2020年高考物理模拟新题精选分类解析（第3期）专题05 万有引力定律与航天

2020年高考物理模拟新题精选分类解析（第3期）专题05 万有引力定律与航天

‎2020年高考物理模拟新题精选分类解析（第3期）专题05 万有引力定律与航天 ‎ ‎1．（2020东北三省大联考）长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住升降机，放开绳，升降机能到达地球上，人坐在升降机里，科学家控制卫星上的电动机把升降机拉到卫星上。已知地球表面的重力加速度g=‎10m/s2，地球半径R=‎6400km，地球自转周期为24h，某宇航员在地球表面用体重计称得其体重为800N，站在升降机中，某时刻当升降机以加速度a=‎10m/s2竖直上升，这时此人再一次用同一体重计称得视重为850N，忽略地球公转及卫星受到升降机拉力对卫星运动的影响，则下列说法正确的是（ ）‎ A．如果把绳的一端搁置在同步卫星上，可知绳的长度至少有多长 B．可以求出升降机此时距地面的高度 C．可以求出升降机此时所受万有引力的大小 D．可以求出宇航员的质量 ‎2（浙江省名校新高考研究联盟2020届第一次联考）2020年10月25日，我国将第十六颗北斗卫星“北斗-”送入太空，并定点于地球静止轨道东经110.5°。由此，具有完全自主知识产权的北斗系统将首先具备为亚太地区提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。其定位精度优于‎20m，授时精度优于100ns。关于这颗“北斗-G‎6”‎卫星以下说法中正确的有 (‎ ‎ )‎ A．这颗卫星轨道平面与东经110.5°的经线平面重合 B．通过地面控制可以将这颗卫星定点于杭州正上方 C．这颗卫星的线速度大小比离地350公里高的天宫一号空间站线速度要大 D．这颗卫星的周期一定等于地球自转周期 P Q ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 第9题图 ‎ 3.(2020年浙江五校联考)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1和2相切于Q点，轨道2和3相切于P点，设卫星在1轨道和3轨道正常运行的速度和加速度分别为v1、v3和a1、a3，在2轨道经过P点时的速度和加速度为v2和a2，且当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时周期分别为T1 、T2 、T3，以下说法正确的是 A．v1> v2 > v3‎ B．v1 > v3> v2‎ C．a1 > a2 > a3‎ D．T1 < T2 < T3‎ ‎4（2020南京市四校期中联考）已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G，有关同步卫星，下列表述正确的是( )‎ A、卫星距地面的高度为 B、卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C、卫星运行时受到的向心力大小为 D、卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 ‎5．（2020天津滨海五校联考）若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v0水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为。已知月球半径为，万有引力常量为。则下列说法正确的是 A．月球表面的重力加速度 B．月球的质量=‎ C．月球的第一宇宙速度v=‎ D．月球的平均密度ρ= ‎ ‎6.（2020福建福州名校检测）伽利略”木星探测器，从1989年10月进入太空起，历经6年，行程37亿千米，终于到达木星周围。此后在t秒内绕木星运行N圈后，对木星及其卫星进行考察，最后坠入木星大气层烧毁。设这N圈都是绕木星在同一个圆周上运行，其运行速率为V，探测器上的照相机正对木星拍摄到整个木星时的视角为θ（如图所示），设木星为一球体。‎ 求：（1）木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径；‎ ‎（2）若人类能在木星表面着陆，至少以多大的速度将物体从其表面水平抛出，才不至于使物体再落回木星表面。‎ G=m’。‎ 联立解得：v0=v.‎ 由题意，R=rsin，‎ 解得：v0=。‎ ‎7．（12分）（2020江苏二校期中联考）2020年9月25日21时10分，神舟七号飞船成功发射，共飞行2天20小时27分钟，绕地球飞行45圈后，于‎9月28日17时37分安全着陆．航天员翟志刚着“飞天”舱外航天服，在刘伯明的配合下，成功完成了空间出舱活动，进行了太空行走．出舱活动结束后，释放了伴飞卫星，并围绕轨道舱进行伴飞试验．神舟七号是由长征—‎2F运载火箭将其送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，实施变轨后，进入预定圆轨道，其简化的模拟轨道如图所示．假设近地点A距地面高度为h，飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，试求：‎ ‎（1）飞船在近地点A的加速度aA大小；‎ ‎（2）飞船在预定圆轨道上飞行速度v的大小．‎ m m 图14‎ ‎8.（12分）（2020安徽马鞍山二中期中测试）经过天文望远镜长期观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙中物质的存在形式和分布情况有了较深刻的认识，双星系统由两个星体组成，其中每个星体的大小都远小于两星体之间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统来处理（即其它星体对双星的作用可忽略不计）．现根据对某一双星系统的光度学测量确定：该双星系统中每个星体的质量都是m，两者相距L，它们正围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动．‎ ‎（1）试计算该双星系统的运动周期T1 .‎ ‎（2）若实际中观测到的运动周期为T2， T2与T1‎ 并不是相同的，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种观测不到的暗物质，它均匀地充满整个宇宙，因此对双星运动的周期有一定的影响．为了简化模型，我们假定在如图14所示的球体内（直径看作L）均匀分布的这种暗物质才对双星有引力的作用，不考虑其他暗物质对双星的影响，已知这种暗物质的密度为ρ，求T1:T2.‎ ‎（2）由于暗物质的存在，双星的向心力由两个力的合力提供，则 ‎ ④ （2分）‎ M为暗物质质量， ⑤ （1分）‎ 解④和⑤式得： ⑥ （1分）‎ 可求得： ⑦ （1分）‎ 联立③、⑦式解得：‎ T1∶T2.=∶1 ⑧ （1分）‎ ‎9．（10分）（2020安徽芜湖一中模拟）宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度抛出一个小球，测得小球经时间落到斜坡另一点Q上，斜坡的倾角，已知该星球的半径为，引力常量为，求该星球的密度(已知球的体积公式是)。‎ ‎10（14分）（2020四川资阳诊断）宇航员在地球表面以某一初速度竖直上抛一小球，经过时间t小球落回原处；若他在某一星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过5t小球落回原处。（取地球表面重力加速度g=‎10m/s2，空气阻力不计）‎ ‎（1）求该星球表面附近的重力加速度g’；‎ ‎（2）已知该星球的半径r与地球的半径R之比为1:4，求星球的质量M星与地球质量M地之比。‎ ‎（2）小球在地球或星球表面附近受到的万有引力等于小球重力，得：‎ 星球表面附近： ---------④（3分）‎ 地球表面附近： ------------⑤（3分）‎ 联解③④式得： ------------⑥（1分）‎ ‎11．（2020东北三省大联考）宇航员驾驶宇宙飞船到达月球表面，关闭动力，飞船在近月圆形轨道绕月运行的周期为T；接着，宇航员调整飞船动力，安全着陆，宇航员在月球表面离地某一高度处将一小球以初速度vo水平抛出，其水平射程为s。已知月球的半径为R，万有引力常量为G，求：‎ ‎（1）月球的质量M；‎ ‎（2）小球开始抛出时离地的高度；‎ ‎（3）小球落地时重力的瞬时功率。‎ ‎【命题意图】此题考查万有引力定律、平抛运动及其相关知识。‎ ‎11.解析：（1）飞船绕月近月面运行，月球对飞船的万有引力提供向心力，有：‎ G=mR()2，‎ 解得月球的质量M=.‎ ‎12．（2020北京四中期中）在勇气号火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T。火星可视为半径为R的均匀球体。求：‎ ‎（1）火星表面的重力加速度；‎ 求卫星第二次落到火星表面时速度的大小，不计火星大气阻力。‎ ‎（2）着陆器第二次落到火星表面的过程，在竖直方向，υ12 =‎2 g’h ③‎ 落到火星表面时速度的大小 υ = √υ12 +υ02 ④‎ 联立解得υ =。 ⑤‎ B v/m·s-1‎ t/s ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎0‎ ‎4‎