高考物理新力学知识点之万有引力与航天难题汇编附答案解析

高考物理新力学知识点之万有引力与航天难题汇编附答案解析一、选择题1．如图所示，有关地球人造卫星轨道的正确说法有（）A．a、b、c 均可能是卫星轨道B．卫星轨道只可能是 aC．a、b 均可能是卫星轨道D．b 可能是同步卫星的轨道2．如图为中国月球探测工程的形象标志，象征着探测月球的终极梦想。

假想人类不断向月球“移民”，经过较长时间后，月球和地球仍可视为均匀球体，地球的总质量仍大于月球的总质量，月球仍按原轨道运行，则以下说法中正确的是（）A．月地之间的万有引力将变大B．月球绕地球运动的周期将变小C．月球绕地球运动的向心加速度将变大D．月球表面的重力加速度将变小3．如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火将卫星送入椭圆轨道2，然后再次点火，将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，下列说法中正确的是( ).A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度4．一探月卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面，已知月球的质量约为地球质量的1 81，月球半径约为地球半径的14，地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为（）A．0.4km/s B．1.8km/sC．11km/s D．36km/s5．电影《流浪地球》深受观众喜爱，地球最后找到了新家园，是一颗质量比太阳大一倍的恒星，假设地球绕该恒星作匀速圆周运动，地球到这颗恒星中心的距离是地球到太阳中心的距离的2倍。

则现在地球绕新的恒星与原来绕太阳运动相比，说法正确的是（）A．线速度是原来的1 2B．万有引力是原来的1 4C．向心加速度是原来的2倍D．周期是原来的2倍6．2019年春节期间上映的国产科幻电影《流浪地球》，获得了口碑和票房双丰收。

影片中人类为了防止地球被膨胀后的太阳吞噬，利用巨型发动机使地球公转轨道的半径越来越大，逐渐飞离太阳系，在飞离太阳系的之前，下列说法正确的是（）A．地球角速度越来越大B．地球线速度越来越大C．地球向心加速度越来越大D．地球公转周期越来越大7．中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的试验“火星－500．假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时，经历如图所示的变轨过程，则下列说法不正确的是（）A．飞船在轨道Ⅱ上运动时，在P点的速度大于在Q点的速度B．飞船在轨道Ⅰ上运动时，在P点的速度大于在轨道Ⅱ上运动时在P点的速度C．飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度D．若轨道Ⅰ贴近火星表面，测出飞船在轨道Ⅰ上运动的周期，就可以推知火星的密度8．2018年12月8日凌晨2点24分，中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心起飞，把嫦娥四号探测器送入地月转移轨道，“嫦娥四号”经过地月转移轨道的P点时实施一次近月调控后进入环月圆形轨道I，再经过系列调控使之进人准备落月”的椭圆轨道Ⅱ，于2019年1月3日上午10点26分，最终实现人类首次月球背面软着陆．若绕月运行时只考虑月球引力作用，下列关于“嫦娥四号的说法正确的是A ．“嫦娥四号”的发射速度必须大于11.2km/sB ．沿轨道I 运行的速度大于月球的第一宇宙速度C ．沿轨道I 运行至P 点的加速度小于沿轨道Ⅱ运行至P 点的加速度D ．经过地月转移轨道的P 点时必须进行减速后才能进入环月圆形轨道I9．某人造地球卫星发射时，先进入椭圆轨道Ⅰ，在远地点A 加速变轨进入圆轨道Ⅱ。

已知轨道Ⅰ的近地点B 到地心的距离近似等于地球半径R ，远地点A 到地心的距离为3R ，则下列说法正确的是（ ）A ．卫星在B 点的加速度是在A 点加速度的3倍B ．卫星在轨道Ⅱ上A 点的机械能大于在轨道Ⅰ上B 点的机械能C ．卫星在轨道Ⅰ上A 点的机械能大于B 点的机械能D ．卫星在轨道Ⅱ上A 点的动能大于在轨道Ⅰ上B 点的动能10．2018年2月，我国500 m 口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T =5.19 ms ，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为11226.6710N m /kg -⨯⋅．以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为（ ）A ．93510kg /m ⨯B ．123510kg /m ⨯C ．153510kg /m ⨯D ．183510kg /m ⨯11．已知月球半径为R ，飞船在距月球表面高度为R 的圆轨道上绕月飞行，周期为T 。

万有引力常量为G ，则（ ）A ．月球质量为23216R GTπ B ．月球表面重力加速度为2232RTπ C ．月球密度为23GT πD ．月球第一宇宙速度为2RTπ 12．设宇宙中某一小行星自转较快，但仍可近似看作质量分布均匀的球体，半径为R ．宇航员用弹簧测力计称量一个相对自己静止的小物体的重量，第一次在极点处，弹簧测力计的读数为F 1＝F 0；第二次在赤道处，弹簧测力计的读数为F 2＝2F ．假设第三次在赤道平面内深度为2R的隧道底部，示数为F 3；第四次在距行星表面高度为R 处绕行星做匀速圆周运动的人造卫星中，示数为F 4．已知均匀球壳对壳内物体的引力为零，则以下判断正确的是( ) A ．F 3＝04F ，F 4＝04F B ．F 3＝4F ，F 4＝0 C ．F 3＝0154F ，F 4＝0 D ．F 3＝04F ，F 4＝04F13．2017年6月19日，“中星9A ”卫星在西昌顺利发射升空。

卫星变轨如图所示，卫星先沿椭圆轨道Ⅰ飞行，后在远地点Q 改变速度成功变轨进入地球同步轨道Ⅱ，P 点为椭圆轨道近地点。

下列说法正确的是（ ）A ．卫星在椭圆轨道Ⅰ运行时，在P 点的速度等于在Q 点的速度B ．卫星在椭圆轨道Ⅰ的Q 点加速度大于在同步轨道Ⅱ的Q 点的加速度C ．卫星在椭圆轨道Ⅰ的Q 点速度小于在同步轨道Ⅱ的Q 点的速度D ．卫星耗尽燃料后，在微小阻力的作用下，机械能减小，轨道半径变小，动能变小 14．已知地球质量大约是月球质量的8l 倍，地球半径大约是月球半径的4倍．不考虑地球、月球自转的影响，由以上数据可推算出 （ ） A ．地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9:8 B ．地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比约为9:4C ．靠近地球表面运行的航天器的速度与靠近月球表面运行的航天器的速度之比约为81:4D ．靠近地球表面运行的航天器的周期与靠近月球表面运行的航天器的周期之比约为8:9 15．如图所示，地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的公转轨迹则是一个非常扁的椭圆。

若已知哈雷彗星轨道半长轴约为地球公转轨道半径的18倍，哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为1r ，速度大小为1v ，在远日点与太阳中心距离为2r ，速度大小为2v ，根据所学物理知识判断下列说法正确的是A ．哈雷彗星的公转周期约为76年B ．哈雷彗星在近日点速度1v 小于远日点速度2vC．哈雷彗星在近日点加速度1a的大小与远日点加速度2a 的大小之比2 1122 221 a vra v rD．哈雷彗星在椭圆轨道上运动的过程中机械能不守恒16．我国“北斗二代”计划在2020年前发射35颗卫星，形成全球性的定位导航系统，比美国GPS多5颗．多出的这5颗是相对地面静止的高轨道卫星(以下简称“静卫”)，其他的有27颗中轨道卫星(以下简称“中卫”)的轨道高度为“静卫”轨道高度的.下列说法正确的是()A．“中卫”的线速度介于7.9km/s和11.2km/s之间B．“静卫”的轨道必须是在赤道上空C．如果质量相同，“静卫”与“中卫”的动能之比为3∶5D．“静卫”的运行周期小于“中卫”的运行周期17．一宇宙飞船绕火星表面做匀速圆周运动，运转周期为T，引力常量为G则火星的平均密度( )A．GT2/3πB．3π/GT2C．2GT/4πD．24/GT18．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，假如卫星的线速度增大到原来的2倍，卫星仍做匀速圆周运动，则（）A．卫星的向心加速度增大到原来的4倍B．卫星的角速度增大到原来的4倍C．卫星的周期减小到原来的18D．卫星的周期减小到原来的1219．星球上的物体脱离该星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2＝2v1.已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的16.不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A．3grB．6grC．3grD．gr20．如图所示，将一物体从地球表面的A处移到B处，万有引力做功为W1；将该物体从B 处移到无穷远处，万有引力做功为W2。

取无穷远处引力势能为零，则该物体在A处具有的引力势能可表示为A．W1-W2 B．W2-W1 C．W1+W2 D．-W1-W221．2018年5月21日，中国在西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将嫦娥四号任务“鹊桥”号中继星发射升空．6月14日，“鹊桥”号中继星进入地月拉格朗日L 2点的Halo 使命轨道，以解决月球背面的通讯问题．如图所示，地月拉格朗日L 2点在地球与月球的连线上．若卫星在地月拉格朗日L 2点上，受地球、月球两大天体的引力作用，能保持相对静止．已知地球质量和地月距离，若要计算地月拉格朗日L 2点与地球间的距离，只需要知道的物理量是A ．月球的质量B ．“鹊桥”号中继星的质量C ．月球绕地球运行的周期D ．引力常量22．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2160 B ．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的2160C ．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的16 D ．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的16023．将太阳系中各行星绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动，则离太阳越远的行星 A ．角速度越大B ．周期越大C ．线速度越大D ．向心加速度越大24．一个行星，其半径比地球的半径大2倍，质量是地球的25倍，则它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（ ） A ．6倍B ．4倍C ．259倍 D ．12倍25．如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M 和2M 的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是A ．甲的向心加速度比乙的小B ．甲的运行周期比乙的小C ．甲的角速度比乙的大D ．甲的线速度比乙的大【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题 1．C 解析：C 【解析】 【分析】 【详解】地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，所以凡是地球卫星，轨道面必定经过地球中心，所以a 、b 均可能是卫星轨道，c 不可能是卫星轨道，故AB 错误，C 正确；同步卫星的轨道必定在赤道平面内，所以b 不可能是同步卫星，故D 错误．故选C ． 【点睛】本题考查了地球卫星轨道相关知识点，地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，万有引力提供向心力，轨道的中心一定是地球的球心．2．A解析：A 【解析】 【分析】 【详解】A ．设地球质量为M ，月球的质量为m ，两者的总质量为0m ，则月地之间的万有引力为02()GM m M F r -=由质量的乘积0()M m M -为二次函数关系，其中0()M m M =-时取最大值，但在地球的质量M 不断减小仍大于月球质量，可知函数值在最高点右侧，质量乘积逐渐减小，则万有引逐渐变大，故A 正确； B ．由万有引力提供向心力，有222()Mm Gm r r Tπ= 可得2T = 则随着地球质量减小，月球的公转周期变大，故B 错误； C ．对月球由万有引力提供向心力，有2MmGma r = 可得2GMa r =则随着地球质量减小，月球绕地球运动的向心加速度将变小，故C 错误； D ．在月球表面的物体所受引力等于重力，有1121mm Gm g r = 可得月球表面的重力加速度31122114433Gm G g r G r r r ρππρ==⋅= 则随着月球质量增大，月球的半径1r 增大，则月球表面的重力加速度变大，故D 错误。