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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)13 萬有引力與航天（含解析） 一、單項(xiàng)選擇題 1．2013年2月15日中午12時(shí)30分左右，俄羅斯車?yán)镅刨e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(diǎn)剛好進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)角速度漸漸變小 C．隕石繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)速度漸漸變大 D．進(jìn)入大氣層隕石的機(jī)械能漸漸變大 解析：隕石進(jìn)入大氣層前，只有萬有引力做正功，速度增大，A錯(cuò)誤；進(jìn)入大氣層后，空氣阻力做負(fù)功，機(jī)械能減小，D錯(cuò)誤；由＝m＝mω2r得：v＝，ω＝，故隨r

2、減小，v、ω均增大，B錯(cuò)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(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知(　　) A．太陽位于木星運(yùn)行軌道的中心 B．火星和木星繞太陽運(yùn)行速度的大小始終相等 C．火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的立方 D．相同時(shí)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(duì)開普勒三定律的理解．由于火星和木星在橢圓軌道上運(yùn)行，太陽位于橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于火星和木星在不同的軌道上運(yùn)行，且是橢圓軌道，速度大小變化，火星和木星的運(yùn)行速度大小不一定相等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由開普勒第三

3、定律可知，＝＝k，＝，C項(xiàng)正確；由于火星和木星在不同的軌道上，因此它們?cè)诮攸c(diǎn)時(shí)的速度不等，在近地點(diǎn)時(shí)v火Δt與v木Δt不相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：C 3．假設(shè)在宇宙中存在這樣三個(gè)天體A、B、C，它們?cè)谝粭l直線上，天體A離天體B的高度為某值時(shí)，天體A和天體B就會(huì)以相同的角速度共同繞天體C運(yùn)轉(zhuǎn)，且天體A和天體B繞天體C運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的加速度小于天體B做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度 B．天體A做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度小于天體B做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度 C．天體A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大于天體C對(duì)它的萬有引力 D．天體A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力等于天體C對(duì)

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

5、 解析：“嫦娥一號(hào)”變軌過程中，質(zhì)量變化可忽略不計(jì)，由v＝可知，軌道越高，衛(wèi)星速度越小，故變軌后衛(wèi)星動(dòng)能減小，A、B錯(cuò)誤；軌道變高時(shí)，萬有引力對(duì)衛(wèi)星做負(fù)功，衛(wèi)星引力勢(shì)能增大，故C錯(cuò)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(yùn)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(guān)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(jì)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(yùn)動(dòng)的國(guó)際空間站里，一宇航員手拿一只小球相對(duì)于太空艙靜止“站立”于艙內(nèi)朝向地球一側(cè)的“地面”上，如圖所示．下列說法正確的是(　　) A．宇航員相對(duì)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(duì)于太空艙無初速度釋放小球，小球?qū)⒙涞健暗孛妗鄙? C．宇航員將不受地球的引力作用 D．宇航員對(duì)“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(yùn)行的最大速度，可見，所有環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星、飛船等，其運(yùn)行速度均小于7.9 km/s，A錯(cuò)誤；若宇航員相對(duì)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?qū)π∏虻娜f有引力正好提供它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，故小球不會(huì)落到“地面”上，而是沿原來的軌道繼續(xù)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)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(yùn)動(dòng)的向心力，否則宇航員將脫離圓周軌道，C錯(cuò)誤；因宇航員受的引力全部提供了向心力，宇航員不能對(duì)“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(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛

8、行器成功實(shí)施了首次交會(huì)對(duì)接．任務(wù)完成后“天宮一號(hào)”經(jīng)變軌升到更高的軌道，等待與“神舟九號(hào)”第二次交會(huì)對(duì)接．變軌前和變軌完成后“天宮一號(hào)”的運(yùn)行軌道均可視為圓軌道，對(duì)應(yīng)的軌道半徑分別為R1、R2，對(duì)應(yīng)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(hào)”比變軌前動(dòng)能增大了，機(jī)械能增加了 D．在正常運(yùn)行的“天宮一號(hào)”內(nèi)，體重計(jì)、彈簧測(cè)力計(jì)、天平都不能使用了 解析：由G＝mRω2可知，＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由G＝ma可知，＝，選項(xiàng)B正確．變軌后的“天宮一號(hào)”比變軌前動(dòng)能減小了，機(jī)械能增加了，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在正常運(yùn)行的“天宮一號(hào)”內(nèi)，體重計(jì)、天平都不

9、能使用了，但是彈簧測(cè)力計(jì)可以使用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：B 8．隨著世界航空事業(yè)的發(fā)展，深太空探測(cè)已逐漸成為各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)，假設(shè)深太空中有一顆外星球，其質(zhì)量是地球質(zhì)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(yùn)行速度相同 解析：由于不知該外星球的自轉(zhuǎn)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(guān)系，選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)B錯(cuò)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(xiàng)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(yùn)行速度不相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：C 9．隨著我國(guó)登月計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)宇航員登上月球已不是夢(mèng)想：假如我國(guó)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(gè)小球，經(jīng)時(shí)間t后回到出發(fā)點(diǎn)．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(zhì)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(yùn)動(dòng) D．宇航員在月球表面附近繞

11、月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的繞行周期為 解析：以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間t后回到出發(fā)點(diǎn)，則v0＝gt/2解得月球表面的重力加速度為，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由G＝mg解得M＝＝，選項(xiàng)B正確；月球第一宇宙速度v＝＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；宇航員在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的繞行周期為T＝＝π，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：B 10．某行星自轉(zhuǎn)周期為T, 赤道半徑為R，研究發(fā)現(xiàn)若該行星自轉(zhuǎn)角速度變?yōu)樵瓉韮杀秾?dǎo)致該星球赤道上物體將恰好對(duì)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(zhì)量為M＝ B．該星球的同步衛(wèi)星軌道半徑為r＝R C．質(zhì)量為m的物體對(duì)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(yùn)動(dòng)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(zhì)量M＝，A錯(cuò)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(duì)赤道地面的壓力FN＝，C錯(cuò)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(guān)系，D錯(cuò)誤． 答案：B 二、多項(xiàng)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(yùn)轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變?。粜l(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(dòng)能逐漸減小

13、B．由于地球引力做正功，引力勢(shì)能一定減小 C．由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變 D．衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小 解析：由于空氣阻力做負(fù)功，衛(wèi)星軌道半徑變小，地球引力做正功，引力勢(shì)能一定減小，動(dòng)能增大，機(jī)械能減小，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B正確．根據(jù)動(dòng)能定理，衛(wèi)星動(dòng)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(shì)能的減小，所以衛(wèi)星克服阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小，選項(xiàng)D正確． 答案：BD 12．我國(guó)于2013年6月11日17時(shí)38分發(fā)射“神舟十號(hào)”載人飛船，并與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器對(duì)接．如圖所示，開始對(duì)接前，“天宮一號(hào)”在高軌道

14、，“神舟十號(hào)”飛船在低軌道，各自繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，距離地面的高度分別為h1和h2(設(shè)地球半徑為R)，“天宮一號(hào)”的運(yùn)行周期約為90分鐘．則以下說法正確的是(　　) A．“天宮一號(hào)”跟“神舟十號(hào)”的線速度大小之比為 B．“天宮一號(hào)”跟“神舟十號(hào)”的向心加速度大小之比為 C．“天宮一號(hào)”的角速度比地球同步衛(wèi)星的角速度大 D．“天宮一號(hào)”的線速度大于7.9 km/s 解析：由G＝m可得，“天宮一號(hào)”與“神舟十號(hào)”的線速度大小之比為，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由G＝ma可得“天宮一號(hào)”與“神舟十號(hào)”的向心加速度大小之比為，B項(xiàng)正確；地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期為24小時(shí)，因此“天宮一號(hào)”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(xiàng)正確；“天宮一號(hào)”的線速度小于地球的第一宇宙速度，D錯(cuò)． 答案：BC 13．宇宙中存在一些質(zhì)量相等且離其他恒星較遠(yuǎn)的四顆星組成的四星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對(duì)它們的引力作用．設(shè)四星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量均為m，半徑均為R，四顆星穩(wěn)定分布在邊長(zhǎng)為a的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上．已知引力常量為G.關(guān)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(duì)角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 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?qū)蔷€的交點(diǎn)，圍繞正

16、方形對(duì)角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由幾何知識(shí)可得軌道半徑均為a，故A正確B錯(cuò)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(biāo)全國(guó)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(yùn)動(dòng)．當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)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(xué)稱為“行星沖日”．據(jù)報(bào)道，xx年各行星沖日時(shí)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(yùn)動(dòng)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(huì)出現(xiàn)沖日現(xiàn)象 B．在xx年內(nèi)一定會(huì)出現(xiàn)木星沖日 C．天王星相鄰兩次沖日的時(shí)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(shí)間間隔最短 解析：本題考查開普勒定律、周期公式等知識(shí)點(diǎn)，意在考查考生的邏輯分析能力．設(shè)某行星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔為t，地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期為T，某行星繞太陽運(yùn)動(dòng)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(guān)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(huì)出現(xiàn)沖日現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)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(huì)出現(xiàn)木星沖日，選項(xiàng)B正確；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，天王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔不是土星的一半，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，海王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔最短，選項(xiàng)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(dòng)力飛行且沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，軌道上P點(diǎn)距地心最遠(yuǎn)，距離為3R，則(　　) A．飛船在P點(diǎn)的加速度一定是 B．飛船經(jīng)過P點(diǎn)的速度一定是 C．飛船經(jīng)過P點(diǎn)的速度小于 D．飛船經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)，對(duì)準(zhǔn)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(diǎn)時(shí)的加速度a＝，在地球表面的物體有mg＝，又因?yàn)閞＝3R，聯(lián)立解得a＝，A正確．若飛船在P點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則v＝＝，而飛船此時(shí)在P點(diǎn)做近心運(yùn)動(dòng)，所以vP