軌道半徑r的n倍。月球繞地球公轉(zhuǎn)周期為 $\text{[math]}$ ，則（）

A . 木衛(wèi)一軌道半徑為 $\text{[math]}$ B . 木衛(wèi)二軌道半徑為 $\text{[math]}$ C . 周期T與T₀之比為 $\text{[math]}$ D . 木星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為 $\text{[math]}$

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5. (2023高一下·勃利期末) 2023年5月17日10時49分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，成功發(fā)射第五十六顆北斗導航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬地球靜止同步軌道衛(wèi)星，衛(wèi)星發(fā)射并進入軌道是一個復雜的過程，如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時先將衛(wèi)星發(fā)射至近地軌道，在近地軌道的A點加速后進入轉(zhuǎn)移軌道，在轉(zhuǎn)移軌道上的遠地點B加速后進入同步軌道。已知地球自轉(zhuǎn)周期為 $\text{[math]}$ ， E，F(xiàn)為橢圓短軸的兩個端點，下列說法正確的是（　?。?p>

A . 衛(wèi)星在近地軌道上運動的周期為 $\text{[math]}$ B . 衛(wèi)星在同步軌道B處的加速度大于在轉(zhuǎn)移軌道B處的加速度 C . 衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上由E向F運動時間等于由F向E運動時間 D . 衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上由B向A運動時，機械能守恒

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6. (2023高一下·河南期末) 2023年5月30日，“神舟十六號”載人飛船入軌后，成功對接于空間站天和核心艙前向端口。“神舟十六號”和“神舟十五號”乘組成功會師于空間站，“神舟十五號”已于6月4日返回地面，空間站運行在離地約400km的圓軌道上.空間站繞地球做勻速圓周運動.下列說法正確的是（）

A . “神舟十六號”的發(fā)射速度不大于第一宇宙速度 B . 空間站在軌運行速度不小于第一宇宙速度 C . “神舟十六號”必須先進入空間站所在軌道與空間站同向繞行，然后加速才能實現(xiàn)對接 D . “神舟十五號”沿橢圓軌道返回地球時，飛船的速度會增大

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7. (2023高二下·懷仁期末) 2023年5月，世界現(xiàn)役運輸能力最大的貨運飛船天舟六號，攜帶約5800kg的物資進入距離地面約400km（小于地球同步衛(wèi)星離地的高度）的軌道，順利對接中國空間站后近似做勻速圓周運動。對接后，這批物資（）

A . 所受重力為零 B . 所受地球引力比靜止在地面上時小 C . 所受合力比靜止在地面上時小 D . 做圓周運動的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)角速度小

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8. (2023高一下·成都期末) 《流浪地球》講述了人類為保全地球家園，驅(qū)動地球脫離太陽系去遙遠的比鄰星安家的科幻故事，其中蘊含了不少物理知識。下列說法正確的是（）

A . 根據(jù)故事描述，首先使地球停止自轉(zhuǎn)，這會導致地球兩極的物體所受重力變大 B . 根據(jù)故事描述，首先使地球停止自轉(zhuǎn)，這會導致地球赤道上的重力加速度變大 C . 為使地球脫離太陽系，地球的公轉(zhuǎn)速度應被加速到大于11.2 km/s D . 《流浪地球2》中地球停止自轉(zhuǎn)前建設的太空電梯可看作地球同步衛(wèi)星，其繞地球做勻速圓周運動的線速度大小小于赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的線速度大小

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9. (2023高一下·永勝期末) “嫦娥一號”是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星，它在距月球表面高度為200 km的圓形軌道上運行，運行周期為127分鐘。已知引力常量 $\text{[math]}$ ，月球的半徑為 $\text{[math]}$ ，利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為（　　）

A . 8.1×10¹⁰kg B . 7.4×10¹³kg C . 5.4×10¹⁹kg D . 7.4×10²²kg

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10. (2023高二下·臨夏期末) 2023年4月16日，我國在甘肅省酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征四號乙運載火箭成功將風云三號07星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定軌道．風云三號07星軌道距地面的高度小于地球同步衛(wèi)星軌道距地面的高度，若人造地球衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運動，下列說法正確的是（）

A . 繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星最小速度為第一宇宙速度 B . 赤道上方地球的同步衛(wèi)星可以在不同的軌道上運行 C . 在相同時間內(nèi)，風云三號07星、地球同步衛(wèi)星與地心連線掃過的面積相等 D . 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動所需的向心力由萬有引力提供，繞不同圓周運動的衛(wèi)星的圓心相同

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11. (2023高二下·順義期末) 發(fā)射地球靜止軌道同步衛(wèi)星一般經(jīng)過三個階段：先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后提速變軌使其沿橢圓軌道2運行，最后再次提速變軌將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示。當衛(wèi)星分別在軌道1、2、3上正常運行時，以下說法正確的是（）

A . 衛(wèi)星分別沿軌道1和軌道2經(jīng)過Q點時的加速度相等 B . 衛(wèi)星在軌道3上的機械能小于它在軌道1上的機械能 C . 衛(wèi)星在軌道3上的運行周期小于在軌道1上的運行周期 D . 衛(wèi)星在軌道3上的運行速率大于它在軌道1上的運行速率

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12. (2023高一下·龍南期末) 一代代物理學家們在探究客觀世界的過程中，不斷發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，總結(jié)研究方法，推動了生產(chǎn)力的發(fā)展和人類文明的進步。下列關于物理學史和物理學方法的敘述，正確的是（　?。?

A . “點電荷”和“電場強度”概念的提出，都應用了比值定義法 B . 法國物理學家?guī)靵霭l(fā)現(xiàn)了庫侖定律，并通過油滴實驗測定了元電荷的電荷量 C . 地面上的人觀察高速飛行的火箭時，發(fā)現(xiàn)火箭里的鐘表變慢了 D . 海王星是先觀測到再計算其位置后被確定的，被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”

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13. (2023高一下·丹陽期中) 2021年2月，天問一號火星探測器被火星捕獲，經(jīng)過一系列變軌后從“調(diào)相軌道”進入“停泊軌道”，為著陸火星做準備。如圖所示，陰影部分為探測器在不同軌道上繞火星運行時與火星的連線每秒掃過的面積，下列說法正確的是（　　）

A . 圖中兩陰影部分的面積相等 B . 從“調(diào)相軌道”進入“停泊軌道”探測器機械能變小 C . 從“調(diào)相軌道”進入“停泊軌道”探測器周期變大 D . 探測器在P點的加速度小于在N點的加速度

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14. (2024高一下·淄博月考) 利用三顆位置適當?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通信，目前地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的n倍，地球的自轉(zhuǎn)周期為 $\text{[math]}$ 。假設地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值為（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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二、多項選擇題

15. (2023高一下·海南期末) 2022年11月3日9時32分，夢天實驗艙順利完成轉(zhuǎn)位，標志著中國空間站“T”字型基本結(jié)構(gòu)在軌組裝完成，如圖所示。已知空間站離地面的高度為h ，地球的半徑為R ，地球表面的重力加速度為g ，萬有引力常量G ，忽略地球自轉(zhuǎn)，若空間站可視為繞地心做勻速圓周運動，則下列說法正確的是（　?。?p>

A . 地球的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ B . 空間站的線速度大小為 $\text{[math]}$ C . 地球的平均密度為 $\text{[math]}$ D . 空間站的周期為 $\text{[math]}$

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16. (2023高一下·邵陽期末) “雙星系統(tǒng)”由相距較近的兩顆恒星組成，每顆恒星的半徑遠小于兩顆恒星之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠離其他天體，它們在相互間的萬有引力作用下繞某一點做勻速圓周運動。如圖所示為某一雙星系統(tǒng)，A恒星的質(zhì)量為m₁ ， B恒星的質(zhì)量為m₂ ， A恒星的軌道半徑為r₁ ， B恒星的軌道半徑為r₂ ， A恒星的線速度大小為v₁ ， B恒星的線速度大小為v₂ ，它們中心之間的距離為L，引力常量為G。則下列說法正確的是（　　）

A . A恒星與B恒星軌道半徑大小之比為 $\text{[math]}$ B . 雙星系統(tǒng)的運行周期為 $\text{[math]}$ C . A恒星的軌道半徑為 $\text{[math]}$ D . A恒星與B恒星線速度大小之比為 $\text{[math]}$

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17. (2023高一下·陽新月考) 地球的半徑為R，近地衛(wèi)星甲和同步衛(wèi)星乙繞地球做勻速圓周運動的速度大小分別為v甲、v 乙，赤道上物體丙的速度大小為v 丙，同步衛(wèi)星乙的軌道半徑大小為r。下列關系正確的是（）

A . v甲 = v丙 B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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18. (2023高一下·成都期末) 下列說法正確的是（）

A . 地球同步衛(wèi)星可以出現(xiàn)在成都正上空 B . 所有行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上 C . 赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小小于同步衛(wèi)星的向心加速度大小 D . 在同一圓軌道上運行的不同衛(wèi)星所受向心力的大小一定相等

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19. (2023·白山模擬) 兩顆相距較遠的行星A、B的半徑分別為 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，距行星中心r處的衛(wèi)星圍繞行星做勻速圓周運動的線速度的平方 $\text{[math]}$ 隨r變化的關系如圖甲所示，兩圖線左端的縱坐標相同；距行星中心r處的衛(wèi)星圍繞行星做勻速圓周運動的周期為T，取對數(shù)后得到如圖乙所示的擬合直線（線性回歸），兩直線平行，它們的截距分別為 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。已知兩圖像數(shù)據(jù)均采用國際單位， $\text{[math]}$ ，行星可看作質(zhì)量分布均勻的球體，忽略行星的自轉(zhuǎn)和其他星球的影響，下列說法正確的是（　　）

A . 圖乙中兩條直線的斜率均為 $\text{[math]}$ B . 行星A，B的質(zhì)量之比為2∶1 C . 行星A，B的密度之比為1∶2 D . 行星A，B表面的重力加速度大小之比為2∶1

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20. (2023高一下·深圳期中) 2022年4月16日，神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。返回艙從工作軌道I返回地面的運動軌跡如圖，橢圓軌道II與圓軌道I、III分別相切于P、Q兩點，返回艙從軌道III上適當位置減速后進入大氣層，最后在東風著陸場著陸。下列說法正確的是：（）

A . 返回艙在I軌道上P需要向運動方向的反方向噴氣進入II軌道 B . 返回艙在II軌道上運動的周期小于返回艙在III軌道上運動的周期 C . 返回艙在III軌道上Q點的速度的大小大于II軌道上P點速度的大小 D . 返回艙在I軌道上經(jīng)過P點時的加速度等于在II軌道上經(jīng)過P點時的加速度

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21. (2023高一下·金牛月考) 隨著對宇宙的研究逐步開展，科學家已多次探測到引力波。這證實了愛因斯坦100年前的預測，彌補了愛因斯坦廣義相對論中最后一塊缺失的“拼圖”。雙星的運動是產(chǎn)生引力波的來源之一，假設宇宙中有一由a、b兩顆星組成的雙星系統(tǒng)，這兩顆星在萬有引力的作用下，繞它們連線的某一點做勻速圓周運動，a星的運行周期為T，a、b兩顆星的距離為L，a、b兩顆星的軌道半徑之差為△r。已知a星的軌道半徑大于b星的軌道半徑，則（）

A . b星的周期為 $\text{[math]}$ T B . b星的線速度大小為 $\text{[math]}$ C . a、b兩顆星的半徑之比為 $\text{[math]}$ D . a、b兩顆星的質(zhì)量之比為 $\text{[math]}$

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三、非選擇題

22. (2023高一下·滿洲里期末) 某人造衛(wèi)星的軌道為距地面高度為 $\text{[math]}$ 的圓形軌道。已知地球半徑為 $\text{[math]}$ ，地面附近的重力加速度為 $\text{[math]}$ 。求人造衛(wèi)星在圓軌道上運行的周期是多大？

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23. (2023高一下·普寧月考)
1. （1）在宇宙中有兩顆星組成的孤立“雙星系統(tǒng)”，“雙星系統(tǒng)”離其他恒星較遠，通?？珊雎云渌求w對“雙星系統(tǒng)”的引力作用。星A和星B的質(zhì)量分別為 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，它們都繞二者連線上的某點做周期為T的勻速圓周運動。已知引力常量為G，求星A和星B間的距離L。
2. （2）在宇宙中也存在由質(zhì)量相等的四顆星組成的“四星系統(tǒng)”，“四星系統(tǒng)”離其他恒星較遠，通?？珊雎云渌求w對“四星系統(tǒng)”的引力作用。已觀測到穩(wěn)定的“四星系統(tǒng)”存在兩種基本的構(gòu)成形式：一種是四顆星穩(wěn)定地分布在邊長為a的正方形的四個頂點上，均圍繞正方形對角線的交點做勻速圓周運動，如下圖（1）所示。另一種形式是有三顆星位于等邊三角形的三個頂點上，第四顆星剛好位于三角形的中心不動，三顆星沿外接于等邊三角形的半徑為a的圓形軌道運行，如下圖（2）所示。假設兩種形式的“四星系統(tǒng)”中每個星的質(zhì)量均為m，已知引力常量為G，求這兩種形式下的周期 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。
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24. (2023高一下·西雙版納期末) 火星半徑是地球半徑的 $\text{[math]}$ ，火星質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的 $\text{[math]}$ ，那么地球表面上質(zhì)量為50kg的宇航員（地球表面的重力加速度g取10m/s²）
1. （1）在火星表面上受到的重力是多少？
2. （2）若宇航員在地球表面能跳1.5m高，那他在火星表面能跳多高？
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25. (2023高一下·長春期末) 如圖所示，“好奇號”火星探測器于2012年成功登陸火星表面。在登陸火星前“好奇號”在距火星表面高度為h的軌道上繞火星做勻速圓周運動，周期為T，已知火星的半徑為R、引力常量為G，忽略其他人體對探測器的引力作用。求：
1. （1）探測器繞火星做勻速圓周運動的線速度大?。?
2. （2）火星的質(zhì)量。
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26.
兩個靠得很近的天體，離其它天體非常遙遠，它們以其連線上某一點O為圓心各自做勻速圓周運動，兩者的距離保持不變，科學家把這樣的兩個天體稱為“雙星”，如圖所示。已知雙星的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，它們之間的距離為，引力常量為G，雙星中質(zhì)量為 $\text{[math]}$ 的天體運行軌道半徑 $\text{[math]}$ =，運行的周期 =。

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27. 火星和地球繞太陽的運動可以近似看做為同一平面內(nèi)同方向的勻速圓周運動，已知火星的軌道半徑r_火＝1.5×10¹¹ m，地球的軌道半徑r_地＝1.0×10¹¹ m，從如圖所示的火星與地球相距最近的時刻開始計時，估算火星再次與地球相距最近需多少地球年？（保留兩位有效數(shù)字）

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28. (2023高一下·長春月考) 雙星由兩顆繞著共同的點旋轉(zhuǎn)的恒星組成。對于其中一顆來說，另一顆就是其“伴星”。如果甲、乙兩顆星體質(zhì)量分別為 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，它們之間的距離為L，甲、乙離其他天體十分遙遠 $\text{[math]}$ 不受其他天體的作用 $\text{[math]}$ ，它們繞連線上一點O以相同的角速度做勻速圓周運動，如圖所示。已知引力常量為G。求：
1. （1）甲做圓周運動的軌道半徑 $\text{[math]}$ 。
2. （2）雙星做圓周運動的周期T。
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29. (2022高三上·張家口期中) 2022年4月16日，圓滿完成任務的三名中國航天英雄乘坐神舟十三號飛船從空間站順利返回地面。如圖所示，某顆衛(wèi)星的返回回收過程可簡化如下：軌道1是某近地圓軌道，其半徑可近似看做等于地球半徑，軌道2是位于與軌道1同一平面內(nèi)的中地圓軌道，軌道半徑為地球半徑的3倍。一顆在軌道2上運行的質(zhì)量為m的衛(wèi)星通過兩次制動變軌，先從橢圓轉(zhuǎn)移軌道進入軌道1運行，調(diào)整好姿態(tài)再伺機進入大氣層，返回地面。已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，忽略其他星體對該衛(wèi)星的作用力，試求：
1. （1）該衛(wèi)星在軌道1上運行的動能；
2. （2）經(jīng)過多長時間該衛(wèi)星在橢圓轉(zhuǎn)移軌道上從軌道2上的A點運行至軌道1上的B點（A、B與地心在同一直線上）。
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30. (2022高一下·哈爾濱期中) 2011年7月11日23時41分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號丙運載火箭，成功將“天鏈一號02星”送入太空.火箭飛行約26分鐘后，西安衛(wèi)星測控中心傳來的數(shù)據(jù)表明，星箭分離，衛(wèi)星成功進入地球同步轉(zhuǎn)移軌道.“天鏈一號02星”是我國第二顆地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，又稱跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，是航天器太空運行的數(shù)據(jù)“中轉(zhuǎn)站”，用于轉(zhuǎn)發(fā)地球站對中低軌道航天器的跟蹤測控信號和中繼航天器發(fā)回地面的信息的地球靜止通信衛(wèi)星.
1. （1）已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)周期為T，請你計算“天鏈一號02星”的軌道半徑為多少？
2. （2）某次有一個赤道地面基站發(fā)送一個無線電波信號，需要位于赤道地面基站正上方的“天鏈一號02星”把該信號轉(zhuǎn)發(fā)到同軌道的一個航天器，如果航天器與“天鏈一號02星”處于同軌道最遠可通信距離的情況下，航天器接收到赤道地面基站的無線電波信號的時間是多少？已知地球半徑為R，地球同步衛(wèi)星軌道半徑為r，無線電波的傳播速度為光速c.
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