2025届高考物理一轮复习选择题专项训练：万有引力与宇宙航行

一轮复习：万有引力与宇宙航行 一、单选题 1．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（　　） A．太阳位于木星运行轨道的中心 B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C．太阳在火星与木星公转的椭圆轨道的同一个焦点上 D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 2．国产科幻巨作《流浪地球》开创了中国科幻电影的新纪元，引起了人们对地球如何离开太阳系的热烈讨论。其中有一种思路是不断加速地球使其围绕太阳做半长轴逐渐增大的椭圆轨道运动，最终离开太阳系。假如其中某一过程地球刚好围绕太阳做椭圆轨道运动，地球到太阳的最近距离仍为R，最远距离为7R（R为加速前地球与太阳间的距离），则在该轨道上地球公转周期将变为（　　） A．8年 B．6年 C．4年 D．2年 3．研究发现，银河系中有一种看不见但很重的物体，促使这些恒星在其周围转圈。其中一颗恒星S2完整轨道如图所示，它绕银河系中心的周期约16年。椭圆的半短轴约400AU（太阳到地球的距离为1AU），根据离心率可以判断轨道的长轴约为短轴的2.5倍，研究中可忽略其他星体对S2的引力，则银河系中心质量与太阳质量之比约为（　　） A．3107 B．6107 C．4106 D．6109 4．火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为（　　） A．0.2 B．0.4 C．2.0 D．2.5 5．有一质量为M、半径为R的密度均匀球体，在距离球心O为3R的地方有一质量为m的质点。先从M中挖去一半径为的球体，如图所示，则剩余部分对质点的万有引力大小为（　　） A． B． C． D． 6．牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引，这种吸引力可能与天体间（如地球与月球）的引力具有相同的性质，且都满足。已知地月之间的距离大约是地球半径R的60倍，地球表面的重力加速度为g，根据牛顿的猜想，月球绕地球公转的周期为（　　） A． B． C． D． 7．某行星为质量分布均匀的球体，半径为R，质量为m。科研人员研究同一物体在该行星上的重力时，发现物体在“两极”处的重力为“赤道”上某处重力的1.1倍。已知引力常量为G，则该行星自转的角速度为（　　） A． B． C． D． 8．我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（　　） A． B． C． D． 9．登月舱在离月球表面112km的高空圆轨道上，环绕月球做匀速圆周运动，运动周期为120.5min，月球的半径约为1.7×103km，不考虑地球对登月舱的作用力，引力常量G=6.67 ×10-11N·m2/kg2则月球质量约为（　　） A．6.7 ×1022kg B．6.7 ×1023 kg C．6.7 ×1024kg D．6.7×1025 kg 10．2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。如果着陆前着陆器近火星绕行的周期为100min。已知地球平均密度为，地球近地卫星的周期为85min。估算火星的平均密度约为（　　） A． B． C． D． 11．鹊桥二号中继卫星于2024年3月20日成功发射，为后续我国载人登月提供可靠保障。在地球上观察，月球和太阳的角直径（直径对应的张角）近似相等，如图所示。若月球绕地球运动的周期为，地球绕太阳运动的周期为，太阳半径是月球半径的k倍，则地球与太阳的质量之比约为（  ） A． B． C． D． 12．“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 13．科学家发现某巨大类地行星，其质量为地球的18倍，直径为地球的2倍，假设该星球与地球均可视作密度均匀的球体。已知地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为v，下列关于该巨大类地行星的说法正确的是（　　） A．第一宇宙速度为9v B．表面的重力加速度为4.5g C．人类到达该星球质量将增大 D．人类到达该星球惯性将增大 14．如图所示，北京时间2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射、约10分钟后，神舟十七号载人飞船与火箭成功分离。载人飞船在停泊圆轨道稳定飞行后，在A点经椭圆轨道，由点进入中国空间站预定圆轨道。于北京时间2023年10月26日17时46分，成功对接于空间站天和核心舱前向端口。下列说法正确的是（　　） A．飞船在停泊圆轨道时的动能大于空间站的动能 B．飞船在停泊圆轨道时的角速度大于空间站的角速度 C．飞船在椭圆轨道上经过A点时的速度可能大于 D．飞船在椭圆轨道上经过点时的加速度大于空间站的加速度 15．如图所示，“羲和号”是我国首颗可24小时全天候对太阳进行观测的试验卫星，该卫星绕地球可视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面垂直。卫星距离A点的最小距离是517千米，每天绕地球运行n圈（），下列关于“羲和号”的说法错误的是（　　） A．“羲和号”的运行速度小于第一宇宙速度 B．“羲和号”的发射速度大于第一宇宙速度 C．“羲和号”的向心加速度大于地球同步卫星 D．“羲和号”的运行周期大于地球同步卫星 16．神舟十七号载人飞船与距离地面约的天宫空间站成功对接。变轨过程可简化为如图：飞船先从圆形轨道Ⅰ的A位置变轨到椭圆轨道Ⅱ，再从B位置变轨进入空间站所在的圆形轨道Ⅲ。假设空间站轨道半径为r，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．空间站内的航天员处于“悬浮”状态是因为他所受到合外力为零 B．飞船沿椭圆轨道Ⅱ由A点到B点的时间为 C．空间站的向心加速度大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度 D．根据狭义相对论原理，在轨飞行的飞船中，航天员的手表变快了 17．如图所示，探测器前往月球的过程中，首先进入环绕地球的“停泊轨道”，在P点变速进入地月“转移轨道”，接近月球时，被月球引力俘获，在Q点通过变轨实现在“工作轨道”上匀速绕月飞行。下列关于探测器的说法正确的是（　　） A．发射速度大于地球的第二宇宙速度 B．在“地月转移轨道”上经过Q点时的加速度大于在“工作轨道”上经过Q点时的加速度 C．在“地月转移轨道”上的运行周期小于在“停泊轨道”上的运行周期 D．在“停泊轨道”的P点必须加速才能进入“地月转移轨道”，而在Q点必须减速才能进入“工作轨道” 18．已知M、N两颗卫星为地球赤道平面内的圆轨道卫星，绕行方向均与地球自转方向一致，O为地心，如图所示。M、N两卫星的轨道半径之比为2∶1，卫星N的运行周期为T，图示时刻，卫星M与卫星N相距最近。则下列说法正确的是（　　） A．卫星M的运行周期为2T B．卫星M、N的线速度之比为1： C．经过时间4T，卫星M与卫星N又一次相距最近 D．M、N分别与地心O连线在相等时间内扫过的面积相等 19．2024年5月3日嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，之后准确进入地月转移轨道，由此开启世界首次月背“挖宝”之旅。如图所示为嫦娥六号探测器登月的简化示意图，首先从地球表面发射探测器至地月转移轨道，探测器在P点被月球捕获后沿椭圆轨道①绕月球运动，然后在P点变轨后沿圆形轨道②运动，下列说法正确的是（　　） A．飞船在轨道①上经过P点时应该加速才能进入轨道② B．飞船在轨道②上的环绕速度大于月球的第一宇宙速度 C．飞船在轨道①上经过P点时的加速度与在轨道②上经过P点时的加速度相同 D．飞船在轨道①上的周期小于轨道②上的周期 20．2023年11月3日发生木星冲日现象，木星冲日是指木星、地球和太阳几乎排列成一线，地球位于太阳与木星之间。此时木星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮而易于观察。地球和木星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，地球一年绕太阳一周，木星11.84年绕太阳一周。则（图中其他行星轨道省略未画出）（　　） A．在相同时间内，木星、地球与太阳中心连线扫过的面积相等 B．木星的运行速度比地球的运行速度大 C．木星冲日现象时间间隔约为12年 D．下一次出现木星冲日现象是在2024年 21．2021年2月，天问一号火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备。如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是（　　） A．图中两阴影部分的面积相等 B．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变大 C．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器机械能变小 D．探测器在点加速度小于在点的加速度 22．1974年拉塞尔豪尔斯和约瑟夫泰勒发现赫尔斯-泰勒脉冲双星。如图，该双星系统在互相公转时，不断发射引力波而失去能量，因此逐渐相互靠近，这现象为引力波的存在提供了首个间接证据。假设靠近过程短时间内两星球质量不变，下列说法正确的是（　　） A．质量较大的星球，其所受的向心力越大 B．质量较大的星球，其向心加速度较小 C．靠近过程线速度大小可能不变 D．靠近过程周期越来越大 23．宇宙中存在一些离其他恒星较远的，由质量相等的三颗星组成的三星系统，可忽略其他星体对三星系统的影响。稳定的三星系统存在两种基本形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的轨道上运行，如图甲所示，周期为T1；另一种是三颗星位于边长为r的等边三角形的三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆运行，如图乙所示，周期为T2。若每颗星的质量都相同，则T1︰T2为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 24．如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近某行星表面时以的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断开连接，背罩与降落伞保持连接。已知探测器质量为1000kg，背罩质量为50kg，该行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取。忽略大气对探测器和背罩的阻力。下列说法正确的有（　　） A．该行星表面的重力加速度大小为 B．该行星的第一宇宙速度为 C．“背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为 D．“背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30kW 25．为开展空间环境探测与空间科学研究，我国发射的某科学实验卫星，轨道半径为，地球半径为R。已知地球同步卫星的轨道半径约为，则该卫星（　　） A．每天绕地球约圈 B．运行速度约为同步卫星的倍 C．所受万有引力约为同步卫星的倍 D．绕地运行的角速度约为同步卫星的倍 26．年月日，“长征号”遥七运载火箭搭载通信技术试验卫星十一号发射成功，被誉为龙年首发。卫星进入地球同步轨道后，主要用于开展多频段、高速率卫星通信技术验证。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的倍，下列说法中正确的是（　　） A．地球同步卫星可以静止在北京上空 B．同步卫星运行速度是地球第一宇宙速度的 C．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的n倍 D．若忽略地球的自转效应，则同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 27．2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100秒时，它们间的距离为r，绕两者连线上的某点每秒转动n圈，将两颗中子星都看作质量均匀分布的球体，忽略其他星体的影响，已知引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A．两颗中子星转动的周期均为n秒 B．两颗中子星转动时所需向心力与它们的转动半径成正比 C．两颗中子星的转动半径与它们的质量成反比 D．两颗中子星的质量之和为 28．2024年，我国探月计划第六个探测器嫦娥六号将于上半年出征月球，并且飞往月球背面采集土壤并返回地球。如图所示，为地球的球心、为月球的球心，图中的P点为地一月系统的一个拉格朗日点，在该点的物体能够保持和地球、月球相对位置关系不变，以和月球相同的角速度绕地球匀速圆周运动。地球上的人总是只能看到月球的正面，嫦娥六号将要达到的却是月球背面的M点，为了保持和地球的联系，我国还将发射鹊桥二号中继通信卫星，让其在以P点为圆心、垂直于地月连线的圆轨道上运动。下列说法正确的是（    ） A．我们无法看到月球的背面，是因为月球的自转周期和公转周期相同 B．发射嫦娥六号时，发射速度要超过第二宇宙速度，让其摆脱地球引力的束缚 C．以地球球心为参考系，鹊桥二号中继卫星做匀速圆周运动 D．鹊桥二号中继卫星受到地球和月球引力的共同作用 2 2 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．C 2．A 3．C 4．B 5．C 6．A 7．B 8．B 9．A 10．B 11．D 12．D 13．B 14．B 15．D 16．C 17．D 18．B 19．C 20．D 21．C 22．B 23．D 24．AC 25．BD 26．BC 27．CD 28．AD 答案第2页，共2页 答案第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$