高考物理选择题专练卷4万有引力天体运动

选择题专练卷(四)一、单项选择题1.(2022·徐州模拟)我国在轨运行的气象卫星有两类，一类是极地轨道卫星—风云1号，绕地球做匀速圆周运动的周期为12h，另一类是地球同步轨道卫星—风云2号，运行周期为24h。下列说法正确的是(　　)图1A．风云1号的线速度小于风云2号的线速度B．风云1号的向心加速度大于风云2号的向心加速度C．风云1号的发射速度大于风云2号的发射速度D．风云1号、风云2号相对地面均静止解析：选B　由＝m＝m·r＝man可得，卫星线速度v＝，卫星周期T＝，卫星向心加速度an＝，由于T1<T2，可知r1<r2，v1>v2、an1＞an2，A错误，B正确；风云1号与地面不能相对静止，因r1＜r2，其发射速度也小，故C、D均错误。2．(2022·盐城模拟)在地球大气层外有大量的太空垃圾。在太阳活动期，地球大气会受太阳风的影响而扩张，使一些原本在大气层外绕地球飞行的太空垃圾被大气包围，从而开始向地面下落。大部分太空垃圾在落地前已经燃烧成灰烬，但体积较大的太空垃圾仍会落到地面上，对人类造成危害。太空垃圾下落的原因是(　　)A．大气的扩张使垃圾受到的万有引力增大而导致下落B．太空垃圾在与大气摩擦燃烧过程中质量不断减小，进而导致下落C．太空垃圾的上表面受到的大气压力大于其下表面受到的大气压力，这种压力差将它推向地面D．太空垃圾在大气阻力作用下速度减小，运动所需的向心力将小于万有引力，垃圾做趋向圆心的运动，落向地面解析：选D　在太阳活动期，地球大气层受太阳影响而扩张，使原本在大气层外的太空垃圾被大气包围，在大气阻力作用下，速度减小，使运动所需的向心力小于万有引力，从而做近心运动，落向地面，故D正确。3．(2022·重庆六校三诊)英国《新科学家(NewScientist)》杂志评选出了年度世界8项科学之最，在XTEJ1650－500双星系统中发现的最小黑洞位列其中。若某黑洞的半径R约为45km，质量M和半径R的关系满足＝(其中c为光速，G7\n为引力常量)，则该黑洞表面重力加速度的数量级为(　　)A．1012m/s2　　　　　　B．1010m/s2C．108m/s2D．1014m/s2解析：选A　由＝mg，＝可得：该黑洞表面的重力加速度g＝＝m/s2＝1×1012m/s2，故A正确。4．(2022·北京昌平区二模)“马航MH370”客机失联后，我国已紧急调动多颗卫星，利用高分辨率对地成像、可见光拍照等技术对搜寻失联客机提供支持。关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是(　　)A．低轨卫星(环绕半径远小于地球同步卫星的环绕半径)都是相对地球运动的，其环绕速率可能大于7.9km/sB．地球同步卫星相对地球是静止的，可以固定对一个区域拍照，但由于它距地面较远，照片的分辨率会差一些C．低轨卫星和地球同步卫星，可能具有相同的速率D．低轨卫星和地球同步卫星，可能具有相同的周期解析：选B　由＝m＝m·r可得：卫星绕行速率v＝，T＝，因低轨卫星轨道半径较地球同步卫星的小，故有v低>v同，T低<T同，C、D均错误。由v＝＝7.9km/s，r>R可知，低轨道卫星的运行速度小于7.9km/s，A错误；同步卫星与地面相对静止，但离地面较远，照片分辨率较低，B正确。5．(2022·潮州三模)关于卫星绕地球做匀速圆周运动的有关说法正确的是(　　)A．卫星受到的地球引力对其做正功B．卫星的轨道半径越大，其线速度越大C．卫星的轨道半径越大，其周期越小D．卫星受到的地球引力提供其圆周运动所需的向心力解析：选D　卫星做匀速圆周运动时，万有引力与速度方向垂直，提供卫星圆周运动所需的向心力，故A错误，D正确；由＝m＝mr可得：v＝，T＝。故r越大，v越小，T越大，B、C均错误。6．(2022·天水一中模拟)双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，两星总质量为M，两星之间的距离为r，两星质量分别为m1、m2，做圆周运动的轨道半径分别为r1、r2，则下列关系式中正确的是(　　)7\nA．M＝B．r1＝rC．T＝2πD.＝解析：选C　由两星间的万有引力提供两星圆周运动的向心力可知，G＝m1r1＝m2·r2，又M＝m1＋m2，r＝r1＋r2，解得：＝，r1＝r，M＝，T＝2π，故A、B、D均错误，C正确。7．(2022·汕尾模拟)经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间。已知“神舟星”平均每天绕太阳运行174万公里，“杨利伟星”平均每天绕太阳运行145万公里。假设两行星均绕太阳做匀速圆周运动，则两星相比较(　　)A．“神舟星”的轨道半径大B．“神舟星”的公转周期大C．“神舟星”的加速度大D．“神舟星”受到的向心力大解析：选C　根据线速度的定义式得：v＝，已知“神舟星”平均每天绕太阳运行174万公里，“杨利伟星”平均每天绕太阳运动145万公里，可以得出：“神舟星”的线速度大于“杨利伟星”的线速度，研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得：＝m，R＝(其中M为太阳的质量，R为轨道半径)，由于“神舟星”的线速度大于“杨利伟星”的线速度，所以“神舟星”的轨道半径小于“杨利伟星”的轨道半径，故A错误；根据万有引力提供向心力得：＝mR，T＝2π，由于“神舟星”的轨道半径小于“杨利伟星”的轨道半径，所以“神舟星”的周期小于“杨利伟星”的周期，故B错误；研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得：＝ma，a＝，由于“神舟星”的轨道半径小于“杨利伟星”的轨道半径，所以“神舟星”的加速度大于“杨利伟星”的加速度，故C正确；研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得：F向＝，由于不知道“神舟星”和“杨利伟星”的质量大小关系，所以两者的向心力无法比较，故D项错误。8．(2022·北师大附中检测)人造卫星绕地球运动只受地球的引力，做匀速圆周运动，其轨道半径为r，线速度为v，周期为T。为使其周期变为8T，可采用的方法有(　　)7\nA．保持轨道半径不变，使线速度减小为v/8B．逐渐减小卫星质量，使轨道半径逐渐增大为4rC．逐渐增大卫星质量，使轨道半径逐渐增大为8rD．保持线速度不变，将轨道半径增加到8r解析：选B　利用万有引力提供卫星的向心力可以得到：v＝，T＝2π，从中可以看出：线速度、周期与半径具有一一对应关系，与卫星的质量无关，使轨道半径逐渐增大为4r，能使其周期变为8T，速率同时减小为v/2，B正确，A、C、D错误。9．(2022·青岛高三期中)2022年10月1日，继“嫦娥一号”卫星成功发射之后，“嫦娥二号”卫星再次发射成功。这是我国航天史上的另一重要成果。“嫦娥二号”发射后先绕地球做圆周运动，经多次变轨，最终进入距月面h＝100km的圆形工作轨道，开始进行科学探测活动。设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g′，万有引力常量为G，则下列结论错误的是(　　)A．“嫦娥二号”绕月球运行的周期为B．由题目条件可知月球的平均密度为C．“嫦娥二号”在轨道上绕行的线速度为D．“嫦娥二号”轨道处的加速度为2g′解析：选C　根据万有引力定律，则G＝m2(R＋h)＝m＝ma，又G＝m′g′，所以“嫦娥二号”绕月球运行的周期为T＝2π＝，月球的密度，ρ＝＝；“嫦娥二号”在轨道上绕行的线速度为v＝＝；“嫦娥二号”轨道处的加速度为a＝＝2g′，选项A、B、D正确，C错误。10．(2022·潍坊模拟)火星是位于地球轨道外侧的第一颗行星，它的质量约为地球质量的，直径约为地球直径的，公转周期约为地球公转周期的2倍。2022年将出现一个火星离地球最近、发射火星探测器最佳的时段。以下说法正确的是(　　)A．火星的第一宇宙速度约是地球第一宇宙速度的倍B．火星表面的重力加速度约是地球表面重力加速度的0.4倍C．火星公转轨道的半径约是地球公转轨道半径的2倍7\nD．下一个最佳发射期，最早要到2022年解析：选B　根据万有引力等于向心力得出G＝m，解得v＝，根据万有引力等于重力得出：G＝mg，得：g＝，根据火星直径约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，计算得出火星的第一宇宙速度约是地球第一宇宙速度的倍，火星表面的重力加速度约为地球表面的0.4倍，故A错误，B正确。根据万有引力提供向心力有G＝mr2，解得T＝，又火星公转周期约为地球公转周期的2倍，故火星公转轨道的半径约是地球公转轨道半径的倍，C错误；下一个最佳发射期，最早要到2022年，D错误。二、多项选择题11．马航客机失联牵动全世界人的心，怀疑失事地点位于南纬31°52′东经115°52′的澳大利亚西南城市珀斯附近的海域，有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，每天上午同一时刻在该区域的正上方海面照相，则(　　)A．该卫星可能是通过地球两极上方的轨道B．该卫星平面可能与南纬31°52′所确定的平面共面C．该卫星平面一定与东经115°52′所确定的平面共面D．地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍解析：选AD　卫星运动轨道必须以地心为圆心，不可能与南纬31°52′所确定的平面共面，B错误；该卫星可能是极地卫星，若为极地卫星，地球自转周期应为卫星运动周期的整数倍，才能使其在每天上午同一时刻在该区域的正上方海面照相，故A、D正确，C错误。12.(2022·张掖模拟)在早期的反卫星试验中，攻击拦截方式之一是快速上升式攻击，即“拦截器”被送入与“目标卫星”轨道平面相同而高度较低的追赶轨道，然后通过机动飞行快速上升接近目标将“目标卫星”摧毁。图2为追赶过程轨道示意图。下列叙述正确的是(　　)图2A．图中A是“目标卫星”，B是“拦截器”B．“拦截器”和“目标卫星”的绕行方向为图中的顺时针方向C．“拦截器”在上升的过程中重力势能会增大D．“拦截器”的加速度比“目标卫星”的加速度小7\n解析：选BC　图中B是“目标卫星”，A是“拦截器”，所以选项A错；由于“拦截器”轨道低、速度大，应落后于“目标卫星“，绕行方向应为图中的顺时针方向，所以选项B对；“拦截器”在上升的过程中要克服重力做功，所以重力势能会增大，C选项对；由a＝知“拦截器”的加速度比“目标卫星”的加速度大，D选项错。13．(2022·泰安模拟)北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(CNSS)，是继美全球定位系统(GPS)和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。2022年10月25日，我国将第十六颗北斗卫星“北斗－G6”送入太空，并定点于地球静止轨道上。12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。则(　　)A．“北斗－G6”的运行周期为24hB．“北斗－G6”的运行速度为第一宇宙速度C．“北斗－G6”的运行角速度比月球绕地球运行的角速度小D．“北斗－G6”卫星的线速度比月球绕地球运行的线速度大解析：选AD　“北斗－G6”定点于地球静止轨道上，其周期与地球自转一周的时间相等，故A正确。第一宇宙速度是卫星贴近地球表面运行的速度，而“北斗－G6”距离地球的高度约为36000km，其运行时的速度不符合第一宇宙速度的定义，B错误。月球绕地球运行的周期约为28天，大于“北斗－G6”绕地球运行的周期，根据T＝，T＝，v＝可知，与月球相比，“北斗－G6”的运行角速度大，轨道半径小，线速度大，故C错误D正确。14.(2022·莱州一中模拟)2022年12月2日，牵动亿万中国心的嫦娥三号探测器顺利发射。嫦娥三号要求一次性进入近地点210公里、远地点约36.8万公里的地月转移轨道，如图3所示，经过一系列的轨道修正后，在P点实施一次近月制动进入环月圆形轨道Ⅰ，再经过系列调控使之进入准备“落月”的椭圆轨道Ⅱ。嫦娥三号在地月转移轨道上被月球引力捕获后逐渐向月球靠近，绕月运行时只考虑月球引力作用。下列关于嫦娥三号的说法正确的是(　　)图3A．沿轨道Ⅰ运行的速度小于月球的第一宇宙速度B．沿轨道Ⅰ运行至P点的速度等于沿轨道Ⅱ运行至P点的速度C．沿轨道Ⅰ运行至P点的加速度等于沿轨道Ⅱ运行至P点的加速度D．在地月转移轨道上靠近月球的过程中月球引力做正功7\n解析：选ACD　由＝m＝ma可知，v＝，a＝，因v＝＜，故沿轨道Ⅰ运行的速度小于月球的第一宇宙速度，探测器在P点的加速度由r完全决定，A、C均正确；在探测器靠近月球的过程中，月球引力做正功，D正确；卫星由轨道Ⅰ在P点制动减速才能转移到轨道Ⅱ，故B错误。15．(2022·济南模拟)美国航天局等研究机构2022年4月18日宣布，开普勒天文望远镜已观测到太阳系外迄今“最像地球”的行星，行星围绕一颗比太阳更小、更冷、更老的恒星运行。若已知行星绕恒星做圆周运动的轨道半径为R、周期为T，引力常量为G。据此可知(　　)A．行星的质量B．恒星的质量C．行星绕恒星做圆周运动的线速度D．行星表面的重力加速度解析：选BC　由于行星绕恒星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：＝mR，知道行星运动的轨道半径R和周期T，再利用万有引力常量G，通过前面的表达式只能算出恒星的质量M，无法求出行星的质量，故A错误B正确；行星绕恒星做圆周运动的线速度v＝，故可以求出，C正确；由于不知道行星表面卫星的相关数据，故行星表面的重力加速度无法求出，故D错误。16．(2022·揭阳模拟)我国发射的第一颗探月卫星“嫦娥一号”，进入距月面高度h的圆形轨道正常运行。已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，则(　　)A．嫦娥一号绕月球运行的周期为2πB．嫦娥一号绕行的速度为C．嫦娥一号绕月球运行的角速度为D．嫦娥一号轨道处的重力加速度为2g解析：选CD　由＝m＝mω2(R＋h)＝m(R＋h)＝mg轨，又＝mg可得：v＝，ω，T＝，g轨＝，故C、D正确，A、B错误。7