《高考物理各地市模拟题专题汇编》专题6 万有引力与航天(解析版)

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专题 6 万有引力与航天(解析版)
一、单选题（本大题共 30 小题）
1.[来源:2021 年安徽省马鞍山市高考物理一模试卷]我国第一个自主火星探测器“天
问一号”自 2020 年成功发射以来，飞行里程已经突破了 4 亿公里，即将接近火星。
“天问一号”飞向火星的模拟示意图如图，Ⅰ为地球公转轨道，椭圆轨道Ⅱ为“天问
一号”飞行轨道，Ⅲ为火星公转轨道。
P
、
Q
是轨道Ⅱ分别与Ⅰ、Ⅲ两轨道的公切点。下列说法正确的是
A. 地球公转的线速度小于火星公转的线速度
B. “天问一号”从
P
点运行到
Q
点的过程中，线速度逐渐增大
C. “天问一号”从
P
点运行到
Q
点的时间大于 180 天
D. “天问一号”在轨道Ⅱ上经过
Q
点时的加速度小于火星在轨道Ⅲ上经过
Q
点的加速度
【答案】
C
【解析】
根据开普勒第三定律及在圆形轨道上运行时，万有引力提供向心力得出线速度表达式。及万有引力的做功
问题综合求解。
本题是卫星的变轨问题的常规题目，基础题型。
【解答】
A
.根据万有引力提供向心力得出，
v=
√
GM
r
，得出
r
越小，公转的线速度越大，故地球公转的线速度大于
火星公转的线速度，故
A
错误；
B
.“天问一号”从
P
点运行到
Q
点的过程中，万有引力做负功，重力势能增大，动能减小，线速度逐渐减
小，故
B
错误；
C
.根据开普勒第三定律可得，
r1
3
T1
2=a3
T2
2
因为
r1<a
，故
T2>T1=360 天
，从
P
点运行到
Q
点的时间为
T2
2
，
故从
P
点运行到
Q
点的时间大于 180 天，故
C
正确；
D
.“天问一号”在轨道Ⅲ上运动到
Q
点时与飞船在轨道Ⅱ上运动到
Q
点时受到的万有引力大小相等，根据
牛顿第二定律可知加速度必定相等。故
D
错误；
故选
C
。
1
2.[来源:2021 年河北省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷]假定“嫦娥五号”轨道舱绕月飞行时，轨
道是贴近月球表面的圆形轨道。已知地球密度为月球密度的
k
倍，地球同步卫星的轨道半径为地球半径的
n
倍，则轨道舱绕月飞行的周期与地球同步卫星周期的比值为
()
A.
√
k
n3
B.
C.
√
k
n
D.
√
n
k
【答案】A
【解析】
卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，有
GMm
R2=m4π2R
T2
，结合
M=ρV =ρ4
3πR3
进行求解．
【解答】
嫦娥五号的周期
T1=2π
√
rH
3
GM H
，
同理
T同=2πn3
G4
3π ρ地
，所以
T1
T同
=
√
k
n3
。
故选 A。
3.[来源:2021 年江苏省无锡市高考物理质检试卷（2月份）（一模）]在“金星凌
日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小
时，那便是金星，如图所示．下面说法正确的是
A. 观测“金星凌日”时可将太阳看成质点
B. 地球在金星与太阳之间
C. 金星绕太阳公转一周时间小于 365 天
D. 相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积
【答案】C
【解析】
光在同种均匀介质中沿直线传播，金星凌日天象是由光的直线传播形成的。
当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时，我们就可以把它看成质点，根据把物体看成质点的条件
2
来判断即可。
金星凌日”的天文奇观，很少见，它的产生和日食的道理相同。只要掌握了物体可以当作质点的条件，即
可顺利解决此类问题。
【解答】
A.观测“金星凌日”时，如果将太阳看成质点，无法看到“金星凌日”现象，故 A 错误；9
B.“金星凌日”现象的成因是光的直线传播，当金星转到太阳与地球中间且三者在一条直线上时，金星挡
住了沿直线传播的太阳光，人们看到太阳上的黑点实际上是金星，由此可知发生金星凌日现象时，金星位
于地球和太阳之间，故 B 错误；9
C.根据万有引力提供向心力有：
GMm
r2=m4π2
T2r
，解得：
T=
√
4π2r3
GM
，由于金星轨道半径小，周期小，
故 C 正确；
D.根据开普勒第二定律可知，同一行星绕太阳运行时，相同时间内，与太阳连线扫过的面积相等，故金星
和地球不是同一行星，故 D 错误。
故选 C。
4.[来源:2021 云南省昆明市模拟题]2020 年 12 月 3日 23时 10 分，嫦娥五号上升器携带月球样品从月面起
飞，约 6 分钟后进入环月圆轨道。已知地球质量约为月球的 81 倍，地球半径约为月球半径的
3.7
倍，忽略
月球的自转。飞行器环绕月球做匀速圆周运动的最大飞行速度约为
A.
1.3 km/s
B.
1.7 km/s
C.
4.5 km/s
D.
7.9 km/s
【答案】B
【解析】
本题考查了第一宇宙速度；根据地球质量和月球质量关系、地球半径和月球半径关系，结合第一宇宙速度
的知识，找出月球第一宇宙速度和地球第一宇宙速度的关系，进而得出行器环绕月球做匀速圆周运动的最
大飞行速度。
【解答】
飞行器环绕月球做匀速圆周做近月飞行时速度最大，根据万有引力提供向心力得：
GM月m
R月
2=mvm
2
R月
，即
3
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