人教专题06 万有引力定律与航天-2020年高考真题和模拟题物理分类训练（教师版含解析）.doc

专题06 万有引力定律与航天
1. (2020·新课标Ⅰ卷)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
【答案】B
【解析】设物体质量为m，则在火星表面有，在地球表面有，由题意知有，，故联立以上公式可得，故选B。
2. (2020·新课标Ⅱ卷)若一均匀球形星体的密度为ρ，引力常量为G，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是(　　)
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】卫星在星体表面附近绕其做圆周运动，则， ，，知卫星该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期。
3. (2020·新课标Ⅲ卷)“嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某段时间可认为绕月做匀速圆周运动，圆周半径为月球半径的K倍。已知地球半径R是月球半径的P倍，地球质量是月球质量的Q倍，地球表面重力加速度大小为g。则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为(　　)
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】假设在地球表面和月球表面上分别放置质量为和的两个物体，则在地球和月球表面处，分别有
，，解得，设嫦娥四号卫星的质量为，根据万有引力提供向心力得，解得，故选D。
4. (2020·江苏卷)甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍。下列应用公式进行的推论正确的有(　　)
A. 由可知，甲的速度是乙的倍
B. 由可知，甲的向心加速度是乙的2倍
C. 由可知，甲的向心力是乙的
D. 由可知，甲的周期是乙的倍
【答案】CD
【解析】卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，则，A．因为在不同轨道上g是不一样，故不能根据得出甲乙速度的关系，卫星的运行线速，代入数据可得，故A错误；
B．因为在不同轨道上两卫星的角速度不一样，故不能根据得出两卫星加速度的关系，卫星的运行加速度，代入数据可得，故B错误；
C．根据，两颗人造卫星质量相等，可得，故C正确；
D．两卫星均绕地球做圆周运动，根据开普勒第三定律，可得，故D正确。
故选CD。
5. (2020·山东卷)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.
【答案】B
【解析】忽略星球的自转，万有引力等于重力，则，解得，着陆器做匀减速直线运动，根据运动学公式可知，解得，匀减速过程，根据牛顿第二定律得，解得着陆器受到的制动力大小为，ACD错误，B正确。故选B。
6. (2020·天津卷)北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星( )
A. 周期大 B. 线速度大 C. 角速度大 D. 加速度大
【答案】A
【解析】卫星有万有引力提供向心力有，可解得，，，，可知半径越大线速度，角速度，加速度都越小，周期越大；故与近地卫星相比，地球静止轨道卫星周期大，故A正确，BCD错误。故选A。
7. (2020·浙江卷)火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的(　　)
A. 轨道周长之比为2∶3
B. 线速度大小之比为
C. 角速度大小之比为
D. 向心加速度大小之比为9∶4
【答案】C
【解析】A．由周长公式可得，，则火星公转轨道与地球公转轨道周长之比为，A错误；BCD．由万有引力提供向心力，可得，则有，，，即，，，BD错误，C正确故选C。
8．(2020·湖南省高二学业考试)天琴计划是中国为了探测引力波而提出的项目，该计划具体为2035年前后在距离地球约10万千米的轨道上，部署3颗卫星，构成边长约为17万千米的等边三角形编队，在太空中建成一个引力波天文台，探测引力波。则这三颗卫星(　　)
A．向心加速度大小不同 B．加速度大小不同
C．线速度大小不同 D．周期相同
【答案】D
【解析】A．根据，得，由于三颗卫星到地球的距离相等，则它们的向心加速与加速度大小相等，故AB错误；C．由公式可知，由于三颗卫星到地球的距离相等，则三颗