《2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時集訓(xùn)13 萬有引力與航天（含解析）新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時集訓(xùn)13 萬有引力與航天（含解析）新人教版（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、課后限時集訓(xùn)(十三) 萬有引力與航天(建議用時：40分鐘)基礎(chǔ)對點練題組一：開普勒定律及萬有引力定律的理解1(2019南陽模擬)關(guān)于行星運動定律和萬有引力定律的建立過程，下列說法正確的是()A第谷通過整理大量的天文觀測數(shù)據(jù)得到行星運動定律B開普勒指出，地球繞太陽運動是因為受到來自太陽的引力C牛頓通過比較月球公轉(zhuǎn)的向心加速度和地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，對萬有引力定律進(jìn)行了月地檢驗D卡文迪許在實驗室里通過幾個鉛球之間萬有引力的測量，得出了引力常量的數(shù)值D開普勒對天體的運動做了多年的研究，最終得出了行星運動三大定律，故A錯誤。牛頓認(rèn)為行星繞太陽運動是因為受到太陽的引力作用，引力大小與行星

2、到太陽的距離的二次方成反比，故B錯誤。牛頓通過比較月球公轉(zhuǎn)的向心加速度與地面附近物體做自由落體運動的加速度，對萬有引力定律進(jìn)行了月地檢驗，故C錯誤。牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律之后，第一次通過實驗比較準(zhǔn)確地測出引力常量的科學(xué)家是卡文迪許，故D正確。2(2018北京高考)若想檢驗“使月球繞地球運動的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗證()A地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602B月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602C自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6D蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60B若想檢驗“使

3、月球繞地球運動的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律萬有引力定律，則應(yīng)滿足Gma，即加速度a與距離r的平方成反比，由題中數(shù)據(jù)知，選項B正確，其余選項錯誤。3(多選)如圖所示，兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運動，用R、T、Ek、S分別表示衛(wèi)星的軌道半徑、周期、動能、與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積。下列關(guān)系式正確的有()ATATBBEkAEkBCSASB D.AD根據(jù)開普勒行星運動定律，選項D正確；衛(wèi)星單位時間掃過的面積為，由可知SASB，選項C錯誤；因為RARB，所以周期TATB，選項A正確；根據(jù)萬有引力提供向心力有m，所以衛(wèi)星A的線速度小于B，故EkAEkB，選項B錯誤。題組二：天

4、體質(zhì)量、密度的估算4假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體。已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0，在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G。地球的密度為()A. B. C. D. B在地球兩極，重力等于萬有引力，即有mg0GmGR；在赤道上，重力等于萬有引力的一個分力，即mgmRGmGR，聯(lián)立解得，B項正確。5質(zhì)量不等的兩星體在相互間的萬有引力作用下，繞兩者連線上某一定點O做勻速圓周運動，構(gòu)成雙星系統(tǒng)。由天文觀察測得其運動周期為T，兩星體之間的距離為r，已知引力常量為G。下列說法正確的是()A雙星系統(tǒng)的平均密度為BO點離質(zhì)量較大的星體較遠(yuǎn)C雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量為D若在O點放一物體，則物體受

5、兩星體的萬有引力合力為零C根據(jù)Gmr1，GMr2，聯(lián)立兩式解得Mm，因為雙星的體積未知，無法求出雙星系統(tǒng)的平均密度，選項A錯誤，C正確；根據(jù)m2r1M2r2可知mr1Mr2，質(zhì)量大的星體離O點較近，選項B錯誤；因為O點離質(zhì)量較大的星體較近，根據(jù)萬有引力定律可知若在O點放一物體，即物體受質(zhì)量大的星體的萬有引力較大，故合力不為零，選項D錯誤。6(2019六安模擬)我國航天事業(yè)取得了突飛猛進(jìn)地發(fā)展，航天技術(shù)位于世界前列。在航天控制中心對其正上方某衛(wèi)星測控時，測得從發(fā)送“操作指令”到接收到衛(wèi)星“已操作”的信息需要的時間為2t(設(shè)衛(wèi)星接收到“操作指令”后立即操作，并立即發(fā)送“已操作”的信息到控制中心)，

6、測得該衛(wèi)星運行周期為T，地球半徑為R，電磁波的傳播速度為c，由此可以求出地球的質(zhì)量為()A. B.C. D.B由xvt可得：衛(wèi)星與地球的距離為xc2tct衛(wèi)星的軌道半徑為rRxRct；由萬有引力公式可得：Gmr解得：M故B正確。題組三：宇宙速度及衛(wèi)星運行參數(shù)比較7(2018江蘇高考)我國高分系列衛(wèi)星的高分辨對地觀察能力不斷提高。今年5月9日發(fā)射的“高分五號”軌道高度約為705 km，之前已運行的“高分四號”軌道高度約為36 000 km，它們都繞地球做圓周運動。與“高分四號”相比，下列物理量中“高分五號”較小的是()A周期 B角速度C線速度 D向心加速度A由萬有引力定律有GmR2mRmma，可

7、得T2，v，a，又由題意可知，“高分四號”的軌道半徑R1大于“高分五號”的軌道半徑R2，故可知“高分五號”的周期較小，選項A正確。8使物體脫離星球的引力束縛，不再繞星球運行，從星球表面發(fā)射所需的最小速度稱為第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2與第一宇宙速度v1的關(guān)系是v2v1。已知某星球的半徑為r，它表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的。不計其他星球的影響，則該星球的第二宇宙速度為()A. B.C. D.B根據(jù)萬有引力定律可知mgm，解得v1，因v2v1，所以v2，B正確。9(多選)中國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星

8、導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。中國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共由35顆衛(wèi)星組成，其中2010年01月17日發(fā)射的衛(wèi)星和2012年09月19日發(fā)射的衛(wèi)星運行軌道分別為：高度為35 807千米地球靜止軌道衛(wèi)星“北斗G1”和高度為21 576千米的中地球軌道衛(wèi)星“北斗M6”，下列說法正確的是()A“北斗G1”的繞地運行周期大于“北斗M6”的繞地運行周期B“北斗G1”的繞地運行速率大于“北斗M6”的繞地運行速率C“北斗G1”的繞地運行的向心加速度大于“北斗M6”的繞地運行向心加速度D“北斗G1”只能在赤道的正上方AD“北斗”衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，由Gmmrm

9、a，得v、T2、a，r越大，v越小，T越大，a越小，故選項A正確，B、C錯誤；“北斗G1”衛(wèi)星為地球的同步衛(wèi)星，只能在赤道的正上方，選項D正確。10(多選)(2019武漢模擬)如圖為嫦娥三號登月軌跡示意圖。圖中M點為環(huán)地球運行的近地點，N點為環(huán)月球運行的近月點。a為環(huán)月球運行的圓軌道，b為環(huán)月球運行的橢圓軌道，下列說法中正確的是()A嫦娥三號在環(huán)地球軌道上的運行速度大于11.2 km/sB嫦娥三號在M點進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道時應(yīng)點火加速C設(shè)嫦娥三號在圓軌道a上經(jīng)過N點時的加速度為a1，在橢圓軌道b上經(jīng)過N點時的加速度為a2，則a1a2D嫦娥三號在圓軌道a上的機械能小于在橢圓軌道b上的機械能BD嫦娥三

10、號在環(huán)地球軌道上運行速度v滿足7.9 km/sv11.2 km/s，則A錯誤；嫦娥三號要脫離地球需在M點點火加速讓其進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，則B正確；由a，知嫦娥三號在經(jīng)過圓軌道a上的N點和在橢圓軌道b上的N點時的加速度相等，則C錯誤；嫦娥三號要從b軌道轉(zhuǎn)移到a軌道需要減速，機械能減小，則D正確。題組四：雙星模型及多星模型11(多選)宇宙中的“雙星系統(tǒng)”是由兩顆相距較近的恒星A和恒星B組成的，雙星系統(tǒng)一般遠(yuǎn)離其他天體，每顆恒星的半徑遠(yuǎn)小于兩顆恒星之間的距離，恒星A和恒星B彼此環(huán)繞，以相同的周期做勻速圓周運動。已知引力常量為G，恒星A和恒星B的軌道半徑分別為RA和RB，且RARB，下列說法正確的是()

11、A恒星A的質(zhì)量大于恒星B的質(zhì)量B恒星A運動的線速度大于恒星B運動的線速度C恒星A運動的向心加速度等于恒星B運動的向心加速度D再測出雙星系統(tǒng)做圓周運動的周期T，就能算出恒星A和恒星B各自的質(zhì)量BD設(shè)恒星A和恒星B的質(zhì)量分別為mA、mB，由萬有引力定律可知mA2RA，mB2RB，可得，由于RARB，則mARB，則vAvB，B正確；向心加速度a2R，由于RARB，則aAaB，C錯誤；因為T，故T2，又，所以再測出周期T就能算出mA和mB，D正確。12天文觀測中觀測到有三顆星始終位于邊長為l的等邊三角形三個頂點上，并沿等邊三角形的外接圓做周期為T的勻速圓周運動，如圖所示。已知引力常量為G，不計其他星球

12、對它們的影響，關(guān)于這個三星系統(tǒng)，下列說法正確的是()A它們兩兩之間的萬有引力大小為B每顆星的質(zhì)量為C三顆星的質(zhì)量可能不相等D它們的線速度大小均為A三顆星的軌道半徑r等于等邊三角形外接圓的半徑，即rl。根據(jù)題意可知其中任意兩顆星對第三顆星的合力指向圓心，所以任意兩顆星對第三顆星的萬有引力等大，由于任意兩顆星到第三顆星的距離相同，故任意兩顆星的質(zhì)量相同，所以三顆星的質(zhì)量一定相同，設(shè)每顆星的質(zhì)量為m，則F合2Fcos 30。星球做勻速圓周運動，合力提供向心力，故F合mr，解得m，它們兩兩之間的萬有引力F，選項A正確，B、C錯誤。根據(jù)F合m可得，線速度大小v，選項D錯誤?？键c綜合練13(多選)(201

13、9張家界模擬)2018年7月27日發(fā)生火星沖日現(xiàn)象，我國整夜可見，火星沖日是指火星、地球和太陽幾乎排列在同一條直線上，地球位于太陽與火星之間，此時火星被太陽照亮的一面完全朝向地球，所以明亮且易于觀察。地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)的方向相同，軌跡都可近似為圓，火星公轉(zhuǎn)軌道半徑為地球公轉(zhuǎn)軌道半徑的1.5倍，則()A地球的公轉(zhuǎn)周期比火星的公轉(zhuǎn)周期小B地球的運行速度比火星的運行速度小C火星沖日現(xiàn)象每年都會出現(xiàn)D地球與火星的公轉(zhuǎn)周期之比為AD已知火星公轉(zhuǎn)軌道半徑為地球的1.5倍，則由Gmr得，T2，可知軌道半徑越大，周期越大，故火星的公轉(zhuǎn)周期比地球的大，選項A正確；又由Gm可得v，則軌道半徑越大，線速度(即運行

14、速度)越小，故火星的運行速度比地球的小，選項B錯誤；根據(jù)開普勒第三定律得，因為地球的公轉(zhuǎn)周期為1年，所以火星的公轉(zhuǎn)周期大于1年，不是每年都出現(xiàn)火星沖日現(xiàn)象，故選項C錯誤，D正確。14(多選)2018年5月25日21時46分，探月工程嫦娥四號任務(wù)“鵲橋”中繼衛(wèi)星成功實施近月制動，進(jìn)入月球至地月拉格朗日L2點的轉(zhuǎn)移軌道。當(dāng)“鵲橋”位于拉格朗日點(如圖中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人們稱為地月系統(tǒng)拉格朗日點)上時，會在月球與地球的共同引力作用下，幾乎不消耗燃料而保持與月球同步繞地球做圓周運動，下列說法正確的是(月球的自轉(zhuǎn)周期等于月球繞地球運動的周期)()A“鵲橋”位于L2點時，“鵲橋”繞地球

15、運動的周期和月球的自轉(zhuǎn)周期相等B“鵲橋”位于L2點時，“鵲橋”繞地球運動的向心加速度大于月球繞地球運動的向心加速度CL3和L2到地球中心的距離相等D“鵲橋”在L2點所受月球和地球引力的合力比在其余四個點都要大ABD“鵲橋”位于L2點時，由于“鵲橋”與月球同步繞地球做圓周運動，所以“鵲橋”繞地球運動的周期和月球繞地球運動的周期相等，又月球的自轉(zhuǎn)周期等于月球繞地球運動的周期，故選項A正確；“鵲橋”位于L2點時，由于“鵲橋”與月球繞地球做圓周運動的周期相同，“鵲橋”的軌道半徑大，根據(jù)公式ar分析可知，“鵲橋”繞地球運動的向心加速度大于月球繞地球運動的向心加速度，故選項B正確；如果L3和L2到地球中心

16、的距離相等，則“鵲橋”在L2點受到月球與地球引力的合力更大，加速度更大，所以周期更短，故L2到地球中心的距離大于L3到地球中心的距離，選項C錯誤；在5個點中，L2點離地球最遠(yuǎn)，所以在L2點“鵲橋”所受合力最大，故選項D正確。15(多選)如圖甲所示，假設(shè)某星球表面上有一傾角為的固定斜面，一質(zhì)量為m的小物塊從斜面底端沿斜面向上運動，其速度時間圖象如圖乙所示。已知小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為，該星球半徑為R6104 km，引力常量G6.671011 Nm2/kg2，取3.14，則下列說法正確的是()甲乙A該星球的第一宇宙速度v13.0104 m/sB該星球的質(zhì)量M8.11026 kgC該星球的自轉(zhuǎn)周

17、期T1.3104 sD該星球的密度896 kg/m3ABD物塊上滑過程中，根據(jù)牛頓第二定律，在沿斜面方向上有mgcos mgsin ma1，下滑過程中，在沿斜面方向上有mgsin mgcos ma2，又知vt圖象的斜率表示加速度，則上滑和下滑過程中物塊的加速度大小分別為a1 m/s210 m/s2，a2 m/s25 m/s2，聯(lián)立解得g15 m/s2，該星球的第一宇宙速度為v1 m/s3.0104 m/s，故選項A正確；根據(jù)黃金代換式GMgR2可得該星球的質(zhì)量為M kg8.11026 kg，故選項B正確；根據(jù)所給條件無法計算出該星球的自轉(zhuǎn)周期，故選項C錯誤；該星球的密度 kg/m3896 kg

18、/m3，故選項D正確。高考真題集中練(教師用書獨具)1(多選)(2017全國卷)如圖所示，海王星繞太陽沿橢圓軌道運動，P為近日點，Q為遠(yuǎn)日點，M、N為軌道短軸的兩個端點，運行的周期為T0。若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M、Q到N的運動過程中()A從P到M所用的時間等于B從Q到N階段，機械能逐漸變大C從P到Q階段，速率逐漸變小D從M到N階段，萬有引力對它先做負(fù)功后做正功CDA錯：由開普勒第二定律可知，相等時間內(nèi)，太陽與海王星連線掃過的面積都相等。B錯：由機械能守恒定律知，從Q到N階段，機械能守恒。C對：從P到Q階段，萬有引力做負(fù)功，動能減小，速率逐漸變小。D對：從M到N階段

19、，萬有引力與速度的夾角先是鈍角后是銳角，即萬有引力對它先做負(fù)功后做正功。2(2018全國卷)為了探測引力波，“天琴計劃”預(yù)計發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。P與Q的周期之比約為()A21B41C81 D161C由開普勒第三定律得k，故，C正確。3(2017全國卷)2017年4月，我國成功發(fā)射的天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室完成了首次交會對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道(可視為圓軌道)運行。與天宮二號單獨運行時相比，組合體運行的()A周期變大B速率變大C動能變大 D向心加速度變大C天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室對

20、接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道運行，根據(jù)Gmamr可知，組合體運行的向心加速度、速率、周期不變，質(zhì)量變大，則動能變大，選項C正確。4(多選)(2018全國卷)2017年，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程，在兩顆中子星合并前約100 s時，它們相距400 km，繞二者連線上的某點每秒轉(zhuǎn)動12圈。將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識，可以估算出這一時刻兩顆中子星()A質(zhì)量之積 B質(zhì)量之和C速率之和 D各自的自轉(zhuǎn)角速度BC由題意可知，合并前兩中子星繞連線上某點每秒轉(zhuǎn)動12圈，則兩中子星的周期相等，且均為T s，兩

21、中子星的角速度均為，兩中子星構(gòu)成了雙星模型，假設(shè)兩中子星的質(zhì)量分別為m1、m2，軌道半徑分別為r1、r2，速率分別為v1、v2，則有：Gm12r1、Gm22r2，又r1r2L400 km，解得m1m2，A錯誤，B正確；又由v1r1、v2r2，則v1v2(r1r2)L，C正確；由題中的條件不能求解兩中子星自轉(zhuǎn)的角速度，D錯誤。5(2016全國卷)利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊。目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍。假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為()A1 h B4 hC8 h D16 h

22、B萬有引力提供向心力，對同步衛(wèi)星有：mr，整理得GM當(dāng)r6.6R地時，T24 h若地球的自轉(zhuǎn)周期變小，軌道半徑最小為2R地三顆同步衛(wèi)星A、B、C如圖所示分布則有解得T4 h，選項B正確。6(多選)(2015全國卷)我國發(fā)射的“嫦娥三號”登月探測器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運行；然后經(jīng)過一系列過程，在離月面4 m高處做一次懸停(可認(rèn)為是相對于月球靜止)；最后關(guān)閉發(fā)動機，探測器自由下落。已知探測器的質(zhì)量約為1.3103 kg，地球質(zhì)量約為月球的81倍，地球半徑約為月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小約為9.8 m/s2。則此探測器()A在著陸前的瞬間，速度大小約為8.9 m/sB懸停時受到的反沖作用力約為2103 NC從離開近月圓軌道到著陸這段時間內(nèi)，機械能守恒D在近月圓軌道上運行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的線速度BD設(shè)月球表面的重力加速度為g月，則3.72，解得g月1.7 m/s2。A由v22g月h，得著陸前的速度為v m/s3.7 m/s，選項A錯誤。B懸停時受到的反沖力Fmg月2103N，選項B正確。C從離開近月圓軌道到著陸過程中，除重力做功外，還有其他外力做功，故機械能不守恒，選項C錯誤。D設(shè)探測器在近月圓軌道上和人造衛(wèi)星在近地圓軌道上的線速度分別為v1、v2，則1，故v1v2，選項D正確。- 11 -