2023年高考物理预测题之万有引力和航天-组卷题库站

单选题

太阳系各行星几平在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动．当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，称为“行星冲日”，已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表：

行星名称	地球	火星	木星	土星	天王星	海王星
轨道半径 $\text{[math]}$	1.0	1.5	5.2	9.5	19	30

则相邻两次“冲日”时间间隔约为（　　）

2022年6月22日我国在酒泉卫星发射中心发射了“天行一号”试验卫星，该卫星主要用于开展空间环境探测等试验。该卫星沿椭圆轨道绕地球运动，a、b两点分别为卫星的近地点和远地点，近地点a到地心的距离为r，远地点b到地心的距离为R，地球质量为M，引力常量为G，则（）

A、 $\text{[math]}$

B、 $\text{[math]}$

C、 $\text{[math]}$

D、 $\text{[math]}$

2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b，2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为（）

A、 $\text{[math]}$

B、 2

C、 $\text{[math]}$

D、 $\text{[math]}$

2021年5月，基于“中国天眼”球面射电望远镜 $\text{[math]}$ 的观测，首次研究发现脉冲星三维速度与自转轴共线的证据。如图，假设在太空中有恒星A、B双星系统绕点 $\text{[math]}$ 做顺时针匀速圆周运动，运动周期为T₁ ，它们的轨道半径分别为R_A、R_B ， R_A<R_B ， C为B的卫星，绕B做逆时针匀速圆周运动，周期为T₂ ，忽略A与C之间的引力，万有引力常量为 $\text{[math]}$ ，以下说法正确的是（）

A、若知道卫星C的轨道半径，则可求出卫星C的质量

B、恒星A的质量大于恒星B的质量

C、恒星A的质量为 $\text{[math]}$

D、 A，B，C三星由图示位置到再次共线所需时间为 $\text{[math]}$

研究发现，银河系中有一种看不见但很重的物体，促使这些恒星在其周围转圈。其中一颗恒星S2完整轨道如图所示，它绕银河系中心的周期约16年。椭圆的半短轴约400AU（太阳到地球的距离为1AU），根据离心率可以判断轨道的长轴约为短轴的2.5倍，研究中可忽略其他星体对S2的引力，则银河系中心质量与太阳质量之比约为（）

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 $\text{[math]}$ ，火星绕太阳运行的轨道半径为 $\text{[math]}$ 。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 $\text{[math]}$

C、探测器由地球轨道飞到火星轨道所用时间为 $\text{[math]}$ 年

D、探测器在B点的加速度为 $\text{[math]}$

2022年1月，我国“实践21”卫星成功捕获了失效的同步卫星“北斗2号G2星”，将其移送至比同步轨道更高的“墓地轨道”上，“实践21”卫星又返回同步轨道。则（）

A、两卫星组合体在同步轨道减速才能到达“墓地轨道”

B、 “北斗2号G2星”在“墓地轨道”运行的周期小于地球自转周期

C、 “北斗2号G2星”在“墓地轨道”上的加速度比原轨道上的大

D、 “实践21”卫星从“墓地轨道”返回同步轨道机械能减小

地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的公转轨道则是一个非常扁的椭圆，如图所示。天文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年左右。若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为 $\text{[math]}$ ，远日点与太阳中心的距离为 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（）

A、哈雷彗星轨道的半长轴是地球公转半径的 $\text{[math]}$ 倍

B、哈雷彗星在近日点的速度一定大于地球的公转速度

C、哈雷彗星在近日点和远日点的速度之比为 $\text{[math]}$

D、相同时间内，哈雷彗星与太阳连线扫过的面积和地球与太阳连线扫过的面积相等

2020年7月，我国用长征运载火箭将“天问一号”探测器发射升空，探测器在星箭分离后，依次进入地火转移轨道、捕获轨道、停泊轨道、探测轨道，如图所示。2021年5月在火星乌托邦平原着陆。则探测器（）

A、每次经过P点时的加速度相等

B、每次经过P点时的机械能相等

C、绕火星运行时在探测轨道上的周期最大

D、绕火星运行时在不同轨道上与火星的连线每秒扫过的面积相等

如图所示，2022年2月3日，宇航员王亚平在中国空间站通过化学实验的方式在空间站“变”出奥运五环，并为奥运健儿送去祝福。将空间站绕地球飞行轨道视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（）

A、空间站在轨道上运行的速度大于7.9m/s

B、空间站在轨道上运行的周期等于24h

C、 “变”出的奥运五环在空间站中处于平衡状态

D、核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的（ $\text{[math]}$ ）²倍

火星探测项目是我国继载人航天天工程、嫦娥工程之后又一个重大太空探索项日。已知地球公转周期为T，与太阳的距离为R₁ ，运行速率为v₁ ，火星到太阳的距离为R₂ ，运行速率为v₂ ，太阳质量为M，引力常量为G。一个质量为m的探测器被发射到一围绕太阳的椭圆轨道上，以地球轨道上的A点为近日点，以火轨道上的B点为远日点，如图所示。不计火星、地球对探测器的影响，则（）

A、探测器在A点的加速度大于 $\text{[math]}$

B、探测器在B点的加速度大小为 $\text{[math]}$

C、探测器在B点的动能为 $\text{[math]}$

D、探测器沿椭圆轨道从A点到B点的飞行时间为 $\text{[math]}$

北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，中国始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗”的发展理念，服务“一带一路”建设发展，积极推进北斗系统国际合作。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星（GEO，绕行周期24小时）、倾斜地球同步轨道卫星（IGSO，绕行周期24小时）和中圆地球轨道卫星（MEO，绕行周期12小时）组成。下列关于以上三类北斗卫星的说法正确的是（）

A、 MEO卫星运行的线速度最大，且大于第一宇宙速度

B、 GEO卫星与IGSO卫星运行周期相同，所以线速度也相同

C、 GEO卫星的向心加速度大于MEO卫星的向心加速度

D、 IGSO卫星的轨道半径是MEO卫星轨道半径的 $\text{[math]}$ 倍

在高空运行的同步卫星功能失效后，往往会被送到同步轨道上空几百公里处的“墓地轨道”，以免影响其他在轨卫星并节省轨道资源。如图所示，2022年1月22日，我国实践21号卫星在地球同步轨道“捕获”已失效的北斗二号G2卫星后，成功将其送入“墓地轨道”。已知同步轨道和墓地轨道的轨道半径分别为R₁、R₂ ，转移轨道与同步轨道、墓地轨道分别相切于P、Q点，地球自转周期为T₀ ，则北斗二号G2卫星（）

A、在墓地轨道运行时的速度大于其在同步轨道运行的速度

B、在转移轨道上经过P点的加速度大于在同步轨道上经过P点的加速度

C、若要从Q点逃脱地球的引力束缚，则在该处速度必须大于11.2km/s

D、沿转移轨道从P点运行到Q点所用最短时间为 $\text{[math]}$

2020年11月29日20时33分，嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车”，从椭圆环月轨道变为近圆形环月轨道，如图所示，近圆形轨道离月球表面200km，月球质量7.3×10²²kg，半径为1738km，引力常量G=6.67×10^-11N·m²/kg，则（）

A、在两轨道上运行的周期相等

B、在近月点“刹车”瞬间前后的加速度不变

C、在近圆形轨道上的环绕速度约为4.9km/s

D、探测器在环月椭圆轨道的机械能小于在近圆形环月轨道的机械能

多选题

如图所示，行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动。在地图上容易测得地球—水星连线与地球—太阳连线夹角 $\text{[math]}$ ，地球—金星连线与地球—太阳连线夹角 $\text{[math]}$ ，两角最大值分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 则（）

我国于2020年7月成功发射火星探测器“天问1号”，预计“天问1号”经过10个月左右的飞行将到达火星，着陆火星表面并进行巡视探测。假设探测器在火星表面和地球表面以相同的速度竖直上抛一物体，其在地球上落回抛出点的时间是火星上的a倍，已知地球半径与火星半径之比为b。不计地球和火星的自转及其表面气体的阻力。下列说法正确的是（）