1、2023届高考物理二轮复习：天体运动 五年（2018-2022）高考真题汇编一、单选题1（2023浙江选考）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RAU1.01.55.29.51930则相邻两次“冲日”时间间隔约为（）A火星365天B火星800天C天王星365天D天王星800天2（2022河北）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
2、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（） A22B2C2D223（2022湖北）2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是（） A组合体中的货物处于超重状态B组合体的速度大小略大于第一宇宙速度C组合体的角速度大小比地球同步卫星的大D组合体的加速度大小比地球同步卫星的小4（2022浙江）神州十三号
3、飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则（） A天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大B返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力C质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行D返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒5（2022山东）“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈。已知地球半径为地轴R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为（）A
4、(gR2T22n22)13RB(gR2T22n22)13C(gR2T24n22)13RD(gR2T24n22)136（2022广东）“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是（） A火星公转的线速度比地球的大B火星公转的角速度比地球的大C火星公转的半径比地球的小D火星公转的加速度比地球的小7（2022全国乙卷）2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约 400km 的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同
5、学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（） A所受地球引力的大小近似为零B所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零C所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等D在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小8（2021天津）2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火属上首次留下国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道运行，如
6、图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器（）A在轨道上处于受力平衡状态B在轨道运行周期比在时短C从轨道进入在P处要加速D沿轨道向P飞近时速度增大9（2021湖北）2021年5月，天问一号探测器软着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步。火星与地球公转轨道近似为圆，两轨道平面近似重合，且火星与地球公转方向相同。火星与地球每隔约26个月相距最近，地球公转周期为12个月。由以上条件可以近似得出（） A地球与火星的动能之比B地球与火星的自转周期之比C地球表面与火星表面重力加速度大小之比D地球与火星绕太阳运动的向心加速度大小之比10（2021广东）2021年4月，我国自主研发的空间站“天
7、和”核心舱成功发射并入轨运行，若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是（） A核心舱的质量和绕地半径B核心舱的质量和绕地周期C核心舱的绕地角速度和绕地周期D核心舱的绕地线速度和绕地半径11（2021全国乙卷）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为 1000AU （太阳到地球的距离为 1AU ）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出
8、该黑洞质量约为（） A4104MB4106MC4108MD41010M12（2021全国甲卷）2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8105s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8105m。已知火星半径约为3.4106m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（） A6105mB6106mC6107mD6108m13（2021海南）2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为 400
9、km 左右，地球同步卫星距地面的高度接近 36000km 。则该核心舱的（） A角速度比地球同步卫星的小B周期比地球同步卫星的长C向心加速度比地球同步卫星的大D线速度比地球同步卫星的小14（2021河北）“祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行，其周期为2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日，已知一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为（） A34B314C352D32515（2021山东）迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞行。系绳卫星由
10、两子卫星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示。在电池和感应电动势的共同作用下，导体绳中形成指向地心的电流，等效总电阻为r。导体绳所受的安培力克服大小为f的环境阻力，可使卫星保持在原轨道上。已知卫星离地平均高度为H，导体绳长为 L(LH) ，地球半径为R，质量为M，轨道处磁感应强度大小为B，方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响。据此可得，电池电动势为（） ABLGMR+H+frBLBBLGMR+HfrBLCBLGMR+H+BLfrDBLGMR+HBLfr16（2021山东）从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为
11、月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受陆平台的作用力大小之比为（） A91B92C361D72117（2021浙江）嫦娥五号探测器是我国首个实施月面采样返回的航天器，由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品，轨道器与返回器的组合体环月做圆周运动。已知引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2地球质量m=6.01024kg，月球质量m2=7.31022kg，月地距离r1=3.8105km，月球半径r2=1.7103km。当轨道器与返回器的组合体在月球表
12、面上方约200km处做环月匀速圆周运动时，其环绕速度约为（） A16m/sB1.1102m/sC1.6103m/sD1.4104m/s18（2020新课标）“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（） ARKgQPBRPKgQCRQgKPDRPgQK19（2020新课标）若一均匀球形星体的密度为，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（） A3GB4GC1
13、3GD14G20（2020新课标）火星的质量约为地球质量的 110 ，半径约为地球半径的 12 ，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（） A0.2B0.4C2.0D2.521（2020天津）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22（2020新高考）我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍
14、，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（） Am(0.4gv0t0)Bm(0.4g+v0t0)Cm(0.2gv0t0)Dm(0.2g+v0t0)23（2020北京）我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是（） A火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间C火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度24（2019海南）2019
15、年5月，我国第45颗北斗卫星发射成功。已知该卫星轨道距地面的高度约为36000km，是“天宫二号”空间实验室轨道高度的90倍左右，则（） A该卫星的速率比“天宫二号”的大B该卫星的周期比“天宫二号”的大C该卫星的角速度比“天宫二号”的大D该卫星的向心加速度比“天宫二号”的大25（2019江苏）1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G则（） Av1v2，v1=GMrBv1v2，v1GMrCv1v2，v1=GMrDv1GMr26（2019北京
16、）2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。该卫星（） A入轨后可以位于北京正上方B入轨后的速度大于第一宇宙速度C发射速度大于第二宇宙速度D若发射到近地圆轨道所需能量较少27（2019天津）2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为 M 、半径为 R ，探测器的质量为 m ，引力常量为 G ，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为 r 的匀速圆周运动时，探测器的（） A周期为 42r3GMB动能为 GMm2RC角速度为 Gmr3D
17、向心加速度为 GMR228（2019全国卷）金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金R地a地a火 Ba火a地a金Cv地v火v金Dv火v地v金29（2019全国卷）2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描F随h变化关系的图像是（） ABCD30（2019浙江）据报道，2018 年 12 月 22 日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了“虹云工程技术验证卫 星”，卫星环绕地球
18、运行的周期约为 1.8h。与月球相比，该卫星的（） A角速度更小B环绕速度更小C向心加速度更大D离地球表面的高度更大二、多选题31（2022重庆）我国载人航天事业已迈入“空间站时代”。若中国空间站绕地球近似做匀速圆周运动，运行周期为T，轨道半径约为地球半径的1716倍，已知地球半径为R，引力常量为G，忽略地球自转的影响，则（）A漂浮在空间站中的宇航员不受地球的引力B空间站绕地球运动的线速度大小约为17R8TC地球的平均密度约为3GT2(1617)3D空间站绕地球运动的向心加速度大小约为地面重力加速度的(1617)2倍32（2022辽宁）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
19、易测得地球水星连线与地球太阳连线夹角 ，地球金星连线与地球太阳连线夹角 ，两角最大值分别为 m 、 m 则（） A水星的公转周期比金星的大B水星的公转向心加速度比金星的大C水星与金星的公转轨道半径之比为 sinm：sinmD水星与金星的公转线速度之比为 sinm：sinm33（2022湖南）如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转
20、，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是（）A火星的公转周期大约是地球的 827 倍B在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行C在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为逆行D在冲日处，火星相对于地球的速度最小34（2021辽宁）2021年2月，我国首个火星探测器“天问一号”实现了对火星的环绕。若已知该探测器在近火星圆轨道与在近地球圆轨道运行的速率比和周期比，则可求出火星与地球的（） A半径比B质量比C自转角速度比D公转轨道半径比35（2021湖南）2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空
21、间站在轨建造。核心舱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 116 。下列说法正确的是（） A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 (1617)2 倍B核心舱在轨道上飞行的速度大于 7.9km/sC核心舱在轨道上飞行的周期小于 24D后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小36（2020江苏）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 v=gR 可知，甲的速度是乙的 2 倍B由 a=2r 可知，甲的向心加速度是乙的2倍C由 F=GMmr2 可知，甲的向心力是乙的 14D由
22、r3T2=k 可知，甲的周期是乙的 22 倍三、综合题37（2022北京）利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。（1）某质量为m的行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，在近日点速度为v1，在远日点速度为v2。求从近日点到远日点过程中太阳对行星所做的功W；（2）设行星与恒星的距离为r，请根据开普勒第三定律（r3T2=k）及向心力相关知识，证明恒星对行星的作用力F与r的平方成反比； （3）宇宙中某恒星质量是太阳质量的2倍，单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍。设想地球“流浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样。地球绕太阳公转的周期为T1，绕此恒星公转的周期为T2，求T2T1
23、。 答案解析部分1【答案】B【知识点】开普勒定律【解析】【解答】冲日由题意可知即为地球和行星某时距离最近。 相邻两次“冲日”时间间隔即为经过多少时间行星和地球再次相距最近。由开普勒第三定律可得，R地3T地2=R星3T星2，T星=R星R地3T地，设冲日时间间隔为t，则2T地2T星t=2。解得t=T星T地T星T地=T地1R地R星3，代入表格数据可得t火800天，t天369天。 故选B。 【分析】知道半径之比，利用开普勒第三定律即可求得行星周期之比。再次相距最近，快的比慢的多跑了一圈即2弧度。2【答案】C【知识点】卫星问题【解析】【解答】万有引力提供做圆周运动向心力。 对地球：GM太m地R地2=m地
24、v地2R地，v地=GM太R地， 同理v望=GM羲R望 代入题中所给数据v望：v地=2：1 故选C 【分析】万有引力提供做圆周运动向心力。代入题中所给数据，化简求值。3【答案】C【知识点】第一、第二和第三宇宙速度；卫星问题【解析】【解答】A组合体在天上做匀速圆周运动只受万有引力的作用，则组合体中的货物处于完全失重状态，A错误；B第一宇宙速度为绕地球做圆周运动卫星最大的环绕速度，则组合体的速度大小略小于第一宇宙速度，B错误；C已知同步卫星的周期为24h，则根据角速度和周期的关系有T=2由于T同 T组合体，则组合体的角速度大小比地球同步卫星的大，C正确；D由题知组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动
25、，有GMmr2=ma，GMmr2=m2r整理有，=GMr3，大对应r小，a大。所以，r同 r组合体，a同 a组合体 ，D错误。故选C。【分析】对于卫星，万有引力提供做圆周运动的向心力。代入圆周运动相关物理量的关系式求解。4【答案】C【知识点】卫星问题【解析】【解答】A根据万有引力提供向心力GMmR2=mv2R，可得v=GMR，可知圆轨道距地面高度越高，环绕速度越小；而只要环绕速度相同，返回舱和天和核心舱可以在同一轨道运行，与返回舱和天和核心舱的质量无关，故A错误。B返回舱中的宇航员只受到地球引力作用，地球的引力提供宇航员绕地球运动的向心力，故B错误；C.由A可知速度与质量无关，故质量不同的返回
26、舱和核心舱可以在同一轨道上运动，故C正确D返回舱穿越大气层返回地面过程中，克服空气阻力做功产生热量，内能增加，机械能减小，故D错误。故答案为：C。【分析】根据卫星围绕地球运动时，地球与卫星之间的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，再由功能关系分析求解。5【答案】C【知识点】万有引力定律及其应用；万有引力定律的应用；卫星问题【解析】【解答】根据题意可知，卫星的周期是T0=Tn，在星球表面GMmR2=mg，设卫星离地高度为h，万有引力提供向心力GMmR+2=m42T02R+，联立解得 =gR2T22n2213R.故选C。【分析】首先算出卫星的周期，对卫星分析，万有引力等于向心力，然后在星球表面，万
27、有引力等于向心力，最后联立两式即可解得卫星离地高度。6【答案】D【知识点】万有引力定律及其应用；万有引力定律的应用；卫星问题【解析】【解答】由题意可知，火星的公转周期大于地球的公转周期， 根据万有引力充当向心力得：GMmr2=42T2mr 得T=2r3GM， 因此可以得出火星的公转半径比地球的公转半径大，所以选项C错误。 再结合向心力的公式GMmr2=mv2r=m2r=man，解得v=GMr，=GMr3， 可以得出公转半径越大，线速度、角速度、公转加速度都在减小。所以AB选项错误，D选项正确. 故答案为：D。 【分析】根据万有引力充当向心力规律，先利用周期关系得出半径关系就可以得出各个参数关系
28、。7【答案】C【知识点】万有引力定律及其应用；万有引力定律的应用【解析】【解答】宇航宇受到地球的引力提供其绕地球运动的向心力，航天员处于完全失重状态，所以航天员可以自由漂浮，故A错误；当航天员与飞船不接触时，飞船对航天员无力的作用，故B错误；航天员跟飞船一起绕着地球做匀速圆周运动，航天员所受地球引力提供其做圆周运动的向心力，故C正确；根据F=GMmr2可知，在地球表面上所受引力的大小大于其随飞船运动所需向心力的大小，故D错误；故选C。【分析】本题主要考查万有引力基础问题，首先对宇航宇的运动及受力进行分析，然后根据其做圆周运动可知其万有引力提供向心力。8【答案】D【知识点】离心运动和向心运动；开
29、普勒定律【解析】【解答】A天问一号探测器在轨道上做变速圆周运动，受力不平衡，A不符合题意；B根据开普勒第三定律可知，轨道的半径大于轨道的半长轴，故在轨道运行周期比在时长，B不符合题意；C天问一号探测器从轨道进入，做近心运动，需要的向心力要小于提供的向心力，故要在P点点火减速，C不符合题意；D在轨道向P飞近时，万有引力做正功，动能增大，故速度增大，D符合题意。故答案为：D。【分析】根据轨道的形状分析判断；利用开普勒三定律得出1和2轨道上的运动时长；当合力不足以提供向心力时星体做离心运动；力做正功，动能变大。9【答案】D【知识点】线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动；向心加速度；开普勒定律【解
30、析】【解答】A 设地球和火星的公转周期分别为T1、T2 ，轨道半径分别为r1、r2，由开普勒第三定律可得 r13r23=T12T22可求得地球与火星的轨道半径之比，由太阳的引力提供向心力，则有 GMmr2=mv2r得 v=GMr即地球与火星的线速度之比可以求得，但由于地球与火星的质量关系未知，因此不能求得地球与火星的动能之比，A不符合题意；B则有地球和火星的角速度分别为 1=2T12=2T2由题意知火星和地球每隔约26个月相距最近一次，又火星的轨道半径大于地球的轨道半径，则 1t2t=2由以上可解得 T2=1567 月则地球与火星绕太阳的公转周期之比T1T2 =713但不能求出两星球自转周期之
31、比，B不符合题意；C由物体在地球和火星表面的重力等于各自对物体的引力，则有 GMmR2=mg得 g=GMR2由于地球和火星的质量关系以及半径关系均未知，则两星球表面重力加速度的关系不可求，C不符合题意；D地球与火星绕太阳运动的向心加速度由太阳对地球和火星的引力产生，所以向心加速度大小则有 GMmr2=ma得 a=GMr2由于两星球的轨道半径之比已知，则地球与火星绕太阳运动的向心加速度之比可以求得，D符合题意。故答案为：D。【分析】利用开普勒第三定律得出地球和火星运动周期与轨道半径的关系；根据万有引力提供向心力得出线速度的表达式，从而判断动能关系；根据根据周期与角速度的关系以及运动时间关系得出周
32、期的比值；在星球表面重力等于万有引力，从而得出重力加速度的表达式，从而进行比较；利用万有引力为星体的合力，从而得出向心加速度的表达式，并求出比值。10【答案】D【知识点】万有引力定律及其应用【解析】【解答】核心舱做匀速圆周运动时，地球对核心舱的引力提供核心舱做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律可得： GMmr2=mv2r=m2r=m42T2r可得 M=v2rG=2r3G=42r3GT2根据地球质量的表达式可知要求地球的质量需要核心舱的线速度、核心舱的轨道半径、核心舱的角速度（或周期）中的其中两个因素方可以实现。故答案为：D。【分析】利用引力提供向心力结合核心舱的线速度和半径可以求出地球质量
33、的大小。11【答案】B【知识点】万有引力定律及其应用【解析】【解答】从图可得S2绕黑洞运行半个椭圆的时间为8年，可得S2绕黑洞的周期T=16年，近似把S2看成匀速圆周运动，地球的公转周期T0=1年，S2绕黑洞做圆周运动的半径r与地球绕太阳做圆周运动的半径R关系是 r=1000R太阳对地球的引力提供地球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律有： GMmR2=mR2=mR(2T)2解得太阳的质量为 M=4R3GT02同理黑洞对S2的引力提供S2做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律有：GMxmr2=mr2=mr(2T)2解得黑洞的质量为 Mx=4r3GT2综上可得 Mx=3.90106M故答案
34、为：B。【分析】引力提供向心力可以求出太阳的质量，结合半径和周期的比值可以求出黑洞质量的大小。12【答案】C【知识点】万有引力定律及其应用【解析】【解答】当忽略火星本身自转时，其火星对表面物体的引力形成物体的重力则 GMmR2=mg可知 GM=gR2设与为1.8105s的椭圆形停泊轨道周期相同的圆形轨道半径为 r ，由万引力提供向心力可知 GMmr2=m42T12r探测器在椭圆轨道运行时，假设探测器离火星表面最近的距离为d1，离火星表面最远的距离为d2，则可得近火点到火星中心为 R1=R+d1远火点到火星中心为 R2=R+d2由开普勒第三定律可知 r3T12=(R1+R22)3T2由以上分析可
35、得 d26107m故答案为：C。【分析】利用引力形成重力可以求出火星半径的大小；再利用引力提供向心力结合周期的大小可以求出火星在停泊轨道的半长轴大小，结合几何关系可以求出天问一号停泊固定与火星表面最远的距离。13【答案】C【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题【解析】【解答】核心舱和地球同步卫星绕着地球做匀速圆周运动，其向心力由地球对核心舱和同步卫星万有引力提供，则有：GMmr2=mv2r=m(2T)2r=ma=m2r可得 =GMr3，T=2r3GM，a=GMr2，v=GMr根据题目信息不难得出 r舱同 ， T舱a同 ， v舱v同则核心舱角速度比地球同步卫星的大，周期比地球同步卫星的短，向心加
36、速度比地球同步卫星的大，线速度比地球同步卫星的大，ABD不符合题意，C符合题意；故答案为：C。【分析】该题属于卫星参量比较题目，截图只需要弄清对于绕地球做匀速圆周运动的卫星其受到地球对卫星的万有引力提供向心力，再根据圆周运动规律求解出卫星运动周期、向心加速度、线速度、角速度，然后根据其随着卫星距离变化情况即可解答。14【答案】D【知识点】万有引力定律及其应用【解析】【解答】卫星绕中心天体做匀速圆周运动，其中心天体对卫星的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有： GMmR2=m42T2R解得： T=42R3GM ， R=3GMT242由于一个火星日的时长约为一个地球日，则飞船的运动周期为同步卫星
37、周期的2倍，且火星质量约为地球质量的0.1倍，火星对飞船的引力提供向心力，根据牛顿第二定律可得：R飞=3GM火（2T）242=3G0.1M地442R同3GM地42=325R同从飞船运行的轨道半径和同步卫星的轨道半径关系可得： R飞R同=325故答案为：D。【分析】利用引力提供向心力可以求出轨道半径的表达式，结合质量和周期的比值可以求出飞船的轨道半径与地球同步卫星轨道半径的比值。15【答案】A【知识点】万有引力定律及其应用；电磁感应中的动力学问题【解析】【解答】两个卫星绕地球做匀速圆周运动，根据引力提供向心力有：GMm(R+H)2=mv2(R+H)根据牛顿第二定律可得卫星的线速度为：v=GMR+
38、H导体绳切割磁感线相当于电源，已知导线速度方向及磁场的方向，根据右手定则可知，导体绳产生的感应电动势相当于上端为正极的电源，根据动生电动势的表达式有： E=BLv导体绳做匀速圆周运动，其切线方向平衡，根据安培力和导线受到的阻力平衡则可得其电池电动势大于感应电动势的大小，根据平衡方程有：BIL=f再根据欧姆定律有：I=EEr联立可得 f=BEErL解得 E=BLGMR+H+frBL故选A。【分析】利用牛顿第二定律结合向心力公式可以求出导线切割磁场的速度大小，结合动生电动势及平衡方程可以求出电池电动势的大小。16【答案】B【知识点】万有引力定律及其应用【解析】【解答】火星车和月球车悬停的过程，悬停
39、时所受平台的作用力等于万有引力，根据平衡方程有：N=F引再根据 F引=GmMR2则F祝融=GM火m祝融R火2F=GM月m玉兔R月2联立可得 N祝融N玉兔=F祝融F玉兔=92故选B。【分析】当祝融和玉兔悬停时，其平台对其的作用力等于星体的引力大小，利用平衡方程结合引力公式可以求出作用力的比值大小。17【答案】C【知识点】万有引力定律及其应用【解析】【解答】根据 Gm2mr2=mv2r可得 v=Gm2r=6.6710117.31022(1.7103+200)103m/s=1.6103m/s故答案为：C。【分析】利用引力提供向心力可以求出环绕速度的大小。18【答案】D【知识点】万有引力定律及其应用；
40、卫星问题【解析】【解答】假设在地球表面和月球表面上分别放置质量为 m 和 m0 的两个物体，则在地球和月球表面处，分别有 GMmR2=mg ， GMQm0(RP)2=m0g解得 g=P2Qg设嫦娥四号卫星的质量为 m1 ，根据万有引力提供向心力得 GMQm1(KRP)2=m1v2KRP解得 v=RPgQK故答案为：D。【分析】卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，结合卫星的轨道半径，根据向心力公式列方程求解卫星的线速度即可。19【答案】A【知识点】万有引力定律及其应用；卫星问题【解析】【解答】卫星在星体表面附近绕其做圆周运动，则 GMmR2=m42T2R ， V=43R3 ， =MV知卫星该星体
41、表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期 T=3G【分析】卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，结合卫星的轨道半径，根据向心力公式列方程求解周期即可。20【答案】B【知识点】万有引力定律及其应用【解析】【解答】设物体质量为m，则在火星表面有 F1=GM1mR12在地球表面有 F2=GM2mR22由题意知有 M1M2=110R1R2=12故联立以上公式可得 F1F2=M1R22M2R12=11041=0.4故答案为：B。【分析】两个物体之间的万有引力可以利用万有引力公式来计算，结合题目条件代入数据计算即可。21【答案】A【知识点】卫星问题【解析】【解答】卫星有万有引力提供向心力有 GMmr2=mv2r
42、=mr2=m42T2r=ma可解得 v=GMr=GMr3T=2r3GMa=GMr2可知半径越大线速度，角速度，加速度都越小，周期越大；故与近地卫星相比，地球静止轨道卫星周期大，A符合题意，BCD不符合题意。故答案为：A。【分析】卫星离地球远近，线速度越大，环绕周期越短，受到的万有引力就比较大，所以加速度就比较大。22【答案】B【知识点】对单物体(质点)的应用；万有引力定律及其应用【解析】【解答】忽略星球的自转，万有引力等于重力 GMmR2=mg则 g火g地=M火M地R地2R火2=0.110.52=0.4解得 g火=0.4g地=0.4g着陆器做匀减速直线运动，根据运动学公式可知 0=v0at0解
43、得 a=v0t0匀减速过程，根据牛顿第二定律得 fmg=ma解得着陆器受到的制动力大小为 f=mg+ma=m(0.4g+v0t0)ACD不符合题意，B符合题意。故答案为：B。【分析】当不考虑火星自转，火星表面物体受到的重力等于万有引力，结合万有引力定律求解表面的加速度；再结合探测器的加速度，利用牛顿第二定律求解制动力大小。23【答案】A【知识点】第一、第二与第三宇宙速度【解析】【解答】A当发射速度大于第二宇宙速度时，探测器将脱离地球的引力在太阳系的范围内运动，火星在太阳系内，所以火星探测器的发射速度应大于第二宇宙速度，A符合题意；B第二宇宙速度是探测器脱离地球的引力到太阳系中的临界条件，当发射
44、速度介于地球的第一和第二宇宙速度之间时，探测器将围绕地球运动，B不符合题意；C万有引力提供向心力，则有 GMmR2=mv12R解得第一宇宙速度为 v1=GMR所以火星的第一宇宙速度为 v火=10%50%v地=55v地所以火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，C不符合题意；D 万有引力近似等于重力，则有 GMmR2=mg解得星表面的重力加速度 g火=GM火R火2=10%(50%)2g地=25g地所以火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，D不符合题意。故答案为：A。【分析】卫星发射速度达到第一宇宙速度，围绕着地球运动，发射速度达到第二宇宙速度，会脱离地球的引力，围绕着太阳运动，发射速度
45、达到第三宇宙速度，会脱离太阳的引力，飞出太阳系。24【答案】B【知识点】万有引力定律及其应用；卫星问题【解析】【解答】A、卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，GMmr2=mv2r，解得卫星的线速度为v=GMr，可见，当卫星的半径越大时，线速度就越小，所以北斗卫星的线速度比较小，A不符合题意； B、线速度有周期的关系为T=2rv=2r3GM，可见，轨道的半径越大，周期越长，所以北斗卫星的周期大，B符合题意； C、角速度与线速度的关系为=vr=GMr3，可见半径越大，加角速度越小，所以北斗卫星的角速度比较小，C不符合题意； D、北斗卫星的距离地球比较远，受到的万有引力比较小，故加速度比较小，D不符合题意。 故答
