专题五 万有引力与宇宙航行-【创新教程】2019-2023五年高考物理真题分类汇编

　　　　　　专题五　万有引力与宇宙航行 考点１　开普勒行星运动定律和万有引力定律 ◆开普勒三定律 １．(２０２３􀅰全国甲卷,１７)一质点做匀速圆周运 动,若其所受合力的大小与轨道半径的n次 方成正比,运动周期与轨道半径成反比,则 n等于 (　　) A．１ B．２ C．３ D．４ ２．(２０２３􀅰浙江卷,９)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n１６r B．木卫二轨道半径为n２r C．周期T 与T０ 之比为n ３ ２ D．木星质量与地球质量之比为 T２０ T２ n３ ３．(２０２３􀅰江苏卷,４)设想将来发射一颗人造 卫星,能在月球绕地球运动的轨道上稳定运 行,该轨道可视为圆轨道．该卫星与月球相 比,一定相等的是 (　　) A．质量 B．向心力大小 C．向心加速度大小 D．受到地球的万有引力大小 ４．(２０２１􀅰全国乙卷,１８,６ 分)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１０００AU(太阳 到地球的距离为１AU)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 质 量 约为 (　　) A．４×１０４M B．４×１０６M C．４×１０８M D．４×１０１０M ５．(２０２１􀅰全国甲卷,１８,６分)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１．８×１０５s的椭圆形停泊轨道,轨道与 火星表面的最近距离约为２．８×１０５m．已知 火星半径约为３．４×１０６m,火星表面处自由 落体的加速度大小约为３．７m/s２,则“天问 一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离 约为 (　　) A．６×１０５m B．６×１０６m C．６×１０７m D．６×１０８m ６．(２０２１􀅰河北卷,４,４分)“祝融号”火星车登 陆火星之前,“天问一号”探测器沿椭圆形的 停泊轨道绕火星飞行,其周期为２个火星 日．假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周 期也为２个火星日．已知一个火星日的时长 约为一个地球日,火星质量约为地球质量的 ０．１倍,则该飞船的轨道半径与地球同步卫 星的轨道半径的比值约为 (　　) A．３４ B． ３ １ ４ C． ３ ５ ２ D． ３ ２ ５ ７．(２０２１􀅰湖北卷,７,４分)２０２１年５月,“天问 一号”探测器软着陆火星取得成功,迈出了 我国星际探测征程的重要一步．火星与地球 公转轨道近似为圆,两轨道平面近似重合, 且火星与地球公转方向相同．火星与地球每 隔约２６个月相距最近,地球公转周期为１２ 个月．由以上条件可以近似得出 (　　) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 １３ 专题五　万有引力与宇宙航行 A．地球与火星的动能之比 B．地球与火星的自转周期之比 C．地球表面与火星表面重力加速度大小 之比 D．地球与火星绕太阳运动的向心加速度大 小之比 ８．(２０２１􀅰福建卷,８,６分)(多选)两位 科学家因为在银河系中心发现了一 个超大质量的致密天体而获得了 ２０２０年诺贝尔物理学奖．他们对一 颗靠近银河系中心的恒星 S２ 的位 置变化进行了持续观测,记录到的S２ 的椭 圆轨道如图所示．图中O 为椭圆的一个焦 点,椭圆偏心率(离心率)约为０．８７．P、Q 分 别为轨道的远银心点和近银心点,Q 与O 的 距离约为１２０AU(太阳到地球的距离为１ AU),S２ 的运行周期约为１６年．假设S２ 的 运动轨迹主要受银河系中心致密天体的万 有引力影响,根据上述数据及日常的天文知 识,可以推出 (　　) A．S２ 与银河系中心致密天体的质量之比 B．银河系中心致密天体与太阳的质量之比 C．S２ 在P 点与Q 点的速度大小之比 D．S２ 在P 点与Q 点的加速度大小之比 ◆万有引力大小 ９．(２０２３􀅰江苏卷,７