【文档说明】2025届高三一轮复习物理试题（人教版新高考新教材）考点规范练14　万有引力与航天 Word版含解析.docx，共(4)页，68.396 KB，由小赞的店铺上传

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考点规范练14万有引力与航天一、单项选择题1.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2.长征五号B运载火箭

搭载新一代载人飞船试验船,在海南文昌航天发射场首飞成功,将载人飞船试验船送入预定轨道后,试验船绕地球做圆周运动,淄博的40余种蔬菜种子在飞船中进行航天育种。以下判断正确的是()A.同一火箭,在文昌航天发射场(北纬19.6度)时的有效载荷大于西昌航

天发射场(北纬28.2度)的有效载荷B.试验船的绕地运行速度大于7.9km/sC.在绕地球飞行的试验船内培养出的蔬菜的根,其生长方向应是指向地球的方向D.火星探测器的发射速度应大于7.9km/s,且小于11.2km/s3.(2022·山东卷)“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术实验卫

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。卫星每天绕地球运行n圈。已知地球半径为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.(𝑔�

�2𝑇22π2𝑛2)13-RB.(𝑔𝑅2𝑇22π2𝑛2)13C.(𝑔𝑅2𝑇24π2𝑛2)13-RD.(𝑔𝑅2𝑇24π2𝑛2)134.(2020·北京卷)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C.火星的第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5.(2023·浙江卷)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𝑇0

2𝑇2n3二、多项选择题6.(2022·湖南卷)如图所示,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√827B.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7.航天员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t小球落回原地。若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t小球落回原处。已知该星球的半径与地球半径之比为R星

∶R地=1∶4,地球表面重力加速度为g,设该星球表面附近的重力加速度为g',地球的质量为m地,该星球的质量为m星,空气阻力不计。则()A.g'∶g=1∶5B.g'∶g=5∶2C.m星∶m地=1∶20D.m星∶m地=1∶808.欧洲航天局的第一枚月球探测器——“智能1号

”环绕月球沿椭圆轨道运动,用m表示它的质量,h表示它在近月点的高度,ω表示它在近月点的角速度,a表示它在近月点的加速度,R表示月球的半径,g表示月球表面处的重力加速度。忽略其他星球对“智能1号”的影响,则

它在近月点所受月球对它的万有引力的大小等于()A.maB.m𝑅2𝑔(𝑅+ℎ)2C.m(R+h)ω2D.m𝑅2𝜔2𝑅+ℎ三、非选择题9.科学家对月球的探索越来越深入。(1)若已知地球半径为r地,

地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动,试求出月球绕地球运动的轨道半径。(2)若航天员随登月飞船登陆月球后,在月球表面高度为h的某处以速度v0水平抛出一个小

球,小球飞出的水平距离为x。已知月球半径为r月,引力常量为G,试求出月球的质量m月。考点规范练14万有引力与航天1.A解析:设卫星的轨道半径为r,线速度大小为v,角速度为ω,周期为T,向心加速度为a。根据万有引力提供向心力,G𝑀𝑚𝑟2=ma=m𝑣2𝑟=mr

ω2=mr4π2𝑇2,所以,卫星运行的线速度、角速度、周期、加速度和半径的关系分别为:v=√𝐺𝑀𝑟,ω=√𝐺𝑀𝑟3,T=√4π2𝑟3𝐺𝑀,a=𝐺𝑀𝑟2,地球静止轨道卫星半径大,则周期大,线速度小,角速度小,加

速度小,A正确,B、C、D错误。2.A解析:文昌的纬度比西昌的低,则其线速度大,在火箭推力相同的情况下,在文昌发射时有效载荷比西昌大,故A正确。第一宇宙速度7.9km/s是近地卫星的运行速度,也是卫星

绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度,由G𝑚'𝑚𝑟2=m𝑣2𝑟解得v=√𝐺𝑚'𝑟可知轨道半径越大线速度越小,试验船的轨道半径大于近地卫星的轨道半径,其运行速度一定小于7.9km/s,故B错误。在试验船内,植物是处于完全失重状态的,所以根的生

长方向不会表现向地性,生长方向是随机的,故C错误。第二宇宙速度11.2km/s是卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度,第三宇宙速度16.7km/s是卫星逃逸太阳系的最小发射速度,火星探测器脱离地球引力束缚,绕火星做圆周运

动,故发射速度应该大于11.2km/s,小于16.7km/s,故D错误。3.C解析:设卫星运行周期为T0,则T0=𝑇𝑛,根据𝐺𝑚地𝑚(𝑅+ℎ)2=m4π2𝑇02·(R+h),𝐺𝑚地𝑅2=g,联立解得h=(𝑔𝑅2𝑇024π2)13-R=(𝑔𝑅2𝑇24

π2𝑛2)13-R,选项C正确。4.A解析:当发射速度大于第二宇宙速度时,探测器将脱离地球的引力在太阳系的范围内运动,火星在太阳系内,所以火星探测器的发射速度应大于第二宇宙速度,故A正确。第二宇宙速度

是探测器脱离地球的引力到太阳系中的临界条件,当发射速度介于地球的第一和第二宇宙速度之间时,探测器将围绕地球运动,故B错误。万有引力提供向心力,则有𝐺𝑚'𝑚𝑅2=𝑚𝑣12𝑅,解得第一宇宙速度为v1=√𝐺𝑚'𝑅

,所以火星的第一宇宙速度为v火=√10%50%v地=√55v地,因此火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度,故C错误。万有引力近似等于重力,则有𝐺𝑚'𝑚𝑅2=mg,解得火星表面的重力加速度g火=𝐺𝑚火'𝑅火2=10%(50%)2g地=25g

地,所以火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度,故D错误。5.D解析:卫星群绕行星做匀速圆周运动,满足万有引力提供卫星圆周运动的向心力有𝐺𝑚'𝑚𝑟2=m𝑣2𝑟,解得线速度v=√𝐺𝑚'𝑟

,v2=𝐺𝑚'𝑟,Gm'为一常量,则v与√1𝑟成正比,v-1𝑟图像为幂函数,v-r图像也为幂函数,故A、B错误。v2与1𝑟成正比,v2-1𝑟是过原点的直线,v2-r图像为曲线,故C错误,D正确。6.CD解析:由开普勒第三定

律得,𝑟火3𝑇火2=𝑟地3𝑇地2,r火=32r地,则T火=√278T地,故A错误;由𝐺𝑚太𝑚𝑟2=mω2r得ω=√𝐺𝑚太𝑟3,轨道半径越大,角速度越小,由于火星轨道半径大于地球轨道半径,因此

火星运动的角速度小于地球运动的角速度,在冲日处,以地球为参考系,火星运动为逆行,故C正确,B错误;由于火星和地球运动的线速度大小不变,在冲日处火星与地球线速度的方向相同,所以此时火星与地球的相对速度最小,故D正确。7.AD解析:由速度对称性知竖直上抛的小球在空中运动时间t=2𝑣0�

�,因此得𝑔'𝑔=𝑡5𝑡=15,选项A正确,B错误。由G𝑚'𝑚𝑅2=mg得m'=𝑔𝑅2𝐺,因而𝑚星𝑚地=𝑔'𝑅星2𝑔𝑅地2=15×(14)2=180,选项C错误,D正确。8.AB解析:“智能1号”在近月点所受月球对它的万有引力,即为它所

受的合力,由牛顿第二定律得F=ma,A正确。由万有引力定律得F=G𝑚月𝑚(𝑅+ℎ)2,又在月球表面上,G𝑚月𝑚'𝑅2=m'g,解得F=m𝑅2𝑔(𝑅+ℎ)2,B正确。由于“智能1号”环绕月球沿椭圆轨道运动,曲率圆半径不是R+h,C、D错误。9.解析:(

1)设地球质量为m地,根据万有引力定律及向心力公式得G𝑚地𝑚月𝑟2=m月(2π𝑇)2r,G𝑚地𝑚𝑟地2=mg联立解得r=√𝑔𝑟地2𝑇24π23。(2)设月球表面处的重力加速度为g月,小球飞行时间为t,根据题意得x=v0t

,h=12g月t2G𝑚月𝑚'𝑟月2=m'g月联立解得m月=2ℎ𝑣02𝑟月2𝐺𝑥2。答案:(1)√𝑔𝑟地2𝑇24π23(2)2ℎ𝑣02𝑟月2𝐺𝑥2