专题05天体运动与人造航天器【母题来源一】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理(新课标全国Ⅰ卷)【母题原题】(2020·新课标Ⅰ卷)火星的质量约为地球质量的,半径约为地球半径的,则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为( )A.0.2B.0.4C.2.0D.2.5【母题来源二】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理(新课标全国II卷)【母题原题】(2020·新课标Ⅱ卷)若一均匀球形星体的密度为ρ,引力常量为G,则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是( )A.B.C.D.【母题来源三】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理(新课标全国Ⅲ卷)【母题原题】(2020·新课标Ⅲ卷)“嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面成功着陆,着陆前曾绕月球飞行,某段时间可认为绕月做匀速圆周运动,圆周半径为月球半径的K倍。已知地球半径R是月球半径的P倍,地球质量是月球质量的Q倍,地球表面重力加速度大小为g。则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为( )A.B.C.D.【母题来源四】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理(江苏卷)【母题原题】(2020·江苏卷)甲、乙两颗人造卫星质量相等,均绕地球做圆周运动,甲的轨道半径是乙的2倍。下列应用公式进行的推论正确的有( )A.由可知,甲的速度是乙的倍B.由可知,甲的向心加速度是乙的2倍C.由可知,甲的向心力是乙的D.由可知,甲的周期是乙的倍【母题来源五】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理(天津卷)
【母题原题】(2020·天津卷)北斗问天,国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星,其轨道半径约为地球半径的7倍。与近地轨道卫星相比,地球静止轨道卫星()A.周期大B.线速度大C.角速度大D.加速度大【命题意图】本类题通常主要考查对描述圆周运动的基本参量——线速度、角速度、周期(频率)等概念的理解,以及对牛顿第二定律、向心力公式、万有引力定律等规律的理解与应用。【考试方向】这类试题在考查题型上,通常以选择题的形式出现,极个别情况下会出现在计算题中,难度一般中等;在考查内容上一般考查对描述圆周运动参量间的关系、牛顿第二定律、向心力公式、万有引力定律等基本概念和基本规律的理解与应用,有时还会涉及能量知识,同时还会考查运用控制变量法进行定性判断或定量计算的能力。【得分要点】在行星(卫星)运动中,所做匀速圆周运动的向心力由中心天体对它们的万有引力提供,即:=Fn,设中心天体的质量为M,行星或卫星(即环绕天体)的质量为m,根据万有引力定律、牛顿第二定律和向心力公式有:=Fn===mrω2==man,解得:
1.(2020·湖南省高二学业考试)天琴计划是中国为了探测引力波而提出的项目,该计划具体为2035年前后在距离地球约10万千米的轨道上,部署3颗卫星,构成边长约为17万千米的等边三角形编队,在太空中建成一个引力波天文台,探测引力波。则这三颗卫星( )A.向心加速度大小不同B.加速度大小不同C.线速度大小不同D.周期相同2.(2020天津市河北区一模)若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律,在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下,需要验证()A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/603.(2020浙江省台州市4月模拟)2017年4月20日19时41分,“天舟一号”货运飞船在海南文昌发射,然后与七个月前发射的“天宫二号”空间实验室进行了对接,对接后飞行轨道高度与“天宫二号”原轨道高度相同。已知万有引力常量为G,地球半径为R,对接前“天宫二号”的轨道半径为r、运行周期为T。由此可知( )A.地球的质量为B.地球的第一宇宙速度为C.对接前,“天宫二号”的运行速度为D.对接后,“天舟一号”与“天宫二号“组合体的运行周期大于T
4.(2020·浙江省高三模拟)2022年左右,我国将建成载人空间站,其运行轨道距地面高度约为,已知地球半径约为,万有引力常量为,地球表面重力加速度为,同步卫星距地面高度约为,设空间站绕地球做匀速圆周运动,则( )A.空间站运行速度比同步卫星小B.空间站运行周期比地球自转周期小C.可以估算空间站受到地球的万有引力D.受大气阻力影响,空间站运行的轨道半径将会逐渐减小,速度逐渐减小5.(2020湘赣皖长郡中学十五校第二次联考)2016年2月11日,美国科学家宣布探测到引力波,证实了爱因斯坦100年前的预言,弥补了爱因斯坦广义相对论中最后一块缺失的“拼图”,双星的运动是产生引力波的来源之一,假设宇宙中有一双星系统由a、b两颗星体组成,这两颗星绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动。测得a星的周期为T,a、b两颗星的距离为l,a、b两颗星的轨道半径之差为Δr(a的轨道半径小于b的轨道半径),则( )A.b星公转的周期为B.a星公转的线速度大小为C.a、b两颗星的质量之比为D.a、b两颗星的半径之比为6.(2020·天津高三三模)2020年5月5日长征五号B运载火箭的首飞成功,实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。已知地球质量为M,半径为R,自转周期为T,地球同步卫星质量为m,引力常量为G。有关同步卫星,下列表述正确的是( )A.卫星距离地面的高度B.卫星的运行速度大于第一宇宙速度C.卫星运行时受到的向心力大小为D.卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
7.(2020浙江省绍兴市选考)如图所示是卫星绕行星不同轨道运动的lgT-lgr图像,其中T为卫星的周期,r为卫星的轨道半径。卫星M绕行星P运动的图线是a,卫星N绕行星Q运动的图线是b,若卫星绕行星的运动可以看成匀速圆周运动,则( )A.直线a斜率与行星P质量有关B.行星P的质量大于行星Q的质量C.卫星M在1处的角速度小于在2处的角速度D.卫星M在2处的线速度小于卫星N在3处的线速度8.(2020·高三三模)如图所示为宇宙飞船分别靠近星球P和星球Q的过程中,其所受星球的万有引力F与到星球表面距离h的关系图象。已知星球P和星球Q的半径都为R,下列说法正确的是()A.星球P和星球Q的质量之比为1:2B.星球P表面和星球Q表面的重力加速度之比为1:2C.星球P和星球Q的第一宇宙速度之比为2:1D.星球P和星球Q的近地卫星周期之比为1:9.(2020·山西省高三二模)某同学认为只要测出地球赤道位置处的重力加速度g,就可以利用一些常见的数据计算出地球的半径和质量。已知常见数据为万有引力常量G,地球的自转周期T,地球两极处的重力加速度g0。若视地球为质量分布均匀的球体,赤道处的重力加速度g已经测出,则下列说法中正确的是( )
A.地球的半径为B.地球的半径为C.地球的质量为D.地球的质量为