《【創(chuàng)新設計】2011屆高考物理一輪復習第4章第4課時萬有引力定律人造衛(wèi)星練習人教大綱版練習人教大綱版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《【創(chuàng)新設計】2011屆高考物理一輪復習第4章第4課時萬有引力定律人造衛(wèi)星練習人教大綱版練習人教大綱版（20頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第 4 課時萬有引力定律人造衛(wèi)星1.圖 4 4 3三顆人造地球衛(wèi)星A、 B、C 在同一平面內沿不同的軌道繞地球做勻速圓周運動，且繞行方向相同，已知RA RB RC.若在某一時刻，它們正好運行到同一條直線上，如圖4 4 3 所示那么再經(jīng)過衛(wèi)星 A 的四分之一周期時， 衛(wèi)星 A、B、C 的位置可能是 ()答案： C2 2009 年 4 月 15 日零時 16 分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號丙”運載火箭，成功將第二顆北斗導航衛(wèi)星送入預定軌道這次發(fā)射的北斗導航衛(wèi)星，是中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設計劃中的第二顆組網(wǎng)衛(wèi)星，是地球同步靜止軌道衛(wèi)星該衛(wèi)星在預定軌道正常運行時，下列說法正確的是()A它一定位

2、于赤道的上空B它可能經(jīng)過北京上空C其周期為1 個月D它的線速度大于7 900 m/s解析： 根據(jù)題意可知，該衛(wèi)星為地球同步衛(wèi)星，其周期為24 小時，所以該衛(wèi)星一定位于赤道的上空， 不可能經(jīng)過北京上空，它的線速度一定小于第一宇宙速度(7 900 m/s)所以只有選項A 正確答案： A3.圖 4 4 42008 年 9 月 27 日“神舟七號”宇航員翟志剛順利完成出艙活動任務，他的第一次太空行走標志著中國航天事業(yè)全新時代的到來(如圖 4 4 4 所示 )“神舟七號”繞地球做近似勻速圓周運動，其軌道半徑為r，若另有一顆衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的半徑為2r，則可以確定()A衛(wèi)星與“神舟七號”的加速度大

3、小之比為1 4B衛(wèi)星與“神舟七號”的線速度大小之比為12C翟志剛出艙后不再受地球引力D翟志剛出艙任務之一是取回外掛的實驗樣品，假如不小心實驗樣品脫手，則它做自由落體運動解析：加速度計算公式為aFGM，所以衛(wèi)星和 “神舟七號 ” 的加速度之比為1 4，r2mA 選項正確；線速度計算公式為v GM，所以衛(wèi)星和 “ 神舟七號 ” 的線速度之比r為 1 2，B 選項正確； 翟志剛出艙后依然受到地球的引力，引力提供其做勻速圓周運動所需的向心力， C 選項錯誤； 實驗樣品脫手后， 依然做勻速圓周運動， 相對飛船靜止，D 選項錯誤答案： AB4 (2009 全國 ， 19)天文學家新發(fā)現(xiàn)了太陽系外的一顆行星

4、這顆行星的體積是地球的4.7 倍，質量是地球的25 倍已知某一近地衛(wèi)星繞地球運動的周期約為1.4 小時，引力常量 G 6.67 10 11N m2/kg2，由此估算該行星的平均密度約為()A 1.8 103 kg/m3B5.6 103 kg/m 3C 1.1 104 kg/m 3D 2.9 104 kg/m 3解析： 近地衛(wèi)星繞地球做圓周運動時，所受萬有引力充當其做圓周運動的向心力，即：Mm22，由密度、質量和體積關系4 3解兩式得： 332mTRM R2G R3GT5.60 103325kg/m .由已知條件可知該行星密度是地球密度的25/4.7 倍，即 5.60 104.7 2.9 104

5、 kg/m 3.答案： D5天文學家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質量已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個雙星系統(tǒng)的總質量(萬有引力常量為3kg/mG)解析： 設兩顆恒星的質量分別為m1、 m2 ，做圓周運動的半徑分別為r1、 r2，角速度分別為1、 2 .根據(jù)題意有12r1 r2 r根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律，有Gm1m22r2 m11r1m1m22G r2 m22r2聯(lián)立以上各式解得r1m2rm1 m2根據(jù)角速度與周

6、期的關系知1 22T2 34r聯(lián)立 式解得總質量為：m1m2 T2G 2 34r答案：T 2G6(2010 河北月考 )2009 年 3 月 1 日，完成使命的“嫦娥一號”衛(wèi)星成功撞擊月球“嫦娥一號”衛(wèi)星在北京航天飛行控制中心科技人員的精確控制下，15 時 36 分，衛(wèi)星啟動發(fā)動機開始變軌，然后關閉發(fā)動機沿拋物線下落，16 時 13 分 10 秒成功落在月球的豐富海區(qū)域撞擊產(chǎn)生了高達10 km 的塵埃層，設塵埃在空中時只受到月球的引力模擬撞擊實驗顯示，塵埃能獲得的速度可達到撞擊前衛(wèi)星速度的11% ；在衛(wèi)星變軌過程中，航天飛行控制中心還測得，衛(wèi)星在離月球表面高176 km 的圓軌道上運行的周期為

7、T1 125 min，在近月 (高度不計 )圓軌道上運行的周期T2 107.8 min.計算時取 3 107.84.76.試估算 (結果保留兩位有效數(shù)字)：(1) 月球半徑R 和月球表面重力加速度g；(2) 空中塵埃層存在的時間2m月m4解析： (1)由萬有引力定律得G m2 (R h)(R h)2T1m2m月4G2 m2 RRT2(R h) 3T12由 、 得32R T2326RT 2h1.7 10 m3 T21 3 T 222g422 R 1.6 m/s .T2122H2(2)上升最高的塵埃做豎直上拋運動，因此由H 2gt下 得 t 2t 下 2g 2.210s.答案： (1)1.7 10

8、6 m 1.6 m/s2(2)2.2 102 s1.圖 4 4 52005 年 12 月 11 日，有著“送子女神”之稱的小行星“婚神”(Juno) 沖日，在此后約10 多天時間里，國內外天文愛好者憑借雙筒望遠鏡可觀測到它的“倩影”在太陽系中除了九大行星以外，還有成千上萬顆肉眼看不見的小天體，沿著橢圓軌道不停地圍繞太陽公轉這些小天體就是太陽系中的小行星沖日是觀測小行星難得的機遇此時，小行星、太陽、地球幾乎成一條直線，且和地球位于太陽的同一側如圖4 4 5所示為“婚神”星沖日的虛擬圖，則()A 2005 年 12 月 11 日，“婚神”星線速度大于地球的線速度B 2005 年 12 月 11 日

9、，“婚神”星的加速度大于地球的加速度C 2006 年 12 月 11 日，必將產(chǎn)生下一個“婚神”星沖日D下一個“婚神”星沖日必將在2006 年 12 月 11 日之后的某天發(fā)生解析： 由 vGM /R知 A 錯誤；由 a GM /R2 知 B 錯誤；由GM /R3知， 地婚神 ，當 2006 年 12 月 11 日地球回到圖示出發(fā)點時，“婚神 ” 星還未回到其圖示出發(fā)點，則下一個“ 婚神 ” 星沖日必在2006 年 12 月 11 日之后答案： D2.圖 4 4 62008 年 9 月 27 日 16 時 40 分，我國航天員翟志剛打開“神舟”七號載人飛船軌道艙艙門，首度實施空間出艙活動，在茫

10、茫太空第一次留下中國人的足跡(如圖4 4 6示 )翟志剛出艙時，“神舟”七號的運行軌道可認為是圓周軌道下列關于翟志剛出艙活動的說法正確的是()所A假如翟志剛握著啞鈴，肯定比舉著五星紅旗費力B假如翟志剛自由離開“神舟”七號，他將在同一軌道上運行C假如沒有安全繩束縛且翟志剛使勁向前推“神舟”七號，他將可能沿豎直線自由落向地球D假如“神舟”七號上有著和輪船一樣的甲板，翟志剛在上面行走的步幅將比在地面上大解析： “ 神舟 ” 七號上的一切物體都處于完全失重狀態(tài)，受到的萬有引力提供向心力，A 錯 B 對；假如沒有安全繩束縛且翟志剛使勁向前推“ 神舟 ” 七號，將使他對地的速度減小， 翟志剛將在較低軌道運

11、動，C 錯誤；由于 “ 神舟 ”七號上的一切物體都處于完全失重狀態(tài)，就算“ 神舟 ”七號上有著和輪船一樣的甲板，翟志剛也幾乎不能行走，D錯誤答案： B3 據(jù)報道， 2009 年 4 月 29 日，美國亞利桑那州一天文觀測機構發(fā)現(xiàn)一顆與太陽系其他行星逆向運行的小行星，代號為 2009HC82. 該小行星繞太陽一周的時間為T 年，直徑23 千米，而地球與太陽之間的距離為R0.如果該行星與地球一樣，繞太陽運動可近似看做勻速圓周運動，則小行星繞太陽運動的半徑約為()A R0 3 T23131D R03 TB R0TC R0T2解析：小行星和地球繞太陽做圓周運動，都是由萬有引力提供向心力，有Gm1m22

12、R2 m2T2R R03T 23 2， A 正確R，可知小行星繞太陽運行軌道半徑為2 R0T1答案： A4.圖 4 4 7在美國東部時間2009 年 2 月 10 日上午 11 時 55 分 (北京時間11 日 0 時 55 分 )，美國一顆質量約為560 kg 的商用通信衛(wèi)星“銥33”與俄羅斯一顆已經(jīng)報廢的質量約為900 kg軍用通信衛(wèi)星“宇宙2251”相撞，碰撞發(fā)生的地點在俄羅斯西伯利亞上空，同時位于國際空間站軌道上方434 千米的軌道上，如圖4 4 7 所示如果將衛(wèi)星和空間站的軌道都近似看做圓形，則在相撞前一瞬間下列說法正確的是()A“銥 33”衛(wèi)星比“宇宙2251”衛(wèi)星的周期大B“銥

13、33”衛(wèi)星比國際空間站的運行速度大C“銥 33”衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度D“宇宙2251”衛(wèi)星比國際空間站的角速度小解析： 由題意知兩衛(wèi)星的軌道半徑相等且大于空間站的軌道半徑，故A 項錯又v GMr ，所以 “ 銥 33” 衛(wèi)星的運行速度小于空間站的運行速度，第一宇宙速度為地球表面衛(wèi)星的最大運行速度，故B、 C 均錯由 GMr3 可知，半徑越小， 越大，故 D 正確答案： D5“探路者”號宇宙飛船在宇宙深處飛行過程中，發(fā)現(xiàn)A、 B 兩顆均勻球形天體，兩天體各有一顆靠近其表面飛行的衛(wèi)星，測得兩顆衛(wèi)星的周期相等，以下判斷正確的是()A天體 A、 B 的質量一定不相等B兩顆衛(wèi)星的線速度一定相等

14、C天體 A、 B 表面的重力加速度之比等于它們的半徑之比D天體 A、 B 的密度一定相等Mm2解析： 假設某行星有衛(wèi)星繞其表面旋轉，萬有引力提供向心力，可得4R，G 2 mT2RMM3vGM那么該行星的平均密度為 V 43 GT2衛(wèi)星的環(huán)繞速度R ，表面的重力3RM4R，所以正確答案是 C、 D.加速度 g G2 G3R答案： CD6我國探月的“嫦娥工程”已啟動，在不久的將來，我國宇航員將登上月球假如宇航員在月球上測得擺長為l 的單擺做小振幅振動的周期為T ，將月球視為密度均勻、半徑為 r 的球體，則月球的密度為()l3lC.16lD.3l2222A. 3GrTB.GrT3GrT16GrT解析

15、： 設月球表面的重力加速度為g，則 T 2lg .GMm根據(jù)萬有引力公式：F r2 和重力近似相等GMm同理r2 mgGMMM即 g r2， V4 33r3l聯(lián)立可得 GrT 2.答案： B7.圖 4 4 82008 年 9 月我國成功發(fā)射“神舟七號”載人航天飛船如圖4 4 8 為“神舟七號”1繞地球飛行時的電視直播畫面，圖中數(shù)據(jù)顯示，飛船距地面的高度約為地球半徑的20.已知地球半徑為R，地面附近的重力加速度為g，大西洋星距地面的高度約為地球半徑的 6 倍設飛船、大西洋星繞地球均做勻速圓周運動則()A“神舟七號”飛船在軌運行的加速度為0.91gB“神舟七號”飛船在軌運行的速度為gRgC大西洋星

16、在軌運行的角速度為343R343RD大西洋星在軌運行的周期為2g解析： “ 神舟七號 ” 飛船在軌運行時，由牛頓第二定律得GMm 1 m1a m1v2， h(R h)2(R h)R220，由物體在地球表面受到的萬有引力近似等于物體重力得：GM gR，所以有 a400 ，20gR，故 A 正確大西洋星繞地球做勻速圓周運動時，由牛441g0.91g v21GMm 2224頓第二定律得(R h)2 m2( R h ) m2(R h ) T 2 ，且 h 6R，所以有v g343R343R， T 2g，故 C、 D 正確答案： ACD8 (2009 福建， 14)“嫦娥一號”月球探測器在環(huán)繞月球運行過

17、程中，設探測器運行的軌道半徑為 r，運行速率為v ，當探測器在飛越月球上一些環(huán)形山中的質量密集區(qū)上空時()A r、 v 都將略為減小C r 將略為減小，v 將略為增大B r、 v 都將保持不變D r 將略為增大，v 將略為減小解析：當探測器飛越月球上一些環(huán)形山中的質量密集區(qū)的上空時，相當于探測器和月球Gm1m2重心間的距離變小了，由萬有引力定律 F 2 可知，探測器所受月球的引力將增大， r這時的引力略大于探測器以原來軌道半徑運行所需要的向心力，探測器將做靠近圓心的運動，使軌道半徑略為減小，而且月球的引力對探測器做正功，使探測器的速度略微增加，故 A、 B、 D 選項錯誤， C 選項正確答案：

18、 C9.圖 4 4 9如圖 4 4 9 是“嫦娥一號”奔月示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后通過自帶的小型火箭多次變軌，進入地月轉移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星，并開展對月球的探測下列說法正確的是 ()A發(fā)射“嫦娥一號”的速度必須達到第三宇宙速度B在繞月圓軌道上，衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質量有關C衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比D在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力解析： 本題考查了與萬有引力定律相聯(lián)的多個知識點，如萬有引力公式、宇宙速度、衛(wèi)星的周期等，設問角度新穎第三宇宙速度是衛(wèi)星脫離太陽系的最小發(fā)射速度，所以 “ 嫦娥一號 ” 衛(wèi)星的發(fā)射速度一定小于第三宇宙速度，A 項錯誤； 設

19、衛(wèi)星軌道半徑為r，由萬有引力定律知衛(wèi)星受到的引力MmMmF G r，C 項正確設衛(wèi)星的周期為 T ，由 G r2222244 3 m T2 r 得 T GM r ，所以衛(wèi)星的周期與月球質量有關，與衛(wèi)星質量無關， B 項錯誤衛(wèi)星在繞月軌道上運行時，由于離地球很遠，受到地球引力很小，衛(wèi)星做圓周運動的向心力主要是月球引力提供，D 錯誤答案：C10宇宙中有這樣一種三星系統(tǒng)，系統(tǒng)由兩個質量為m 的小星體和一個質量為M 的大星體組成，兩個小星體圍繞大星體在同一圓形軌道上運行，軌道半徑為r.關于該三星系統(tǒng)的說法中正確的是()A在穩(wěn)定運動情況下，大星體提供兩小星體做圓周運動的向心力B在穩(wěn)定運行情況下，大星體應

20、在小星體軌道中心，兩小星體在大星體相對的兩側C小星體運行的周期為r3T 4 m)G(4Mr3D大星體運行的周期為T 4 m)G(4M解析： 三星應該在同一直線上，并且兩小星在大星體相對的兩側，只有這樣才能使某Mmm2一小星體受到大星體和另一小星體的引力的合力提供向心力由G r2 G(2r)2 2 2解得：小星體的周期 T.mr T答案： BC11圖 4 4 10歐盟和我國合作的“伽利略”全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的空間部分由平均分布在三個軌道平面上的 30 顆軌道衛(wèi)星構成，每個軌道平面上有10 顆衛(wèi)星，從而實現(xiàn)高精度的導航定位現(xiàn)假設“伽利略”系統(tǒng)中每顆衛(wèi)星均圍繞地心O 做勻速圓周運動，軌道半徑為r，一個

21、軌道平面上某時刻10 顆衛(wèi)星所在位置如圖4 410 所示，相鄰衛(wèi)星之間的距離相等，衛(wèi)星1 和衛(wèi)星 3 分別位于軌道上A、B 兩位置，衛(wèi)星按順時針運行地球表面重力加速度為g，地球的半徑為R，不計衛(wèi)星間的相互作用力求衛(wèi)星 1 由 A 位置運行到B 位置所需要的時間解析：設地球質量為M ，衛(wèi)星質量為m，每顆衛(wèi)星的運行周期為T，萬有引力常量為G，由萬有引力定律和牛頓定律有mM G r2 mr22T地球表面重力加速度為Mg GR22r3聯(lián)立 式可得T Rg 衛(wèi)星 1 由 A 位置運行到B 位置所需要的時間為t210T 2r3聯(lián)立 式可得 t 5Rg.答案： 23r5Rg12圖 4 1 11天文觀測上的脈

22、沖星就是中子星，其密度比原子核還要大中子星表面有極強的磁場，由于處于高速旋轉狀態(tài)， 使得它發(fā)出的電磁波輻射都是“集束的”，像一個旋轉的“探照燈”，我們在地球上只能周期性地接收到電磁波脈沖(如圖 4 4 11 所示 )設我們每隔 T s 接收一次中子星發(fā)出的電磁波脈沖，萬有引力常數(shù)為G，球體積 V433r .(1) 為保證該中子星赤道上任意質點不會飛出，求該中子星的最小密度(2) 在 (1)中的條件下，若中子星半徑為r，試求極點 A 處的重力加速度 g.解析： (1)由題意可知中子星的自轉周期為T ，設中子星質量為M ，中子星赤道上某質點質量為 m，則有：GMm2m4r2T2 r 又 M V433V 3r可得 GT 2.GMm GM24(2)在極點取質點 m ，由萬有引力等于重力得：r2 m g 得 g r 2 T 2 r.32(2)4答案： (1)2T2 rGT