2025年高考物理总复习真题猜题创新专题五　万有引力与航天应用创新题组(带答案解析).docx

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专题五万有引力与航天

应用创新题组

(时间:60分钟满分:100分)

一、选择题(每小题4分,共80分)

1.(2024届湖北九师联盟联考,7科技工程)如图所示,卫星1在圆轨道上运行,轨道半径为R,卫星2在椭圆轨道上运行,其长轴为2R,地球在椭圆的一个焦点O上,卫星2远地点为Q点,近地点为P点,OQ=3OP,两卫星轨道不在同一个平面内,已知引力常量为G,地球质量为M,则下列说法正确的是()

A.卫星2由Q到P的过程中引力先做正功后做负功,机械能守恒

B.卫星2在P点的加速度大小为在Q点加速度大小的9倍

C.卫星1的周期大于卫星2的周期

D.运行过程中,卫星1的加速度不变,卫星2的加速度一直变化

答案B卫星2由Q到P的过程中引力做正功,引力势能减小,动能增大,机械能守恒,选项A错误;卫星2的椭圆轨道OQ=3OP,根据F=GMmr2=ma,知卫星在近地点的加速度大小为在远地点加速度大小的9倍,选项B正确;由开普勒第三定律可知,卫星1、2的周期相同,选项C错误;卫星1绕地球做匀速圆周运动时,其加速度方向一直指向圆心,故加速度一直变化,选项

2.(2024届新高考联考,6科技工程)2024年2月10日我国首颗火星探测器天问一号被火星捕获成为火星的卫星,开启了火星探测之旅,为天问一号的绕、落、巡提供了基础。若天问一号在距火星表面高度为R1的椭圆轨道的远火点处被捕获,到距离火星表面高度为h的近火点时再次减速,进入距火星表面h高度处的圆轨道做匀速圆周运动,已知天问一号在h高度处做匀速圆周运动的周期为T,火星的半径为R,引力常量为G,则下列说法正确的是()

A.火星的平均密度为3

B.天问一号从远火点运动到近火点的过程中线速度和机械能都增大

C.火星表面的重力加速度为4

D.天问一号从远火点运动到近火点的时间为t=2T8

答案D天问一号在距火星表面h高度处的圆轨道上做匀速圆周运动,根据GMm(R+h)2=m4π2T2(R+h),ρ=MV,V=43πR3,可知ρ=3π(R+h)3GT2R3,A错误;天问一号从远火点运动到近火点的过程中线速度大小不断增大,而机械能是守恒的,B错误;火星表面处g火=GMR2,而在h高度处的圆轨道有GM(

3.(2024届河北五校联考,7自然现象)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。研究发现,双星系统演化过程中,两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k倍,两星之间的距离变为原来的n倍,则此时圆周运动的周期为()

A.n3k2TB.n3kTC.n

答案B设原来双星间的距离为L,质量分别为M、m,圆周运动的圆心距质量为m的恒星距离为r。双星间的万有引力提供向心力,对质量为m的恒星有GMmL2=m(2πT)2·r,对质量为M的恒星有GMmL2=M(2πT)2(L-r),联立得GM+mL2=4π2T2·L,即T

4.(2024湖北孝感2月调研,5)如图所示是“嫦娥三号”环月变轨的示意图。在Ⅰ圆轨道运行的“嫦娥三号”通过变轨后绕Ⅱ圆轨道运行,则下列说法中正确的是()

A.“嫦娥三号”在Ⅰ轨道的线速度大于在Ⅱ轨道的线速度

B.“嫦娥三号”在Ⅰ轨道的角速度大于在Ⅱ轨道的角速度

C.“嫦娥三号”在Ⅰ轨道的运行周期大于在Ⅱ轨道的运行周期

D.“嫦娥三号”由Ⅰ轨道通过加速才能变轨到Ⅱ轨道

答案C“嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动,万有引力提供圆周运动的向心力,GMmr2=mv2r=mrω2=mr(2πT)2,由此可知,线速度v=GMr,Ⅰ轨道上半径大,线速度小,选项A错误;角速度ω=GMr3,Ⅰ轨道上半径大,角速度小,选项B错误;周期T=4π2r3GM,Ⅰ轨道上半径大,周期大,选项

解题关键利用向心力公式解题,从GMmr2=mv2r=mrω2=mr(2

5.(2024届临澧一中月考二科技工程)2024年5月12日,我国快舟一号甲运载火箭以“一箭双星”方式成功将“行云二号”卫星发射升空,卫星进入预定轨道。如图所示,设地球半径为R,地球表面的重力加速度为g0,卫星在半径为R的近地圆形轨道Ⅰ上运动,到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的远地点B时,再次点火进入轨道半径为4R的圆

形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动,设卫星质量保持不变。则()

A.卫星在轨道Ⅲ的运行速率大于g

B.卫星在轨道Ⅰ上稳定飞行经过A处的加速度等于卫星在轨道Ⅱ上稳定飞行经过A的加速度

C.卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为8∶1

D.卫星在轨道Ⅰ和Ⅱ上的机械能相等

答