专题06 万有引力定律与航天-2022年新高考物理精选模拟题分项汇编（第二期）

专题06 万有引力定律与航天 1．（2021·福建泉州一中高三月考）2021年6月17日，“神舟十二号”飞船成功发射，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空，并与“天和”核心舱顺利对接，如图所示对接前，它们在离地面高约为 的同一轨道上一前一后绕地球做匀速圆周运动，则此时“神舟十二号”与“天和”核心舱（　　） A．均处于平衡状态 B．向心加速度均小于 C．运行周期均大于 D．运行速度均大于 【答案】B 【解析】“神舟十二号”与“天和”核心舱在轨道上做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，因此“神舟十二号”与“天和”核心舱所受合外力不为零，不处于平衡状态，A错误； 物体在表面上时，万有引力提供重力，则有 ，解得 ，“神舟十二号”与“天和”核心舱在轨道上，则有 ，解得 。由于“神舟十二号”与“天和”核心舱半径较大，因此 ，B正确；由于“神舟十二号”与“天和”核心舱的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，因此“神舟十二号”与“天和”核心舱的周期小于地球同步卫星的周期，即“神舟十二号”与“天和”核心舱运行周期均小于 ，C错误；“神舟十二号”与“天和”核心舱绕地球转动，因此运行速度小于第一宇宙速度，即运行速度均小于 ，D错误；故选C。 2．（2021·湖北襄樊一中高三月考）2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与长征二号F遥十二运载火箭组合体搭载航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入“天和核心舱”，中国人首次进入自己的空间站。已知空间站在离地面约为 的圆轨道做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A．空间站在轨运行周期约为 B．空间站在轨运行速度一定小于 C．发射运载火箭的速度需要超过第二宇宙速度才能完成对接 D．航天员乘坐的载人飞船需先进入空间站轨道，再加速追上空间站完成对接 【答案】B 【解析】由 得 ，由于空间站轨道半径小于同步地球卫星轨道半径，则运行周期小于 ，则A错误；第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度，故空间站在轨运行速度不可能大于 ，则B正确；地球卫星发射速度在第一宇宙速度到第二宇宙速度之间，则C错误；完成对接。应先进入较小轨道，再在适当位置加速变轨完成对接，则D错误。故选B。 3．（2021·河北邢台一中高三质检）2021年6月17日9时22分，“神舟十二号”载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，准确进入预定轨道，顺利将3名航天员送入太空。“神舟十二号”载人飞船入轨后于北京时间6月17日15时54分，采用自主快速交会对接模式成功对接于“天和”核心舱前向端口，与此前已对接的“天舟二号”货运飞船一起构成三舱（船）组合体，运行在距地面约为 的近圆对接轨道。已知地球半径为 ，地球表面重力加速度大小为 ，不计地球自转的影响，则组合体绕地球运动的速度大小约为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由万有引力提供向心力 ，其中 ， ，解得 ，故选B。 4．（2021·福建省莆田一中高三开学考试）如图所示，密度相同的A、 两星球绕它们连线上的某点做匀速圆周运动，组成一双星系统，其中体积较大的A星球能不断的“吸食”体积较小的 星球的表面物质，从而达到质量转移。假设“吸食”过程A、 两星球球心间距离不变，则“吸食”的最初阶段，下列说法正确的是（　　） A．它们做圆周运动的万有引力保持不变 B．它们做圆周运动的角速度大小保持不变 C．体积较大的A星球圆周运动的轨迹半径变大，线速度变大 D．体积较小的B星球圆周运动的轨迹半径变小，线速度变小 【答案】B 【解析】由万有引力定律 ，若M增大，则m减小，则Mm乘积要变化，可知万有引力变化，则A错误；稳定的双星系统两星球角速度大小相等，根据万有引力提供向心力，对A星球有 ，同理对B星球有 ， 联立可得 ，则 ，由于质量在两星球间转移，故总质量不变，则角速度大小不变，则B正确；由于两星球间向心力大小始终保持相等，则有 ，则 ，由于两星球密度相同，故体积大的A星球质量大，吸食后质量更大，则半径变小，而质量更小的B星球则半径变大，由于角速度大小不变，故A星球线速度变小，B星球线速度变大，则CD均错误。故选B。 5．（2021·江苏南京市二中高三开学考试）如图甲所示，太阳系中有一颗“躺着”自转的蓝色“冷行星”——天王星，周围存在着环状物质。为了测定环状物质是天王星的组成部分，还是环绕该行星的卫星群，假设“中国天眼”对其做了精确的观测，发现环状物质线速度的二次方即 与到行星中心的距离的倒数即 关系如图乙所示。已知天王星的半径为 ，引力常量为G，以下说法正确的是（　　） A．环状物质是天王星的组成部分 B．天王星的自转周期为 C． 关系图像的斜率等于天王星的质量 D．天王星表面的重力加速度为 【答案】D 【解析】若环状物质是天王星的组成部分，则环状物质与天王星同轴转动，角速度相同是定值，由