2022年高考物理热点考点专题12 重力与万有引力的关系及变轨、宇宙速度问题

试卷更新日期：2022-03-11 类型：三轮冲刺

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一、单选题

1. 第一宇宙速度是（）

A、物体在宇宙中所能达到的最高速度 B、物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最小发射速度 C、物体脱离地球引力所必须具有的速度 D、物体摆脱太阳引力所必须具有的速度

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2. 2021年10月16日零时23分，神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，零时33分载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将3名航天员送入太空并将在轨驻留六个月。在完成与天和核心舱顺利对接任务后，组合体在离地约390km的圆轨道上运动。下列说法正确的是（）

A、航天员可以在核心舱通过举哑铃健身 B、组合体的运行速率可以是 $8.0 k m / s$ C、发射速度可以大于第二宇宙速度 D、对接后，核心舱的运行速率不变

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3. 我国2021年9月27日发射的试验十号卫星，轨道II与I、III相切于A、B两点，如图所示。停泊轨道I距地面约200km，卫星沿轨道I过A点的速度、加速度分别为v₁、a₁；卫星沿转移椭圆轨道II过A点的速度、加速度分别为v₂、a₂ ，过B点的速度、加速度分别为v₃、a₃；同步轨道III距地面约36000km，卫星沿轨道III过B点的速度、加速度分别为v₄、a₄。关于试验十号卫星，下列说法正确的是（）

A、a₁₂ v₁₂ B、a₂>a₃ v₂=v₃ C、a₃=a₄ v₃₄ D、a₂=a₄ v₂₄

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4. 2021年10月16日，神舟十三号载人飞船在酒泉成功发射，与天和核心舱进行自主快速交会对接，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富等三名航天员送入太空．对接前，神舟十三号和天和核心舱在各自的轨道上做匀速圆周运动，如图所示，忽略一切阻力影响，则下列说法正确的是（）

A、A是天和核心舱，B是神舟十三号 B、A的加速度比B的加速度大 C、A的运行速度大于第一宇宙速度 D、A的运行速度比B的运行速度小

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5. 2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接，3名航天员进驻天和核心舱，中国空间站开启有人长期驻留时代。已知空间站轨道高度为400～450km，倾角为42～43°，设计寿命为10年，长期驻留3人，总重量可达180吨。关于空间站，下列判断正确的是（）

A、线速度大于第一宇宙速度 B、周期大于同步卫星的周期 C、角速度大于月球绕地球运行的角速度 D、向心加速度大于地面的重力加速度

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二、多选题

6. “天问一号”于2021年2月11日到达椭圆形地火转移轨道的远日点后，被火星成功捕获，顺利进入环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、落、巡”目标的第一步。其从地球上空转移到火星上空的过程可以简化为如图所示，以下说法正确的是（）

A、“天问一号”在地球（图中A位置）的发射速度介于7.9km/s~11.2km/s之间 B、当“天问一号”到达火星（图中C位置）时，地球公转已经超过半圈 C、进入地火转移轨道的“天问一号”需要不断加速，才能追上火星 D、“天问一号”经地火转移轨道到达火星公转轨道附近时的速度小于火星的公转速度

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7. 航天器完成维修地球高轨道卫星任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆形轨道Ⅱ，B点为椭圆形轨道Ⅱ的近地点，如图所示。关于航天器的运动，下列说法中正确的有（）

A、在轨道Ⅱ上经过A点时的速度大于经过B点时的速度 B、从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时航天器要在A点制动减速 C、在轨道Ⅰ上经过A点时的加速度等于在轨道Ⅱ经过A点时的加速度 D、在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期

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8. 2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”火星探测卫星顺利实施近火制动，完成火星捕获，正式踏入环绕火星轨道。假设火星可视为半径为R的均匀球体，探测卫星沿椭圆轨道绕火星运动，如图所示。椭圆轨道的“近火点”P离火星表面的距离为2R，“远火点”Q离火星表面的距离为4R，万有引力常量为G.下列说法正确的是（）

A、若已知“天问一号”在椭圆轨道运行的周期为T，火星的质量为 $\frac{16 π^{2} R^{3}}{G T^{2}}$ B、若已知“天问一号”在椭圆轨道运行的周期为T，火星的第一宇宙速度为 $\frac{16 π R}{T}$ C、“天问一号”在“近火点”P和“远火点”Q的加速度大小之比为25：9 D、“天问一号”在“近火点”P和“远火点”Q的速率之比为2：1

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9. 2021年10月16日，神舟十三号载人飞船发射取得圆满成功，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富三位航天员送入太空。航天员进驻天和核心舱，开启了为期半年的在轨驻留，将开展机械臂操作、出舱活动、舱段转移等工作，进一步验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术。天和核心舱距离地面的高度约400km，绕地球的运动可近似为圆周运动，运动一周约1.5h。已知万有引力常量为6.67×10^-11N·m²/kg² ，地球半径约6400km。根据以上信息可估算出（）

A、地球的质量 B、核心舱的运行速度 C、核心舱所受地球的引力 D、核心舱所处位置的重力加速度

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三、综合题

10. 2021年2月我国发射的“天问一号”火星探测器已成功成为我国第一颗人造火星卫星，择时将着落火星表面，对火星的地貌和环境进行探测，人类探测宇宙的脚步将不断向前迈进，设想某一天一位质量 $m = 60 k g$ 的宇航员到达一颗行星上探测，经过前期研究，已测得该行星质量为 $M = 8 \times 1 0^{23} k g$ 、半径 $R = 4000 k m$ ，引力常量 $G = 6.67 \times 1 0^{- 11} N \cdot m^{2} / k g^{2}$ ，试求：

(1)、该宇航员在行星上受到的万有引力大小；

(2)、该行星表面的重力加速度大小；（忽略行星的自转，计算结果保留一位有效数字）

(3)、该行星近地轨道卫星的速度大小。（保留一位有效数字）

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