专题5 万有引力与航天-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备训练册（word课时作业）

专题五　万有引力与航天 1．(2024·山东卷)“鹊桥二号”中继星环绕月球运行，其24小时椭圆轨道的半长轴为a.已知地球同步卫星的轨道半径为r，则月球与地球质量之比可表示为(　D　) A． B． C． D． 解析：“鹊桥二号”中继星在24小时椭圆轨道上运行时，由开普勒第三定律有＝k，对地球同步卫星由开普勒第三定律有＝k′，则有＝＝，D正确． 2．(2024·甘肃卷)小杰想在离地表一定高度的天宫实验室内，通过测量以下物理量得到天宫实验室轨道处的重力加速度，可行的是(　D　) A．用弹簧秤测出已知质量的砝码所受的重力 B．测量单摆摆线长度、摆球半径以及摆动周期 C．从高处释放一个重物、测量其下落高度和时间 D．测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径 解析：在天宫实验室内，物体处于完全失重状态，重力提供了物体绕地球匀速圆周运动的向心力，故ABC中的实验均无法得到天宫实验室轨道处的重力加速度．由重力提供绕地球做匀速圆周运动的向心力得 mg＝＝mr 整理得轨道重力加速度为g＝r 故通过测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径可行，D正确． 故选D. 3．(2024·安徽卷)2024年3月20日，我国探月工程四期“鹊桥二号”中继星成功发射升空．当抵达距离月球表面某高度时，“鹊桥二号”开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为51 900 km.后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9 900 km，周期约为24 h．则“鹊桥二号”在捕获轨道运行时(　B　) A．周期约为144 h B．近月点的速度大于远月点的速度 C．近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度 D．近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度 解析：由开普勒第三定律得＝，解得T2＝T1≈288 h，A错误；由开普勒第二定律可知，“鹊桥二号”在捕获轨道上运行时，在近月点的速度大于在远月点的速度，B正确；“鹊桥二号”由捕获轨道的近月点进入冻结轨道需要减速，故“鹊桥二号”在捕获轨道上运行时，在近月点的速度大于在冻结轨道运行时在近月点的速度，C错误；由万有引力定律得G＝＝ma，解得a＝，故“鹊桥二号”在捕获轨道上运行时，在近月点的加速度与在冻结轨道上运行时在近月点的加速度相等，D错误． 4．(2024·新课标卷)2024年5月，嫦娥六号探测器发射成功，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅．将采得的样品带回地球，飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程．月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的.下列说法正确的是(　D　) A．在环月飞行时，样品所受合力为零 B．若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力等于零 C．样品在不同过程中受到的引力不同，所以质量也不同 D．样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小 解析：在环月飞行时，样品所受合力提供所需的向心力，不为零，故A错误；若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力大小等于它在月球表面的重力大小；由于月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的，则样品在地球表面的重力大于在月球表面的重力，所以样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小，故B错误，D正确；样品在不同过程中受到的引力不同，但样品的质量相同，故C错误．故选D. 5．(2024·广西卷)潮汐现象出现的原因之一是在地球的不同位置海水受到月球的引力不相同．图中a、b和c处单位质量的海水受月球引力大小在(　A　) A．a处最大 B．b处最大 C．c处最大 D．a、c处相等，b处最小 解析：根据万有引力公式F＝G 可知图中a处单位质量的海水收到月球的引力最大． 故选A. 6．(2024·新课标卷)天文学家发现，在太阳系外的一颗红矮星有两颗行星绕其运行，其中行星GJ1002c的轨道近似为圆，轨道半径约为日地距离的0.07倍，周期约为0.06年，则这颗红矮星的质量约为太阳质量的(　B　) A．0.001倍 B．0.1倍 C．10倍 D．1 000倍 解析：设行星质量为m，轨道半径为r1，周期为T1，红矮星质量为M1，由万有引力提供向心力有＝mr1，可得M1＝，同理可得太阳质量M2＝，＝·＝≈0.1，B正确． 7．(多选)(2024·广东卷)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60 m/s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1 000 kg，背罩质量为50 kg，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g＝10 m/s2.忽略大气对探测器和背罩的阻力．下列说法正确的有(　AC　) A．该行星表面的重力加速度大小为4 m/s2 B．该行星的第一宇宙速度为7.9 km/s C．“背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为80 m/s2 D．“背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30 kW 解析：在星球表面，根据G＝mg 可得g＝ 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g＝10 m/s2，可得该行星表面的重力加速度大小g′＝4 m/s2 故A正确； 在星球表面上空，根据万有引力提供向心力 G＝m 可得星球的第一宇宙速度v＝ 行星的质量和半径分别为地球的 和， 可得该行星的第一宇宙速度v行＝v地 地球的第一宇宙速度为7.9 km/s， 所以该行星的第一宇宙速度v行＝×7.9 km/s 故B错误； “背罩分离”前，探测器及其保护背罩和降落伞整体做匀速直线运动，对探测器受力分子，可知探测器与保护背罩之间的作用力F＝mg′＝4 000 N “背罩分离”后，背罩所受的合力大小为4 000 N，对背罩，根据牛顿第二定律F＝m′a 解得a＝80 m/s2 故C正确； “背罩分离”后瞬间探测器所受重力对其做功的功率 P＝mg′v＝1 000×4×60 W＝240 kW. 故D错误． 故选AC. 8．(多选)(2024·河北卷)2024年3月20日，鹊桥二号中继星成功发射升空，为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通讯．鹊桥二号采用周期为24 h的环月椭圆冻结轨道(如图)，近月点A距月心约为2.0×103 km，远月点B距月心约为1.8×104 km，CD为椭圆轨道的短轴，下列说法正确的是(　BD　) A．鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12 h B．鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81∶1 C．鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线 D．鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9 km/s且小于11.2 km/s 解析：鹊桥二号围绕月球做椭圆运动，从A→C→B做减速运动，从B→D→A做加速运动，所以从C→B→D的运动时间大于半个周期，即大于12小时，A错误；在A点，根据牛顿第二定律，有G＝maA，在B点，根据牛顿第二定律，有G＝maB，联立并代入数据可得鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为aA∶aB＝81∶1，B正确；根据物体做曲线运动时速度方向沿该点的切线方向，可知鹊桥二号在C、D两点的速度方向不垂直于其与月心的连线，C错误；鹊桥二号发射后围绕月球沿椭圆轨道运动，并未脱离地球引力束缚，也在围绕地球运动，所以鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9 km/s而小于11.2 km/s，D正确． 9．(多选)(2024·湖南卷)2024年5月3日，“嫦娥六号”探测器顺利进入地月转移轨道，正式开启月球之旅．相较于“嫦娥四号”和“嫦娥五号”，本次的主要任务是登陆月球背面进行月壤采集，并通过升空器将月壤转移至绕月运行的返回舱，返回舱再通过返回轨道返回地球．设返回舱绕月运行的轨道为圆轨道，半径近似为月球半径．已知月球表面重力加速度约为地球表面的，月球半径约为地球半径的.关于返回舱在该绕月轨道上的运动，下列说法正确的是(　BD　) A．其相对于月球的速度大于地球第一宇宙速度 B．其相对于月球的速度小于地球第一宇宙速度 C．其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的倍 D．其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的倍 解析：根据万有引力提供向心力有G＝m，在星球表面有G＝mg，解得v＝，又g月＝g地，R月＝R地，则返回舱在月球表面的飞行速度v月＝v地，返回舱相对于月球的速度小于地球第一宇宙速度，A错误，B正确；设返回舱绕星球飞行周期为T，由万有引力提供向心力得G＝mR，在星球表面附近有＝mg，联立可得周期T＝2π＝2π，则＝＝，C错误，D正确． 学科网（北京）股份有限公司 $$