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2024年高考物理试题分类-万有引力与宇宙航行

考点1开普勒行星运动定律万有引力定律

考向1开普勒行星运动定律和万有引力定律的理解和应用

1.(2024广西,1,4分)潮汐现象出现的原因之一是在地球的不同位置海水受到月球的引力不相同。图中a、b和c处单位质量的海水受月球引力大小在()

A.a处最大

B.b处最大

C.c处最大

D.a、c处相等,b处最小

【答案】A【解析】单位质量海水受月球引力F=GMmR

2.（2024全国甲，16，6分）2024年5月，嫦娥六号探测器发射成功，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。将采得的样品带回地球，飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的16。下列说法正确的是（）

A.在环月飞行时，样品所受合力为零

B.若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力等于零

C.样品在不同过程中受到的引力不同，所以质量也不同

D.样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小

【答案】D

【解析】在环月飞行时，样品随飞行器做圆周运动，故所受合力不为零，A错误。若将样品放置在月球正面，样品受到月球万有引力的一个分力等于重力，另一个分力提供样品随月球自转的向心力，而月球表面对样品的支持力等于此时样品所受重力，由牛顿第三定律可得样品对月球表面压力不等于零，B错误。质量是物体的固有属性，不会随位置的变化而变化，C错误。由于g月≈16g地，所以mg月≈16mg

3.(2024甘肃,3,4分)小杰想在离地表一定高度的天宫实验室内,通过测量以下物理量得到天宫实验室轨道处的重力加速度,可行的是()

A.用弹簧秤测出已知质量的砝码所受的重力

B.测量单摆摆线长度、摆球半径以及摆动周期

C.从高处释放一个重物,测量其下落高度和时间

D.测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径

【答案】D【解析】在天宫实验室内,物体处于完全失重状态,无法使用弹簧秤测量重力,单摆无法摆动,重物也无法下落,A、B、C错误。对天宫实验室分析,有GMmr2=m4π2T

4.(2024安徽,5,4分)2024年3月20日,我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时,鹊桥二号开始进行近月制动,并顺利进入捕获轨道运行,如图所示,轨道的半长轴约为51900km。后经多次轨道调整,进入冻结轨道运行,轨道的半长轴约为9900km,周期约为24h。则鹊桥二号在捕获轨道运行时()

A.周期约为144h

B.近月点的速度大于远月点的速度

C.近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度

D.近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度

【答案】B【解析】根据开普勒第三定律得R13T12=R23T22

5.（2024江西，4，4分）“嫦娥六号”探测器于2024年5月8日进入环月轨道，后续经调整环月轨道高度和倾角，实施月球背面软着陆。当探测器的轨道半径从r1调整到r2时（两轨道均可视为圆形轨道），其动能和周期从Ek1、T1分别变为Ek2、T2。下列选项正确的是（）

A.Ek1Ek2=r2r1，T

C.Ek1Ek2=r2r1，

【答案】A

【解析】根据开普勒第三定律可知r13T12=r23T22，即T1T2=r13r2

6.(2024河北,8,6分)(多选)2024年3月20日,鹊桥二号中继星成功发射升空,为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通信。鹊桥二号采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道(如图),近月点A距月心约为2.0×103km,远月点B距月心约为1.8×104km,CD为椭圆轨道的短轴,下列说法正确的是()

A.鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12h

B.鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81∶1

C.鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线

D.鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s

【答案】BD

【解析】离月球越远,卫星的速度越小,鹊桥二号从C经B到D的运动时间大于12h,A错误。根据GMmr2=ma可知aAaB=r

7.（2024浙江6月，8，3分）与地球公转轨道“外切”的小行星甲和“内切”的小行星乙的公转轨道如图所示，假设这些小行星与地球的公转轨道都在同一平面内，地球的公转半径为R，小行星甲的远日点到太阳的距离为R1，小行星乙的近日点到太阳的距离为R2，则（）

A.小行星甲在远日点的速度大于近日点的速度

B.小行星乙在远日点的加速度小于地球公转加速度

C.小行星甲与乙的运行周期之比T1T

D.甲乙两星从远日点到近日点