《2022年高考物理靶向专项强化训练（三大题型+冲刺模拟）》专题1.5 万有引力与航天（解析版）

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2022 年高考物理靶向专项强化训练
专题 1.5 万有引力与航天
1．2021 年8月19 日，我国成功将天绘二号 02 组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得
圆满成功。若卫星在距地球表面某高度处绕地球做匀速圆周运动，测得飞行 N圈所用时间为 ，已知地球
表面的重力加速度为 ，地球可视为均匀球体，其半径为 ，引力常量为 G，下列说法正确的是（　　）
A．卫星的线速度大小为
B．卫星距地球表面的高度为
C．地球的第一宇宙速度大小为
D．地球的平均密度为
【答案】B
【详解】B．设地球的质量为 ，卫星的质量为 ，卫星在距地球表面高 处绕地球做匀速圆周运动，根
据万有引力提供向心力 又有 联立解得 故 B正确；
A．根据题意可知，卫星的运行周期为 则卫星的线速度大小
故A错误；
C．设地球的第一宇宙速度大小为 ，根据题意有 解得地球的第一宇宙速度大小为
故C错误；
D．根据 解得 又有 联立解得地球的平均密度为 故 D错误。
故选 B。
2．2020 年6月23 日9时43 分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五
十五颗导航卫星，暨北斗三号最后一颗全球组网卫星，至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划
提前半年全面完成。北斗导航卫星工作在三种不同的圆形轨道当中，包括地球静止轨道（GEO）、倾斜地
球同步轨道（IGSO）还有中圆轨道（MEO），如图所示。以下关于北斗导航卫星的说法中，正确的是（　
）
A．地球静止轨道卫星（GEO）与倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）的运行速度大小相同
B．中圆轨道卫星（MEO）的加速度小于地球静止轨道卫星（GEO）的加速度
C．倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）总是位于地球地面某地的正上方
D．三种不同轨道的卫星的运行速度均大于第一宇宙速度
【答案】A
【详解】A．卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力。设地球质量为 M，卫星质量为 m，卫星的轨道
半径为 r，卫星运行的速度大小为 v，万有引力常量为 G；根据万有引力定律及物体做圆周运动的规律有
=m得v=由于地球静止轨道卫星（GEO）和倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）的运行轨道半径
相等，故两卫星的运行速度大小相等，A选项正确；
B．根据万有引力定律及牛顿第二定律，有 =ma 得a=中圆轨道卫星（MEO）的运行轨道半径小
于地球静止轨道卫星（GEO）的运行轨道半径，故中圆轨道卫星（MEO）的加速度大于地球静止轨道卫星
（GEO）的加速度，B选项错误；
C．倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）的旋转方向与地球旋转方向不一致，C选项错误；
D．近地卫星的运行速度为第一宇宙速度，题中三种卫星运行轨道半径均大于近地卫星，由 v=可知，
三种卫星的运行速度均小于第一宇宙速度，D选项错误；故选 A。
3．2021 年5月15 日，中国首次火星探测任务“天问一号”着陆巡视器安全“到站”，着陆乌托邦平原，
红色火星第一次留下了中国印迹。在发射探测器的过程中，探测器绕地球在轨道 1上做匀速圆周运动的轨
道半径为 R1（图 a），绕火星在轨道 2上做匀速圆周运动的轨道半径为 R2（图 b）。地球与火星表面的重
力加速度分别为 g1、g2，地球半径是火星半径的 2倍，二者均可视为质量分布均匀的球体。在相同时间内，
探测器与地球球心连线扫过的面积为 S1与火星中心连线扫过的面积为 S2，则 是（　　）
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