第四章 课时跟踪练20 万有引力与宇宙航行（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（多选版 新教材 新高考）

课时跟踪练20　万有引力与宇宙航行 基础应用练 1．(2022·广东联合模拟)2022年4月16日，我国在太原卫星发射中心发射了一颗大气环境监测卫星，该卫星将推动我国在生态环境、气象、农业农村等领域的遥感应用。若用F表示该卫星在发射过程中到地心距离为x处时所受万有引力的大小，则下列图像中，可能正确的是(　　) D　解析：该卫星到地心距离为x处时所受万有引力的大小F＝，其中G为引力常量、m为卫星的质量、M为地球的质量，图像与x的平方成反比，A、B错误；上式两边取对数有ln F＝ln (GMm)－2ln x，图像斜率为负数，C错误，D正确。 2．(2022·北京东城模拟)一火箭以a＝的加速度竖直升空。为了监测火箭到达的高度，可以观察火箭上搭载物视重的变化。如果火箭上搭载的一物体的质量为m＝1.6 kg，当检测仪器显示物体的视重为F＝9 N时，火箭距离地面的高度h与地球半径R的关系为(取g＝10 m/s2)(　　) A．h＝R B．h＝2R C．h＝3R D．h＝4R C　解析：设火箭距离地面的高度为h，该处的重力加速度为g′，地球的半径为R。根据牛顿第二定律有F－mg′＝ma，解得g′＝－＝0.625 m/s2；根据万有引力定律有g＝G∝，所以＝，即＝，所以火箭距离地面的高度h＝3R，C正确。 3.(2022·江苏扬州模拟)地球、火星运行到太阳的两侧且三者近乎处于一条直线，这种现象称作“日凌”。2021年9月下旬至10月中旬，火星探测器“天问一号”处在“日凌”阶段，“天问一号”与地球的通信受到太阳电磁辐射干扰，出现不稳定甚至中断。10月中旬“日凌”结束时，火星的位置可能是(　　) A．A处 B．B处 C．C处 D．D处 A　解析：火星的运动半径大于地球，根据开普勒第三定律有＝k可知火星周期更大，则角速度更小；火星和地球均逆时针运动，相同时间内地球运动到十月中旬位置时，火星运动轨迹对应的弧度小于地球运动轨迹对应的弧度，只可能在A位置，A正确。 4．(2021·全国乙卷)科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1 000 AU(太阳到地球的距离为1 AU)的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞的质量约为(　　) A．4×104M B．4×106M C．4×108M D．4×1010M B　解析：由万有引力提供向心力有＝mR，整理得＝，可知只与中心天体的质量有关，则＝，已知T地＝1年，由题图可知恒星S2绕银河系运动的周期TS2＝2×(2002－1994)年＝16年，解得M黑洞＝4×106M，B正确。 5．(2021·海南卷)2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B遥二运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为400 km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36 000 km。则该核心舱的(　　) A．角速度比地球同步卫星的小 B．周期比地球同步卫星的长 C．向心加速度比地球同步卫星的大 D．线速度比地球同步卫星的小 C　解析：核心舱和地球同步卫星都是受万有引力提供向心力而做匀速圆周运动，有G＝m＝m()2r＝ma＝mω2r，可得ω＝，T＝2π，a＝，v＝，而核心舱运行轨道距地面的高度为400 km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36 000 km，有r舱<r同，故有ω舱>ω同，T舱<T同，a舱>a同，v舱>v同，因此核心舱的角速度比地球同步卫星的大，周期比地球同步卫星的短，向心加速度比地球同步卫星的大，线速度比地球同步卫星的大，A、B、D错误，C正确。 6.(2022·山东卷)“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。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点的正上方，恰好绕地球运行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”卫星轨道距地面的高度为(　　) A．()－R B．() C．()－R D．() C　解析：地球表面的重力加速度为g，根据牛顿第二定律得＝mg，解得GM＝gR2；根据题意可知卫星的运行周期为T′＝，万有引力提供卫星运动的向心力，则＝m(R＋h)，解得h＝()－R，C正确。 素养提升练 7．(2021·全国甲卷)2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8×105 s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.