专题04 万有引力与航天【练】-2022年高考物理二轮讲练测（新教材新高考）

第一部分 力与运动 专题04 万有引力与航天【练】 一．练经典试题 1.(2021·舟山市期末)2020年6月30日，北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星、第三颗地球静止轨道卫星有效载荷完成开通．这颗卫星是北斗全球卫星导航系统提供定位导航授时、短报文通信、星基增强、精密单位定位等服务的关键卫星．卫星发射升空后，先后经过5次变轨、3次定点捕获，成功定点到东经110.5°工作轨道．已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球自转周期为T.下列说法正确的是(　　) A．该卫星质量与第一、第二颗地球同步卫星质量一定相等 B．该卫星距离地面高度为 C．该卫星的线速度大于第一宇宙速度 D．该卫星的线速度大于在地球赤道上随地球自转的物体速度 【答案】　D 【解析】　该卫星质量与第一、第二颗地球同步卫星质量不一定相等，选项A错误；根据G＝m(R＋h)其中G＝m′g，解得该卫星距离地面高度为h＝－R，选项B错误；根据G＝m可得v＝，可知该卫星的线速度小于第一宇宙速度，选项C错误；该卫星的周期和角速度等于地球自转的周期和角速度，根据v＝ωr可知，该卫星的线速度大于在地球赤道上随地球自转的物体速度，选项D正确． 2.(2021·“七彩阳光”研究联盟联考)空间站是一种在近地轨道(高度小于400 km，可看成圆轨道)长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器．下列说法正确的是(　　) A．只需要知道空间站的周期就可以测出地球的质量 B．空间站的运行周期可能与月球绕地球运行的周期相差不大 C．空间站的运行周期一定小于地球自转周期 D．在空间站工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止 【答案】　C 【解析】　由＝m()2r得M＝r3，要测出地球的质量，除需要知道空间站的周期，还需要知道空间站的运行半径，A错误；由G＝m()2r得T＝，空间站在近地轨道上运动，它的运行半径远小于月球绕地球运行的半径，故它的运行周期远小于月球绕地球运行的周期，B错误；由于空间站的运行半径比同步卫星的小，故空间站的运行周期一定小于地球自转周期，C正确；在空间站工作的宇航员处于完全失重状态，D错误． 3．(2021·长兴余杭缙云三校联考)北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球定位和卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统．如图所示，是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做匀速圆周运动，轨道半径ra＝rb>rc.其中a为地球静止同步卫星．下列说法正确的是(　　) A．c在运动过程中可能会经过北京上空 B．b的周期可能大于地球的自转周期 C．a的动能一定等于b的动能 D．a、b的线速度一定相等 【答案】　A 【解析】　由题图可知，c为极地轨道卫星，所以c在运动过程中可能会经过北京上空，故A正确；卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有G＝mr，整理得T＝，又因为ra＝rb，a为地球静止同步卫星，所以b的周期等于地球的自转周期，故B错误；由题意可知，卫星的质量关系未知，所以a的动能不一定等于b的动能，故C错误；卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有G＝m，整理得v＝，故a、b的线速度大小一定相等，但方向不相同，故D错误． 3.(多选)2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波．在中子星合并前，只受到彼此之间的万有引力作用而互相绕转，在浩瀚的银河系中，这样的双星系统很多．设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，若AO>OB，则(　　) A．星球A的线速度一定大于B的线速度 B．星球A的质量一定大于B的质量 C．双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越小 D．双星之间的距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小 【答案】　AD 【解析】　双星系统角速度相等，根据v＝ωr，且AO>OB，可知A的线速度大于B的线速度，故A正确；双星靠相互间的万有引力提供向心力，所以向心力相等；万有引力提供向心力，得＝mAω2rA＝mBω2rB，因为rB<rA，所以mB>mA，即B的质量一定大于A的质量，故B错误；万有引力提供向心力，得＝mA()2RA＝mB()2RB，解得周期为T＝2π，可知双星的总质量一定，双星之间的距离越大，转动周期越大；双星之间的距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小，故C错误，D正确． 4.(2021·“七彩阳光”高考研究联盟联考)已知火星半径大约是地球的一半，火星质量约为地球的，火星绕太阳公转的周期约为地球的2倍，忽略火星和地球自转，则(　　) A．火星表面的重力加速度约为地球表面的 B．火星绕太阳的轨道半径约为地球的4倍 C．火星表面的第一宇宙速度约为地球的 D．火星受到太阳的万有引力约为地球的