【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.(𝑔𝑅2𝑇22π2𝑛2)13-RB.(𝑔𝑅2𝑇22π2𝑛2)13C.(𝑔𝑅2𝑇24π2𝑛2)13-RD.(𝑔𝑅2𝑇24π2

𝑛2)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𝑇02𝑇2n3二、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=mrω2=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=(�

�𝑅2𝑇24π2𝑛2)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=2𝑣0𝑔,因此得𝑔'𝑔=𝑡5𝑡=15,选项A正确,B错误。由G𝑚'𝑚�

�2=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