2022届高三物理全国模拟题汇编：天体运动

试卷更新日期：2022-07-12 类型：二轮复习

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一、单选题

1. 科学家在研究地球-月球组成的系统时，从地球向月球发射激光，测得激光往返的时间为t。若已知光速c、万有引力常量G，月球绕地球旋转可看成周期为T的匀速圆周运动（地球到月球的距离远大于地球和月球的半径），则由以上物理量可以求出（）

A、月球的质量 B、月球受地球的引力 C、地球同步卫星的轨道半径 D、地球到月球的距离

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2. 2022年4月16日，我国在太原卫星发射中心发射了一颗大气环境监测卫星，该卫星将推动我国在生态环境、气象、农业农村等领域的遥感应用。若用F表示该卫星在发射过程中到地心距离为x处时所受万有引力的大小，则下列图像中，可能正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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3. 2021年12月9日，“天宫课堂”进行了太空授课，其中王亚平所做的浮力消失实验引人注目：在空间站（距地面约400km）中，王亚平将一个乒乓球置于水杯中，乒乓球并没有浮在水面上，而是能停留在水中的任意位置，下列说法中正确的是（）

A、空间站的运行周期大于同步卫星的运行周期 B、空间站在轨运行的加速度小于地球表面的重力加速度 C、乒乓球所受的合力为零 D、乒乓球所受的重力为零

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4. 天宫二号在离地343km圆形轨道。上运行1036天后，受控离轨并进入大气层，少量残骸落入南太平洋预定安全海域。天宫二号“回家”，标志着我国载人航天工程空间实验室阶段全部任务圆满完成。关于天宫二号绕地球的运动（如图），下列说法正确的是（）

A、天宫二号受控离轨瞬间，应加速前进 B、天宫二号进入大气层后，它的引力势能越来越小，机械能守恒 C、天宫二号绕地球做匀速圆周运动的周期小于地球自转的周期 D、天宫二号绕地球做匀速圆周运动向心加速度小于地球赤道物体自转的向心加速度

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5. 截至2021年12月，被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）已取得一系列重大科学成果，发现脉冲星数量超过500颗。脉冲星就是旋转的中子星，某中子星的质量是太阳质量的20倍，自转周期为0.01s，半径是地球绕太阳运动的轨道半径的 $\frac{1}{1 0^{6}}$ 。已知地球绕太阳做匀速圆周运动的向心加速度约为 $6.0 \times 1 0^{- 3} m / s^{2}$ ，则该中子两极表面的重力加速度大小约为（）

A、 $4.0 \times 1 0^{8} m / s^{2}$ B、 $6.0 \times 1 0^{10} m / s^{2}$ C、 $1.2 \times 1 0^{11} m / s^{2}$ D、 $2.0 \times 1 0^{13} m / s^{2}$

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6. 2021年，中国的载人飞船成功与天和核心舱（距离地球表面约400km的高度）对接，中国人首次进入自己的空间站。关于地球的卫星及飞船空间站的运动，下列说法正确的是（）

A、地球卫星的运行轨道可以与地球表面任一纬线所决定的圆是共面同心圆 B、地球同步卫星的向心加速度与赤道上物体的向心加速度相同 C、该载人飞船的发射速度应大于地球的第一宇宙速度 D、飞船与空间站对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

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7. 火星成为我国深空探测的第二颗星球，假设火星探测器仅在火星引力作用下绕火星做匀速圆周运动，轨道半径为火星半径的2倍，测空探测器的环绕速率为v，已知火星表面的重力加速度为g（忽略火星自转的影响），引力常量为G。则下列说法正确的是（）

A、火星探测器在轨道上环绕周期为 $\frac{4 π v^{2}}{g}$ B、火星探测器的加速度大小为 $\frac{g}{2}$ C、火星的质量为 $\frac{4 v^{4}}{g G}$ D、火星的第一宇宙速度为 $\frac{\sqrt{2}}{2} v$

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8. 如图为同一平面内绕地球的三个卫星轨道示意图，Ⅰ、Ⅲ为圆轨道，Ⅱ为椭圆轨道，Ⅲ的半径与Ⅱ的半长轴相等，且Ⅲ与Ⅱ相交于M点，Ⅰ与Ⅱ相切于N点。三颗不同的卫星A、B、C正沿轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ稳定运行，则（）

A、A，B经过N点时的向心力一定相同 B、A，B的速度可能等大 C、B，C在M点的向心加速度大小相等 D、B，C与地心的连线在任意相等时间内扫过的面积相等

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9. 2020年7月23日，海南文昌航天发射场，长征五号遥四运载火箭搭载着天问一号火星探测器发射升空，在脱离地球后，天问一号在地球轨道Ⅰ（地球公转轨道）上飞行，在A点通过加速进入地火转移轨道Ⅱ，在B点再次点火加速就进入火星轨道Ⅲ（火星绕太阳运行轨道）。若已知引力常量为G，太阳质量为M，地球公转半径为 $r_{1}$ ，火星绕太阳运行的轨道半径为 $r_{2}$ 。则（）

A、探测器在由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ过程中机械能守恒 B、探测器在轨道Ⅱ上飞行时经过A点的速度为 $\sqrt{\frac{G M}{r_{1}}}$ C、探测器由地球轨道飞到火星轨道所用时间为 $\frac{1}{2} {(\frac{r_{1} + r_{2}}{2 r_{1}})}^{\frac{3}{2}}$ 年 D、探测器在B点的加速度为 $\frac{G M}{r_{1}^{2}}$

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10. 2021年10月16日，搭载“神舟十三号”载人飞船的“长征二号”F遥十三运载火箭，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，标志着中国人首次长期进驻空间站。2021年12月9日15时40分“天宫课堂”第一课开讲，2022年3月23日15时40分，“天宫课堂”第二课在中国空间站正式开讲并直播。以下说法正确的是（）

A、“神舟十三号载人飞船”的发射速度大于地球第一宇宙速度 B、宇航员王亚平在进行太空转身和浮力消失实验时，空间站中的人和物体不受地球引力作用 C、只需知道空间站的运动周期和地球半径就可以计算出地球的质量和地球密度 D、载人飞船加速后可追上在同轨道上的核心舱并实施对接

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11. 2021年9月9日，我国在西昌卫星发射中心成功发射中星9B卫星，用来替代燃料耗尽的中星9A，卫星之所以需要携带燃料是因为卫星在轨运行过程中受到稀薄空气阻力等影响会使其轨道逐渐偏离原先的标称轨道，这时候就需要进行变轨来修正，燃料用完后变轨修正无法进行，其“寿命”也就结束了。下列说法正确的是（）

A、卫星轨道逐渐偏离标称轨道时，其速度逐渐减小 B、卫星轨道逐渐偏离标称轨道时，其加速度逐渐减小 C、卫星轨道逐渐偏离标称轨道时，其机械能逐渐增大 D、卫星修正轨道时，需要消耗燃料使其加速

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12. 宇宙中半径均为 $R_{0}$ 的两颗恒星 $S_{1}$ 、 $S_{2}$ ，相距无限远。若干行星分别环绕恒星 $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 运动的公转周期平方 $T^{2}$ 与公转半径立方 $r^{3}$ 的规律如图所示。不考虑两恒星的自转。则（）

A、 $S_{1}$ 的质量小于 $S_{2}$ 的质量 B、 $S_{1}$ 的密度等于 $S_{2}$ 的密度 C、 $S_{1}$ 表面的环绕速度大于 $S_{2}$ 表面的环绕速度 D、 $S_{1}$ 表面的重力加速度小于 $S_{2}$ 表面的重力加速度

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二、多选题

13. 假设地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其运行周期与轨道半径的关系如图所示，图中1和2分别为我国空间站“天和”核心舱、卫星导航系统中某颗地球同步卫星所对应的数据。引力常量为G。下列说法正确的是（）

A、核心舱与地球同步卫星的向心力大小之比为 $1 0^{q} ： 1 0^{p}$ B、核心舱与地球同步卫星的向心加速度大小之比为 $1 0^{2 q} ： 1 0^{2 p}$ C、核心舱与地球同步卫星的周期之比为 $1 0^{q} ： 1 0^{p}$ D、该直线的斜率为 $\frac{3}{2}$

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14. 2021年9月20日，“天舟三号”在文昌航天发射中心成功发射升空。图中P、Q分别是“天舟三号”和“天和核心舱”对接前各自在预定轨道运行的情景，下列说法正确的是（）

A、在预定轨道运行时，P的周期小于Q的周期 B、在预定轨道运行时，P的速率小于Q的速率 C、为了实现对接，P应减速 D、为丁实现对接，P应加速

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15. 据报道北京时间2021年10月16日9时58分，航天员翟志刚、王亚平、叶光富先后进入天和核心舱，中国空间站也迎来了第二个飞行乘组。已知空间站绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的 $\frac{1}{16}$ ，地球同步卫星轨道离地面的高度约为地球半径的6倍，下列说法正确的是（）

A、航天员在空间站可以通过举重来锻炼肩部和背部肌肉 B、航天员在空间站可以通过弹簧拉力器锻炼肩部和背部肌肉 C、王亚平老师将水从水袋中挤出后，水会在空中显现水球是因为水不受万有引力作用 D、中国空间站在轨道上运行周期小于同步卫星的运行周期

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16. 农历除夕，神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富在遥远的太空专门发来视频，向祖国和人民送上祝福。如图所示，假设空间站绕地心做近似圆周运动，地球半径为R，航天员在空间站内观察地球的最大张角为 $θ$ 。万有引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，航天员给全国人民拜年的时长为t。下列说法正确的是（）

A、空间站运行的轨道半径为 $\frac{R}{s i n θ}$ B、空间站所在轨道的重力加速度为 $g s i n^{2} \frac{θ}{2}$ C、空间站绕地球运动的速率为 $\sqrt{\frac{g R}{s i n \frac{θ}{2}}}$ D、拜年期间空间站运行的弧长为 $t \sqrt{g R s i n \frac{θ}{2}}$

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17. 设想宇航员随飞船绕火星飞行，飞船贴近火星表面时的运动可视为绕火星做匀速圆周运动。若宇航员测试飞船在靠近火星表面的圆形轨道绕行n圈的时间为t，飞船在火星上着陆后，宇航员用弹簧测力计测得质量为m的物体受到的重力大小为F，引力常量为G，将火星看成一个球体，不考虑火星的自转，则下列说法正确的是（）

A、火星的半径为 $\frac{F t^{2}}{n^{2} m}$ B、火星的质量为 $\frac{F^{3} t^{4}}{16 π^{4} G n^{4} m^{3}}$ C、飞船贴近火星表面做圆周运动的线速度大小为 $\frac{2 π n F}{m t}$ D、火星的平均密度为 $\frac{3 π n^{2}}{G t^{2}}$

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