2022年高考物理一輪復習 課時作業(yè)13 萬有引力與航天（含解析）

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1、2022年高考物理一輪復習 課時作業(yè)13 萬有引力與航天（含解析） 一、單項選擇題 1．2013年2月15日中午12時30分左右，俄羅斯車里雅賓斯克州發(fā)生天體墜落事件．一塊隕石從外太空飛向地球，到A點剛好進入大氣層，由于受地球引力和大氣層空氣阻力的作用，軌道半徑漸漸變小，則下列說法中正確的是(　　) A．隕石正減速飛向A處 B．隕石繞地球運轉時角速度漸漸變小 C．隕石繞地球運轉時速度漸漸變大 D．進入大氣層隕石的機械能漸漸變大 解析：隕石進入大氣層前，只有萬有引力做正功，速度增大，A錯誤；進入大氣層后，空氣阻力做負功，機械能減小，D錯誤；由＝m＝mω2r得：v＝，ω＝，故隨r

2、減小，v、ω均增大，B錯誤，C正確． 答案：C 2．火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據(jù)開普勒行星運動定律可知(　　) A．太陽位于木星運行軌道的中心 B．火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等 C．火星與木星公轉周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方 D．相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積 解析：本題考查開普勒定律，意在考查考生對開普勒三定律的理解．由于火星和木星在橢圓軌道上運行，太陽位于橢圓軌道的一個焦點上，A項錯誤；由于火星和木星在不同的軌道上運行，且是橢圓軌道，速度大小變化，火星和木星的運行速度大小不一定相等，B項錯誤；由開普勒第三

3、定律可知，＝＝k，＝，C項正確；由于火星和木星在不同的軌道上，因此它們在近地點時的速度不等，在近地點時v火Δt與v木Δt不相等，D項錯誤． 答案：C 3．假設在宇宙中存在這樣三個天體A、B、C，它們在一條直線上，天體A離天體B的高度為某值時，天體A和天體B就會以相同的角速度共同繞天體C運轉，且天體A和天體B繞天體C運動的軌道都是圓軌道，如圖所示．以下說法正確的是(　　) A．天體A做圓周運動的加速度小于天體B做圓周運動的加速度 B．天體A做圓周運動的線速度小于天體B做圓周運動的線速度 C．天體A做圓周運動的向心力大于天體C對它的萬有引力 D．天體A做圓周運動的向心力等于天體C對

4、它的萬有引力 解析：由于天體A、B繞天體C運動的軌道都是圓軌道，根據(jù)a＝ω2r，v＝ωr可知選項A、B錯誤；天體A做圓周運動的向心力是由天體B和C對其引力的合力提供的，所以選項C正確，D錯誤． 答案：C 4．我國“嫦娥一號”探月衛(wèi)星發(fā)射后，先在“24小時軌道”上繞地球運行(即繞地球一圈需要24小時)；然后，經(jīng)過兩次變軌依次到達“48小時軌道”和“72小時軌道”；最后奔向月球．如果按圓形軌道計算，并忽略衛(wèi)星質量的變化，則在每次變軌完成后與變軌前相比(　　) A．衛(wèi)星動能增大，引力勢能減小 B．衛(wèi)星動能增大，引力勢能增大 C．衛(wèi)星動能減小，引力勢能減小 D．衛(wèi)星動能減小，引力勢能增大

5、 解析：“嫦娥一號”變軌過程中，質量變化可忽略不計，由v＝可知，軌道越高，衛(wèi)星速度越小，故變軌后衛(wèi)星動能減小，A、B錯誤；軌道變高時，萬有引力對衛(wèi)星做負功，衛(wèi)星引力勢能增大，故C錯誤，D正確． 答案：D 5．使物體脫離行星的引力束縛，不再繞該行星運行，從行星表面發(fā)射所需的最小速度稱為第二宇宙速度，行星的第二宇宙速度v2與第一宇宙速度v1的關系是v2＝v1.已知某行星的半徑為地球半徑的三倍，即r＝3R，它表面的重力加速度為地球表面重力加速度的.不計其他行星的影響，已知地球的第一宇宙速度為8 km/s，則該行星的第二宇宙速度為(　　) A．8 km/s B．4 km/s C．8 km

6、/s D．4 km/s 解析：由＝m＝mg可得：v地1＝＝8 km/s，同理，v行1＝＝＝4 km/s，由v行2＝v行1可得該行星的第二宇宙速度v行2＝8 km/s，A正確． 答案：A 6．在圓軌道上做勻速圓周運動的國際空間站里，一宇航員手拿一只小球相對于太空艙靜止“站立”于艙內(nèi)朝向地球一側的“地面”上，如圖所示．下列說法正確的是(　　) A．宇航員相對于地球的速度介于7.9 km/s與11.2 km/s之間 B．若宇航員相對于太空艙無初速度釋放小球，小球將落到“地面”上 C．宇航員將不受地球的引力作用 D．宇航員對“地面”的壓力等于零 解析：7.9 km/s是發(fā)射衛(wèi)星

7、的最小速度，是衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的最大速度，可見，所有環(huán)繞地球運轉的衛(wèi)星、飛船等，其運行速度均小于7.9 km/s，A錯誤；若宇航員相對于太空艙無初速度釋放小球，由于慣性，小球仍具有原來的速度，所以地球對小球的萬有引力正好提供它做勻速圓周運動需要的向心力，故小球不會落到“地面”上，而是沿原來的軌道繼續(xù)做勻速圓周運動，B錯誤；宇航員受地球的引力作用，此引力提供宇航員隨空間站繞地球做圓周運動的向心力，否則宇航員將脫離圓周軌道，C錯誤；因宇航員受的引力全部提供了向心力，宇航員不能對“地面”產(chǎn)生壓力，處于完全失重狀態(tài)，D正確． 答案：D 7．2011年11月3日，“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛

8、行器成功實施了首次交會對接．任務完成后“天宮一號”經(jīng)變軌升到更高的軌道，等待與“神舟九號”第二次交會對接．變軌前和變軌完成后“天宮一號”的運行軌道均可視為圓軌道，對應的軌道半徑分別為R1、R2，對應的角速度和向心加速度分別為ω1、ω2和a1、a2，則有(　　) A.＝ B.＝ C．變軌后的“天宮一號”比變軌前動能增大了，機械能增加了 D．在正常運行的“天宮一號”內(nèi)，體重計、彈簧測力計、天平都不能使用了 解析：由G＝mRω2可知，＝，選項A錯誤；由G＝ma可知，＝，選項B正確．變軌后的“天宮一號”比變軌前動能減小了，機械能增加了，選項C錯誤；在正常運行的“天宮一號”內(nèi)，體重計、天平都不

9、能使用了，但是彈簧測力計可以使用，選項D錯誤． 答案：B 8．隨著世界航空事業(yè)的發(fā)展，深太空探測已逐漸成為各國關注的熱點，假設深太空中有一顆外星球，其質量是地球質量的2倍，半徑是地球半徑的，則下列判斷正確的是(　　) A．該外星球的同步衛(wèi)星周期一定小于地球同步衛(wèi)星的周期 B．某物體在該外星球表面所受的重力是在地球表面所受重力的4倍 C．該外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的2倍 D．繞該外星球的人造衛(wèi)星和以相同軌道半徑繞地球的人造衛(wèi)星運行速度相同 解析：由于不知該外星球的自轉周期，不能判斷該外星球的同步衛(wèi)星周期與地球同步衛(wèi)星的周期的關系，選項A錯誤；由g＝GM/R2，可知該

10、外星球表面的重力加速度為地球表面重力加速度的8倍，選項B錯誤；由v＝可知，該外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的2倍，選項C正確；繞該外星球的人造衛(wèi)星和以相同軌道半徑繞地球的人造衛(wèi)星運行速度不相同，選項D錯誤． 答案：C 9．隨著我國登月計劃的實施，我國宇航員登上月球已不是夢想：假如我國宇航員登上月球并在月球表面附近以初速度v0豎直向上拋出一個小球，經(jīng)時間t后回到出發(fā)點．已知月球的半徑為R，萬有引力常量為G，則下列說法正確的是(　　) A．月球表面的重力加速度為 B．月球的質量為 C．宇航員在月球表面獲得 的速度就可能離開月球表面圍繞月球做圓周運動 D．宇航員在月球表面附近繞

11、月球做勻速圓周運動的繞行周期為 解析：以初速度v0豎直向上拋出一個小球，經(jīng)時間t后回到出發(fā)點，則v0＝gt/2解得月球表面的重力加速度為，選項A錯誤；由G＝mg解得M＝＝，選項B正確；月球第一宇宙速度v＝＝，選項C錯誤；宇航員在月球表面附近繞月球做勻速圓周運動的繞行周期為T＝＝π，選項D錯誤． 答案：B 10．某行星自轉周期為T, 赤道半徑為R，研究發(fā)現(xiàn)若該行星自轉角速度變?yōu)樵瓉韮杀秾е略撔乔虺嗟郎衔矬w將恰好對行星表面沒有壓力，已知萬有引力常量為G，則以下說法中正確的是(　　) A．該行星質量為M＝ B．該星球的同步衛(wèi)星軌道半徑為r＝R C．質量為m的物體對行星赤道地面的壓力為

12、FN＝ D．環(huán)繞該行星作勻速圓周運動的衛(wèi)星線速度必不大于7.9 km/s 解析：由＝m2·R可解得行星的質量M＝，A錯誤；由＝m·r可解得同步衛(wèi)星軌道半徑r＝R，B正確；由－FN＝m2·R可解得物體對赤道地面的壓力FN＝，C錯誤；由＝m可解得該行星的第一宇宙速度v＝，無法確定其與地球第一宇宙速度7.9 km/s的大小關系，D錯誤． 答案：B 二、多項選擇題 11．目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小．若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是(　　) A．衛(wèi)星的動能逐漸減小

13、B．由于地球引力做正功，引力勢能一定減小 C．由于氣體阻力做負功，地球引力做正功，機械能保持不變 D．衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小 解析：由于空氣阻力做負功，衛(wèi)星軌道半徑變小，地球引力做正功，引力勢能一定減小，動能增大，機械能減小，選項A、C錯誤，B正確．根據(jù)動能定理，衛(wèi)星動能增大，衛(wèi)星克服阻力做的功小于地球引力做的正功，而地球引力做的正功等于引力勢能的減小，所以衛(wèi)星克服阻力做的功小于引力勢能的減小，選項D正確． 答案：BD 12．我國于2013年6月11日17時38分發(fā)射“神舟十號”載人飛船，并與“天宮一號”目標飛行器對接．如圖所示，開始對接前，“天宮一號”在高軌道

14、，“神舟十號”飛船在低軌道，各自繞地球做勻速圓周運動，距離地面的高度分別為h1和h2(設地球半徑為R)，“天宮一號”的運行周期約為90分鐘．則以下說法正確的是(　　) A．“天宮一號”跟“神舟十號”的線速度大小之比為 B．“天宮一號”跟“神舟十號”的向心加速度大小之比為 C．“天宮一號”的角速度比地球同步衛(wèi)星的角速度大 D．“天宮一號”的線速度大于7.9 km/s 解析：由G＝m可得，“天宮一號”與“神舟十號”的線速度大小之比為，A項錯誤；由G＝ma可得“天宮一號”與“神舟十號”的向心加速度大小之比為，B項正確；地球同步衛(wèi)星的運行周期為24小時，因此“天宮一號”的周期小于地球同步衛(wèi)星

15、的周期，由ω＝可知，周期小則角速度大，C項正確；“天宮一號”的線速度小于地球的第一宇宙速度，D錯． 答案：BC 13．宇宙中存在一些質量相等且離其他恒星較遠的四顆星組成的四星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對它們的引力作用．設四星系統(tǒng)中每個星體的質量均為m，半徑均為R，四顆星穩(wěn)定分布在邊長為a的正方形的四個頂點上．已知引力常量為G.關于宇宙四星系統(tǒng)，下列說法正確的是(　　) A．四顆星圍繞正方形對角線的交點做勻速圓周運動 B．四顆星的軌道半徑均為 C．四顆星表面的重力加速度均為 D．四顆星的周期均為2πa 解析：其中一顆星體在其他三顆星體的萬有引力作用下，合力方向指向對角線的交點，圍繞正

16、方形對角線的交點做勻速圓周運動，由幾何知識可得軌道半徑均為a，故A正確B錯誤；在星體表面，根據(jù)萬有引力等于重力，可得G＝m′g，解得g＝，故C正確；由萬有引力定律和向心力公式得＋＝m，T＝2πa，故D正確． 答案：ACD 14．(xx·新課標全國Ⅰ)太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動．當?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學稱為“行星沖日”．據(jù)報道，xx年各行星沖日時間分別是：1月6日木星沖日；4月9日火星沖日；5月11日土星沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日．已知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如表所示，則下列判斷正

17、確的是(　　) 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 軌道半徑(AU) 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 A.各地外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象 B．在xx年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日 C．天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半 D．地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短 解析：本題考查開普勒定律、周期公式等知識點，意在考查考生的邏輯分析能力．設某行星相鄰兩次沖日的時間間隔為t，地球繞太陽運動的周期為T，某行星繞太陽運動的周期為T行，則t－t＝2π，可得t＝；而根據(jù)開普勒定律可得＝，聯(lián)立可得t＝，代入相關數(shù)據(jù)可得t火＝≈2.195T，t木＝≈1

18、.092T，t土＝≈1.035T，t天＝≈1.012T，t海＝≈1.006T.根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，各地外行星并不是每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象，選項A錯誤；木星在2014年1月6日出現(xiàn)了木星沖日現(xiàn)象，再經(jīng)1.092T將再次出現(xiàn)木星沖日現(xiàn)象，所以在xx年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日，選項B正確；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，天王星相鄰兩次沖日的時間間隔不是土星的一半，選項C錯誤；根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短，選項D正確． 答案：BD 15．如圖所示，地球球心為O，半徑為R，表面的重力加速度為g.一宇宙飛船繞地球無動力飛行且沿橢圓軌道運動，軌道上P點距地心最遠，距離為3R，則(　　) A．飛船在P點的加速度一定是 B．飛船經(jīng)過P點的速度一定是 C．飛船經(jīng)過P點的速度小于 D．飛船經(jīng)過P點時，對準地心彈射出的物體一定沿PO直線落向地面 解析： 飛船經(jīng)過P點時的加速度a＝，在地球表面的物體有mg＝，又因為r＝3R，聯(lián)立解得a＝，A正確．若飛船在P點做勻速圓周運動，則v＝＝，而飛船此時在P點做近心運動，所以vP