2022年高考物理压轴题预测之天体运动压轴题

试卷更新日期：2022-03-21 类型：三轮冲刺

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一、单选题

1. 地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的轨道则是一个非常扁的椭圆，预测哈雷彗星下次飞近地球将在2061年左右。若哈雷彗星近日点与太阳中心的距离为r₁、线速度大小为v₁ ，远日点与太阳中心的距离为r₂、线速度大小为v₂ ，则哈雷彗星（）

A、线速度v₁＜v₂ B、近日点与远日点的机械能相等 C、近日点与远日点的加速度大小之比为 $\frac{v_{1}^{2}}{v_{2}^{2}}$ D、远日点的加速度大小为 $\frac{v_{2}^{2}}{r_{2}}$

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2. 2021年10月17日，“神舟十三号”载人飞船出征太空。11月7日，航天员王亚平成为中国首位进行出舱活动的女航天员。王亚平在中国空间站“天和”核心舱中一天可以看到16次日出日落。我国的北斗同步卫星也在太空为我们提供导航通信服务。下列说法正确的是（）

A、“神舟十三号”的发射速度为第二宇宙速度 B、“天和”核心舱围绕地球运动的速度为第一宇宙速度 C、“天和”核心舱围绕地球运动的周期是北斗同步卫星周期的 $\frac{1}{4}$ D、“天和”核心舱的向心加速度比北斗同步卫星的向心加速度大

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3. 随着宇宙航天技术不断地发展，人类也越来越向往探索其他的外文明，若有一个和地球类似的星球，其质量和地球质量几乎相等，半径却达到了地球半径的3倍，则该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的大小之比约为（）

A、0.6 B、1.7 C、0.3 D、9

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4. “嫦娥四号”携带“玉兔二号”月球车运动到地月转移轨道 $P$ 点后做近月运动成功进入圆轨道Ⅰ，再次经过 $P$ 点时调整速度进入到椭圆轨道Ⅱ，在Ⅱ轨道经过 $Q$ 点后再做一系列辅助动作，成功驶抵月球背面实现着陆，截至2021年9月29日，在祖国72华诞来临之际，嫦娥四号着陆器与玉兔二号月球车工作突破1000天，若以月球为参考系，且忽略其他星体的影响，则有关“嫦娥四号”的下列说法中正确的是（）

A、沿地月转移轨道经过 $P$ 点时，需加速才能进入轨道Ⅰ B、沿轨道Ⅰ运行经过 $P$ 点的机械能等于沿轨道Ⅱ运行经过 $Q$ 点的机械能 C、沿轨道Ⅰ绕月运行的周期一定小于沿轨道Ⅱ绕月运行的周期 D、在沿轨道Ⅰ运行时，已知引力常量、其绕月线速度和绕月半径能计算出月球质量

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5. 如图所示，某卫星绕未知天体做圆周运动，环绕周期为T，天体对卫星的最大张角为α，引力常量为G，下列说法正确的是（）

A、该未知天体的平均密度为 $\frac{4 π}{G T^{2} s i n^{3} \frac{α}{2}}$ B、该未知天体卫星的最小周期为 $T {(s i n \frac{α}{2})}^{\frac{3}{2}}$ C、张角越大，卫星的线速度越小 D、张角越大，卫星的周期越大

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6. 2021年6月17日，“神舟十二号”载人飞船搭载着聂海胜、刘伯明、汤洪波三名宇航员成功飞天，开启历时三个月的太空任务。9月17日13时30分许，“神舟十二号”返回舱在东风着陆场安全降落。返回舱的返回轨迹可以简化为如图所示，已知返回舱在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ运行时的周期分别为 $T_{1}$ 、 $T_{2}$ 和 $T_{3}$ ，在轨道Ⅰ和Ⅲ运行时的速度大小分别为 $v_{1}$ 和 $v_{3}$ 。则（）

A、返回舱在椭圆轨道上运行周期为 $T_{2} = \frac{T_{1} + T_{3}}{2}$ B、返回舱在轨道Ⅰ的机械能大于轨道Ⅲ的机械能 C、从轨道Ⅱ上 $P$ 点反向喷火减速进入轨道Ⅲ，减速前后瞬间返回舱的加速度减小 D、返回舱在轨道Ⅱ上 $Q$ 点的速度与轨道Ⅲ上的运行速度无法比较大小

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7. 为方便对天体物理学领域的研究以及实现对太空的进一步探索，人类计划在太空中建立新型空间站，假设未来空间站结构如图甲所示。在空间站中设置一个如图乙所示绕中心轴旋转的超大型圆管作为生活区，圆管的内、外管壁平面与转轴的距离分别为R₁、R₂。当圆管以一定的角速度转动时，在管中相对管静止的人（可看作质点）便可以获得一个类似在地球表面的“重力”（即获得的加速度大小等于地球表面的重力加速度大小），以此降低因长期处于失重状态对身体健康造成的影响。已知地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G，地球同步卫星轨道半径为r。当空间站在地球的同步轨道上运行时，为使管内的人获得类“重力”，下列说法正确的是（）

A、当圆管转动时，人将会挤压内管壁 B、当圆管转动时，人处于完全失重状态 C、圆管绕中心轴转动的周期为 $2 π R \sqrt{\frac{R_{2}}{G M}}$ D、圆管绕中心轴转动的周期为 $2 π R \sqrt{\frac{R_{1}}{G M}}$

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8. 我国科学家在发射“天问一号”前，已精确掌握了火星运动规律。如图是火星绕太阳运动的椭圆轨道，M、N、P是火星依次经过的三位置（MN间路程小于NP间路程），F₁、F₂为椭圆的两个焦点。火星由M到N和由N到P的过程中经过时间相等，火星与太阳中心的连线扫过的面积分别为S₁和S₂。下列判断正确的是（）

A、S₁>S₂ B、太阳位于焦点F₁处 C、在M和N处，火星的动能E_kM>E_kN D、在N和P处，火星的加速度a_N＜a_P

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9. 据外媒报道，2021年天文学家发现了一颗具有大型海洋特征且气温和环境可以支持微生物生命的行星，被称为“Hycean行星”。观测发现“Hycean行星”距离地球约125光年，体积是地球的2.4倍，每228天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转一周。已知万有引力常量G和地球表面的重力加速度g。根据以上信息，下列说法中正确的是（）

A、若能观测到该行星绕恒星运动的轨道半径，则可求出该行星所受恒星的万有引力 B、若该行星的密度与地球的密度相等，则可求出该行星表面的重力加速度 C、根据地球的公转周期与轨道半径，可求出该行星的轨道半径 D、若已知该行星的密度，则可求出该行星的轨道半径

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10. 宇航员在某星球上能用比地球上小得多的力搬起同一个铁球。则下列说法中正确的是（）

A、说明这星球的半径比地球的半径小 B、说明这星球表面的重力加速度比地球表面的重力加速度小 C、说明这星球上宇航员将同一拉力器拉至相同长度时比地球上更省力 D、说明这星球的第一宇宙速度比地球的第一宇宙速度小

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11. 如图所示，在火星、木星轨道之间有一小行星带。假设小行星只受太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。若某颗小行星A与地球的周期分别为T、T₀ ，公转速度分别为v、v₀ ，则（）

A、T>T₀ ， v>v₀ B、T>T₀ ， v<v₀ C、T<T₀ ， v<v₀ D、T<T₀ ， v>v₀

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12. 我国于1970年4月发射的第一个卫星东方红一号还在运行，东方红一号运行的轨道是椭圆，近地点A点距地面的高度是h₁ ，远地点距地面的高度为h₂ ，若地球的半径为R，地球同步轨道卫星距地面的高度为6R，则东方红一号与地球同步卫星绕地球运行的周期之比为（）

A、 ${(\frac{_{h} +_{h}}{6 R})}^{\frac{2}{3}}$ B、 ${(\frac{_{h} +_{h}}{R})}^{\frac{3}{2}}$ C、 ${(\frac{_{h} +_{h} + 2 R}{12 R})}^{\frac{3}{2}}$ D、 ${(\frac{_{h} +_{h} + 2 R}{14 R})}^{\frac{3}{2}}$

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13. 2021年5月15日“天问一号”着陆器带着“祝融号”火星巡视车成功降落火星表面。已知地球质量约为火星质量的10倍，地球半径约为火星半径的2倍，则地球表面的重力加速度约为火星表面的（）

A、5倍 B、2.5倍 C、0.2倍 D、0.4倍

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二、多选题

14. 赤道平面内的某颗卫星自西向东绕地球做圆周运动该卫星离地面的高度小于地球同步卫星的高度，赤道上一观测者发现，该卫星连续两次出现在观测者正上方的最小时间间隔为t，已知地球自转周期为T₀ ，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，由此可知该卫星绕地球运动的周期T和离地面的高度H为（）

A、 $T = \frac{t T_{0}}{(T_{0} + t)}$ B、 $T = \frac{t T_{0}}{(T_{0} - t)}$ C、 $H = \sqrt[3]{\frac{g R^{2} t^{2} T_{0}^{2}}{4 π^{2} {(t +_{T})}^{2}}} - R$ D、 $H = \sqrt[3]{\frac{g R^{2} t^{2} T_{0}^{2}}{4 π^{2} {(t -_{T})}^{2}}} - R$

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15. 2021年4月29日，发射入轨的空间站“天和”核心舱进入交会对接轨道后将开展与“天舟二号”货运飞船交会对接的准备工作。对“天舟二号”货运飞船的发射及与“天和”核心舱的对接，下列说法正确的是（）

A、发射速度不大于第一宇宙速度 B、对接前做圆周运动时，速度不大于第一宇宙速度 C、若对接前在高于“天和”核心舱的轨道上做圆周运动，则开始对接时发动机应向下方喷气 D、若对接前在低于“天和”核心舱的轨道上做圆周运动，则开始对接时发动机应向后方喷气

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16. 2021年5月15日，如图所示的天问一号着陆器成功着陆火星表面，其垂直着陆过程中的某一段为：打开降落伞，经90s速度从4.6×10²m/s减为1.0×10²m/s。已知火星的半径约为3.4×10³km，火星表面的重力加速度值约为3.72m/s²。则（）

A、90s降落过程中，着陆器所受平均阻力与着陆器重力之比约为21：10 B、90s降落过程中，着陆器所受平均阻力与着陆器重力之比约为11：10 C、在火星表面发射卫星的第一宇宙速度约为3.6×10³m/s D、在火星表面发射卫星的第一宇宙速度约为3.0×10³m/s

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17. 导航系统是一种利用人造卫星对物体进行定位测速的工具，目前世界上比较完善的导航系统有美国的 GPS 系统，中国的北斗系统，欧洲的伽利略导航系统以及俄罗斯的 GLONASS 系统，其中美国的 GPS 系统采用的是运行周期为 12 小时的人造卫星，中国的北斗系统一部分采用了同步卫星，现有一颗北斗同步卫星 A 和一颗赤道平面上方的 GPS 卫星 B， t =0时两者刚好均处在地面某点 C 的正上方，如图所示，下列说法正确的是（）

A、A的速度比B的小 B、发射卫星A需要更多的能量 C、卫星A，B的轨道半径r_A：r_B=2：1 D、从此时刻起，经过24小时，两者相距最近

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18. 2020年11月24日，在海南文昌成功发射“嫦娥五号”探测器，其登陆月球的变轨过程如图所示。P和Q分别是轨道Ⅲ的远月点和近月点。圆轨道Ⅱ和椭圆轨道Ⅲ相切于P点。则探测器（）

A、在P点由轨道Ⅰ进入Ⅱ需要点火加速 B、在P点由轨道Ⅰ进入Ⅱ需要点火减速 C、在轨道Ⅲ上从P点至Q点万有引力做正功 D、在轨道Ⅲ上运行与在轨道Ⅱ上运行周期相等

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19. 2021年4月29日，长征五号遥二运载火箭在海南文昌成功将空间站天和核心舱送入离地高约450km的预定轨道。2021年10月16日，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，将航天员翟志刚、王亚平、叶光富成功送入了天和核心舱。他们将在核心舱驻留6个月，主要任务是验证中国空间站建造相关技术，为我国空间站后续建造及运营任务奠定基础。下列说法正确的是（）

A、核心舱在轨运行周期小于24小时 B、组合体在轨运行速度大于7.9km/s C、火箭发射升空过程中，发动机喷出的燃气推动空气，空气推动火箭上升 D、在宇宙飞船加速升空过程中，宇航员处于超重状态；当宇航员进入空间站仍然受重力作用，但处于失重状态

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