万有引力定律及航天——2024-2025第二学期高一物理期末复习每天一练（鲁科版）

2024-2025第二学期高一物理期末复习每天一练（鲁科版） 万有引力定律及航天参考答案 1.【答案】  【解析】A.“风云四号”是一颗静止轨道卫星，能全天候监测同一地区，故A错误； B.由得：，所以运行速度小于第一宇宙速度，故B错误； C.在相同时间内该卫星与地心连线扫过的面积相等，故C正确； D.由得，而，故D错误。 故选C。 2.【答案】  【解析】A.神舟号飞船从空间站脱离后，返回地球在做近心运动，需要减速，所以将向前作短时喷气，故A错误； C.空间站内“冰墩墩”仍受到地球万有引力的作用，故C错误； B.在地球表面有，对空间站有，联立解得，故B正确； D.空间站的运行速度小于第一宇宙速度，故D错误。 3.【答案】  【解析】A.同步卫星的轨道半径为，其运动周期等于地球自转的周期，则线速度，A错误； B.根据牛顿第二定律得，解得，，联立得，B错误； C.地球的第一宇宙速度为，结合选项分析联立解得，C错误； D.，又，联立得，D正确． 4.【答案】  【解析】根据黄金代换和可以得到组合体在轨运行的高度。A正确。 由于不知道组合体的质量，无法得到它受到的万有引力。B错误。 仅利用题干给的数据，没有万有引力常量，所以无法求得地球质量及平均密度。CD错误。 5.【答案】  【解析】解：地球绕太阳公转，由太阳的万有引力提供地球的向心力，则得： 解得太阳的质量为： 月球绕地球公转，由地球的万有引力提供月球的向心力，则得： 解得地球的质量为： 所以太阳质量与地球质量之比为： 故选：。 6.【答案】  【解析】A.载人飞船和航天员受到地球万有引力的作用，所受地球的万有引力提供向心力，不处于平衡状态，A错误。 B.是地球的第一宇宙速度，也是最大的环绕速度，所以载人飞船速度小于，B正确。 C.同步卫星的轨道半径大于载人飞船的轨道半径。由可得，载人飞船角速度大于同步卫星运行的角速度， C正确。 D.圆轨道的轨道半径和椭圆轨道通过的轨道半径相同，由得，加速度相等，D错误。 7.【答案】  【解析】A.地球同步卫星只能在赤道的正上方，它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的，所以不可能定点在北京正上方，故 A错误 同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相同，相对地球静止，根据因为一定，所以必须确定，故 BD正确， C.根据万有引力提供向心力，列出等式得第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据表达式可以发现，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇由速度，故 C错误 8.【答案】  【解析】解：、即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，最小的发射速度，所以卫星的发射速度大于；同时卫星在点的速度也是大于；而是卫星逃离地球的速度，由于卫星仍然绕地球运动，所以卫星在点的速度小于，故A正确，B正确； 、卫星在椭圆轨道Ⅰ的点做向心运动，所以从椭圆轨道Ⅰ到同步轨道Ⅱ，卫星在点需要加速，增加所需的向心力。所以卫星在轨道Ⅰ上的点的速度都比轨道Ⅱ上点的速度小，故C错误，D正确。 9.【答案】  【解析】A、在冬至位置时地球离太阳最近，此时地球所受万有引力最大，故A正确； B、在立春位置，地球正做离心运动，则，故B错误； C、由开普勒第三定律知，地球公转周期的平方与轨道半长轴三次方的比值是一个仅与太阳质量有关的常数，故C错误； D、由开普勒第二定律：，则经过近日点、远日点两位置的瞬时速度大小之比约为，故D正确。 10.【答案】在月球表面有 解得 月球的第一宇宙速度等于近月卫星的环绕速度，则有 结合上述解得 对“鹊桥二号”中继星有 解得  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 11.【答案】解：中子星表面的物体所受重力近似等于它们之间的万有引力，                                                                               解得                                                                                    小卫星所受万有引力提供了其绕中子星圆周运动所需要的向心力，                                                                            解得   【解析】【分析】 本题考查万有引力定律的应用，解决本题的关键掌握万有引力等于重力，以及万有引力提供向心力。 根据万有引力等于重力，求出中子星表面的重力加速度； 根据万有引力提供向心力，求沿圆轨道运动的小卫星的速度。 【解答】 12.【答案】解：由图像知，当时，，杆对小球无弹力， 此时重力提供小球做圆周运动的向心力，有，解得 环绕星球运行的离星球表面高度为的卫星做圆周运动， 由万有引力提供向心力， 不考虑星球自转则有， 联立解得，周期。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 13.【答案】设卫星的质量为，该卫星在停泊轨道上运行的线速度为，地球的质量为，处于地球表面的某一物体的质量为，卫星做圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供，有 ， 且有， 联立解得； 设卫星在工作轨道上运行的周期为，月球的质量为，处于月球表面的某一物体质量为，则有 又有， 联立解得。   【解析】详细解答和解析过程见【答案】 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025第二学期高一物理期末复习每天一练（鲁科版） 万有引力定律及航天 （考查范围：鲁科版必修2第4章 完卷时间： 60分钟 难度系数 0.5） 一、单选题：本大题共5小题，共20分。 1.年月日，微信启动页“变脸”：由此前美国卫星拍摄地球的静态图换成了我国“风云四号”卫星拍摄地球的动态图。“风云四号”是一颗静止轨道卫星，关于“风云四号”，下列说法正确的有(    ) A. 不能全天候监测同一地区 B. 运行速度大于第一宇宙速度 C. 在相同时间内该卫星与地心连线扫过的面积相等 D. 向心加速度大于地球表面的重力加速度 2.“天宫课堂”第二课于年月日在中国空间站开讲直播，空间站在距地面高度为轨道上绕地球做匀速圆周运动。直播结束后，三位宇航员于月日乘神舟号飞船从空间站返回到地面。已知地球半径为，地面重力加速度为。下列说法正确的是(    ) A. 神舟号飞船从空间站脱离后，将向后做短时喷气 B. 空间站的向心加速度大小约为 C. 空间站内“冰墩域”能够做匀速直线运动，是因为它不受力 D. 空间站的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间 3.设地球半径为，地球表面重力加速度为，地球自转周期为，自转角速度为，地球质量为，地球的第一宇宙速度为，同步卫星离地球表面的高度为，引力常量为，则同步卫星的线速度大小是  (    ) A. B. C. D. 4.年月日，“神舟十九号”飞船成功与在轨的“天宫”空间站核心舱对接已知对接后的飞船与空间站组合体在轨做匀速圆周运动，运行周期为，地球半径为，地球表面的重力加速度，仅利用上述给的数据可以求得(    ) A. 组合体在轨运行的高度 B. 组合体受到的万有引力 C. 地球的质量 D. 地球的平均密度 5.若地球绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为和，月球绕地球公转周期和公转轨道半径分别为和，则太阳质量与地球质量之比为(    ) A. B. C. D. 二、多选题：本大题共4小题，共16分。 6.“神舟十九号”载人飞船在太空变轨时，先沿椭圆轨道运行，之后在远地点处点火加速，由椭圆轨道变成高度约为的圆轨道，在圆轨道上运行周期约为，则飞船在圆轨道运行时 A. 航天员处于平衡状态 B. 速度小于 C. 角速度大于同步卫星运行的角速度 D. 加速度小于沿椭圆轨道通过处时的加速度 7.对于地球同步卫星的认识，正确的是(    ) A. 地球同步卫星可在我国北京上空运行，常用于我国的电视转播 B. 与地球自转同步，运行的角速度等于地球自转角速度 C. 所有同步卫星的轨道半径都相同，一定在赤道的正上方，且运行速度大于近地卫星的速度 D. 不同的地球同步卫星轨道半径都相同 8.如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则(    ) A. 该卫星在点的速度大于，小于 B. 该卫星的发射速度大于 C. 卫星在轨道Ⅰ上任何一点的速度都比轨道Ⅱ上任何一点的速度大 D. 卫星在点加速由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，故轨道Ⅱ在点的速度大于轨道Ⅰ在点的速度 9.如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上的示意图，其中冬至时地球离太阳最近。仅考虑太阳对地球的引力，关于地球绕太阳公转过程，下列说法正确的是(    ) A. 在冬至位置地球所受万有引力最大 B. 在立春位置，根据万有引力定律可得 C. 地球自转周期的平方与轨道半长轴三次方的比值是一个仅与太阳质量有关的常数 D. 经过近日点、远日点两位置的瞬时速度大小之比约为 三、计算题：本大题共4小题，共40分。 10.年月日，我国探月工程四期“鹊桥二号”中继星由长征八号遥三运载火箭在文昌航天发射场成功发射升空，月日“鹊桥二号”顺利进入环月轨道飞行，“鹊桥二号”环月飞行运动可看作匀速圆周运动。已知月球质量为，半径为，“鹊桥二号”的运行周期，引力常量为。忽略月球的自转，只考虑月球对“鹊桥二号”的引力作用。求： 月球表面的重力加速度； 月球的第一宇宙速度； “鹊桥二号”轨道离月球表面的高度。 11.某中子星的质量为，它的半径为，万有引力常量为求： 此中子星表面的自由落体加速度 贴近中子星表面，沿圆轨道运动的小卫星的速度． 12.在星球表面，宇航员做了一个实验：如图甲所示，长度为的轻杆一端固定在点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做圆周运动。小球运动到最高点时，速度为，受到的弹力大小为，其图像如图乙所示，截距、已知。星球的半径为，万有引力常量为，不考虑星球自转。 求星球表面的重力加速度； 一卫星离星球表面高度为，试求它绕星球做匀速圆周运动的周期。 13.年月日，嫦娥六号返回器准确着陆于内蒙古四子王旗预定区域，工作正常，标志着探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功，实现世界首次月球背面采样返回。“嫦娥六号”探月卫星在空中的运动可简化为如图所示的过程，卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道．已知卫星在停泊轨道和工作轨道运行的半径分别为和，地球半径为，月球半径为，地球表面的重力加速度为，月球表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的六分之一。求： 卫星在停泊轨道上运行的线速度大小； 卫星在工作轨道上运行的周期。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$