专题03 万有引力与航天问题-学易金卷：3年（2021-2023）高考1年模拟物理真题分项汇编（广东专用）

专题03 万有引力与航天问题 高考对于这部分知识点主要以行星运行或者我国航天科技的最新成果进行命题，主要考查的知识点有：①对天体的运行参量的分析；②中心天体质量和密度的估算；③万有引力定律的应用；④航天器（卫星）变轨中的运动参量和能量的分析；⑤双星和多星模型问题等。常见题型为选择题。 2023年高考物理卷考试的知识点：卫星的各个物理量计算； 2022年高考物理卷考试的知识点：不同轨道上的卫星各物理量的比较； 2021年高考物理卷考试的知识点：根据已知量计算出天体的质量。 1．（2023·广东·统考高考真题）如图（a）所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图（b）所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为，引力常量为G。关于P的公转，下列说法正确的是（    ）    A．周期为 B．半径为 C．角速度的大小为 D．加速度的大小为 【答案】B 【详解】A．由图（b）可知探测器探测到Q的亮度随时间变化的周期为 则P的公转周期为，故A错误； B．P绕恒星Q做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得 解得半径为 故B正确； C．P的角速度为 故C错误； D．P的加速度大小为 故D错误。 故选B。 2．（2022·广东·高考真题）“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是（　　） A．火星公转的线速度比地球的大 B．火星公转的角速度比地球的大 C．火星公转的半径比地球的小 D．火星公转的加速度比地球的小 【答案】D 【详解】由题意可知，火星的公转周期大于地球的公转周期 C．根据可得 可知火星的公转半径大于地球的公转半径，故C错误； A．根据可得 结合C选项，可知火星的公转线速度小于地球的公转线速度，故A错误； B．根据可知火星公转的角速度小于地球公转的角速度，故B错误； D．根据可得 可知火星公转的加速度小于地球公转的加速度，故D正确。 故选D。 3．（2021·广东·高考真题）2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是（　　） A．核心舱的质量和绕地半径 B．核心舱的质量和绕地周期 C．核心舱的绕地角速度和绕地周期 D．核心舱的绕地线速度和绕地半径 【答案】D 【详解】根据核心舱做圆周运动的向心力由地球的万有引力提供，可得 可得 可知已知核心舱的质量和绕地半径、已知核心舱的质量和绕地周期以及已知核心舱的角速度和绕地周期，都不能求解地球的质量；若已知核心舱的绕地线速度和绕地半径可求解地球的质量。 故选D。 4．（2023·广东佛山·佛山市高明区第一中学校联考模拟预测）2022年10月12日，“天宫课堂”第三课在距地高度约380km的空间站里开讲，授课中地面传输中心调用两颗地球同步卫星“天链一号”03星和“天链一号”01星，为空间站提供天基测控和数据中继服务，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．“天链一号”01星的线速度小于空间站的线速度 B．空间站绕地球转动半周，所受万有引力的冲量为0 C．“天链一号”03星和空间站与地心连线每秒扫过的面积相等 D．“天链一号”01星和03星的速度相同 【答案】A 【详解】A．“天链一号”01星为同步卫星，空间站离地高度仅仅为380km，根据高轨低速可知“天链一号”01星的线速度小于空间站的线速度，故A正确； B．空间站绕地球转动半周，空间站的速度方向变为反向，根据动量定理可知万有引力的冲量为2mv，故B错误； C．根据开普勒第二定律可知，同一颗卫星与地球的连线在相同时间内扫过的面积相同，所以“天链一号”03星和空间站与地心的连线每秒扫过的面积是不相等的，故C错误； D．“天链一号”01星和03星的速度大小相同，方向不同，故D错误。 故选A。 5．（2023·广东茂名·茂名市第一中学校考模拟预测）2022年中国航天高密度发射任务有序实施，任务成功率保持高位。其中天问一号火星探测团队问鼎“世界航天奖”。如图所示，探测器被火星捕获后成为火星的卫星。探测器先在轨道Ⅱ上运动，此后在A点制动，进入轨道Ⅰ。下列说法正确的是（　　） A．探测器要想从地球成功发射，发射速度可以小于地球第一宇宙速度 B．若探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ的运行周期分别为、，则 C．探测器在轨道Ⅰ上经过A点的速率大于在轨道Ⅱ上经过A点的速率 D．探测器在轨道Ⅱ上具有的机械能大于在轨道Ⅰ上具有的机械能 【答案】D 【详解】A．第一宇宙速度是最小发射速度，要想发射到火星，发射速度一定大于第一宇