2021年高考物理一轮复习考点全攻关
专题（29）高热考点强化训练 万有引力与航天的“新情景”问题（解析版）
选择题（共16小题，每题6分，满分96分）
1. 2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图像是
【答案】D
【解析】根据万有引力定律可得：
，h越大，F越大，故选项D符合题意。
2．1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则
A．C．【答案】B
B．D．
【解析】“东方红一号”从近地点到远地点万有引力做负功，动能减小，所以，过近地点圆周运动的速
度为，由于“东方红一号”在椭圆上运动，所以，故B正确。
3． 2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为量为
，引力常量为
、半径为
，探测器的质
，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为的匀速圆周运动时，探测器的
A．周期为 B．动能为
C．角速度为【答案】C
D．向心加速度为
【解析】由万有引力提供向心力可得，可得，故A正
确；解得，由于，故B错误；解得，故C错误；解得，
故D错误。综上分析，答案为A。
4．北斗卫星导航系统空间段计划由35颗卫星组成，包括5颗静止同步轨道卫星和3颗倾斜同步轨道卫星，以及27颗相同高度的中轨道卫星。中轨道卫星运行在3个轨道面上，轨道面之间相隔120°均匀分布，如图所示。已知同步轨道、中轨道、倾斜同步轨道卫星距地面的高度分别约为6R、4R、6R（R为地球半径），则
A．静止同步轨道卫星和倾斜同步轨道卫星的周期不同 B．3个轨道面上的中轨道卫星角速度的值均相同 C．同步轨道卫星与中轨道卫星周期的比值约为
D．倾斜同步轨道卫星与中轨道卫星角速度的比值约为 【答案】BC
5．如图为人造地球卫星的轨道示意图，LEO是近地轨道，MEO是中地球轨道，GEO是地球同步轨道，GTO是地球同步转移轨道．已知地球的半径R＝6 400 km，该图中MEO卫星的周期为(图中数据为卫星近地点、远地点离地面的高度)( )
A．3 h B．8 h C．15 h D．20 h 【答案】A
TM2rM3
解析 GEO是地球同步轨道，则周期为TG＝24 h；根据开普勒第三定律可知，2＝3，则TM＝
TGrG＝
f(4 200＋6 400
36 000＋6 400
3)
rM3
TrG3G
×24 h＝3 h，故选A.
6．过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的1
，该中心恒星与太阳的质量比约为( ) 201A. 10【答案】B
Mm4π2M1
解析 行星绕中心恒星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得G2＝m2r，则＝
rTM2
B．1
C．5
D．10
?r1?·?T2?＝?1?×?365?≈1，选项B正确。
?r2??T1??20??4?7. 20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间Δt内速度的改变为Δv，和飞船受到的推力F
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（其它星球对它的引力可忽略）。飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，飞船能以速度v，在离星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动。已知星球的半径为R，引力常量用G表示。则宇宙飞船和星球的质量分别是
A．， B．，
C．， D．，
【答案】D
【解析】直线推进时，根据动量定理可得
，解得飞船的质量为
，绕孤立星球运动时，
根据公式，又，解得，D正确。
8．下面是地球、火星的有关情况比较。根据以上信息，关于地球及火星（行星的运动可看做圆周运动），下列推测正确的是
A．地球公转的线速度小于火星公转的线速度 B．地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度 C．地球的自转角速度小于火星的自转角速度 学科-网 D．地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度
【答案】B
解析 设太阳质量为M，行星质量为m，行星轨道半径为r，行星绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力。A、由牛顿第二定律得：
，解得行星的线速度：
，由于地球的公转半径小于火星的公转
，解得
半径，则地球公转的线速度大于火星公转的线速度，故A错误。B、由牛顿第二定律得：行星的向心加速度：
，由于地球的公转半径小于火星的公转半径，地球公转的向心加速度大于火星公
，由于地球自转周期小于火星的自转周期，地球的自转
转的向心加速度，故B正确。C、自转角速度
角速度大于火星的自转角速度，故C错误；D、星球对其表面物体的万有引力等于物体受到的重力，则
，
，由于不知道地球与火星的质量m间的关系以及它们的半径关系，无法比较重力加速
度的大小，故D错误。
9．2017年9月25日至9月28日期间，微信启动新界面，其画面视角从人类起源的非洲(左)变成华夏大地中国(右)。新照片由我国新一代静止轨道卫星“风云四号”拍摄，见证着科学家15年的辛苦和努力，下列说法正确的是 ( )
A．“风云四号”可能经过无锡正上空
B．“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度 C．与“风云四号”同轨道的卫星运动的动能都相等 D．“风云四号”的运行速度大于7.9 km/s 【答案】B
解析 由题可知，“风云四号”卫星是地球同步卫星，而同步卫星只能在赤道正上空，且高度保持不变，故AMmGM
错误；根据G2＝man，得an＝2，其中G为引力常量，M为地球质量，r为轨道半径，因“风云四号”卫
rr星的轨道半径小于月球的轨道半径，故“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度，故B正确；与“风云四号”同轨道的卫星都是同步卫星，故线速度大小一定相同，但不知道各个卫星的质量是否相等，根据Ek1
＝mv2知动能不一定相等，故C错误；7.9 km/s是卫星围绕地球表面运行的最大线速度，它的轨道半径等2于地球半径，而“风云四号”的轨道半径大于地球半径，根据v＝错误。
GM可知，其线速度小于7.9 km/s，故Dr
专题29 高热考点强化训练 万有引力与航天的“新情景”问题 ---2021年高考物理复习专项训练含解析
