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（第三期）

专题06 万有引力定律与航天 1．（2021·福建泉州高三月考）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】A．“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；B．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；C．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；D．“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·广东红岭中学高三月考）2021年6月17日，神舟12号载人飞船与天和核心舱完成自主快速交会对接，某同学查找资料得到天和核心舱的轨道半径 （视为圆轨道）、绕行周期 ，另已知万有引力常量 。则该同学根据这些数据可以估算出（　　） A．核心舱的质量 B．地球的质量 C．核心舱所受的万有引力 D．地球表面的重力加速度 【答案】B 【解析】ABC．由引力作为向心力可得 ，可解得地球质量为 ，核心舱的质量m会被消去，无法算出，导致核心舱所受的万有引力F无法算出，AC错误，B正确；D．地球表面的重力加速度可表示为 ，地球半径R未知，故g无法算出，D错误。故选B。 3．（2021·江苏省阜宁中学高三月考）如图所示是嫦娥三号奔月过程中某阶段的运动示意图，嫦娥三号沿椭圆轨道Ⅰ运动到近月点P处变轨进入圆轨道Ⅱ，嫦娥三号在圆轨道Ⅱ上做圆周运动的轨道半径为r，周期为T，已知引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A．由题给条件可求得嫦娥三号的质量 B．由题给条件可求得月球的第一宇宙速度 C．嫦娥三号在P处变轨时必须点火加速 D．嫦娥三号沿椭圆轨道Ⅰ运动过程中，可能出现速率大于月球第一宇宙速度的现象 【答案】D 【解析】A．万有引力提供向心力 ，得 ，故根据轨道半径r，周期T，万有引力常量为G计算出月球的质量，但不能计算嫦娥三号的质量，故A错误；B．不知道月球的半径，所以不可求得月球第一宇宙速度，故B错误；C．嫦娥三号沿椭圆轨道Ⅰ运动到近月点P处变轨进入圆轨道Ⅱ，所以嫦娥三号在P处变轨时必须点火减速，故C错误；D．嫦娥三号沿椭圆轨道Ⅰ运动过程中，在P点的速度大于在圆轨道Ⅱ上的速度，而在圆轨道Ⅱ上的速度小于第一宇宙速度，则可能出现沿椭圆轨道Ⅰ运动速率大于月球第一宇宙速度的现象，故D正确；故选D。 4．（2021·山东潍坊高三月考）9月17日13时34分，神舟十二号载人飞船返回舱在酒泉卫星发射中心东南部的东风着陆场成功着陆。执行飞行任务的航天员全部顺利出舱，身体状态良好。在空间站工作期间，航天员先后进行了两次出舱行走。航天员在空间站内24小时可以看到十六次日出日落。下列说法正确的是（　　） A．空间站的线速度大于第一宇宙速度 B．空间站的线速度小于同步卫星的线速度 C．空间站的向心加速度大于同步卫星的向心加速度 D．航天员出舱活动时的向心加速度为零 【答案】C 【解析】A．根据万有引力提供向心力，即有 ，可得 ，因为空间站在轨运行的轨道半径大于地球半径，则运行线速度小于第一宇宙速度，A错误；B．根据万有引力提供向心力，即有 ，可得 ，因为航天员在空间站内24小时可以看到十六次日出日落，周期小于一天，则空间站在轨运行的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，故空间站的线速度大于同步卫星的线速度，B错误； C．根据万有引力提供向心力，即有 ，可得 ，因为航天员在空间站内24小时可以看到十六次日出日落，周期小于一天，则空间站在轨运行的轨道半径小于于同步卫星的轨道半径，故空间站的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，C正确；D．航天员出舱活动时依然做圆周运动，故向心加速度不为零，D错误；故选C。 5．（2021·广东顺德一中高三月考）卫星的“星下点”是指卫星的瞬时位置和地球中心的连线与地球表面的交点，可用地理经、纬度来表示，对于位于“星下点”处的地面观察者来说，卫星就在天顶，如图所示，将“星下点”的轨迹画在地图上便是星下点轨迹图。已知某颗卫星的星下点轨迹图是一个点。地球自转的周期为T，地球半径为R，地球表面的重力加速度为