《2009年高考物理 曲線運動、萬有引力試題匯編》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2009年高考物理 曲線運動、萬有引力試題匯編（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2009年高考曲線運動、萬有引力試題匯編 （2009年全國Ⅰ卷理綜）19．天文學家新發(fā)現(xiàn)了太陽系外的一顆行星。這顆行星的體積是地球的4.7倍，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為 A.1.8×103kg/m3 B. 5.6×103kg/m3 C. 1.1×104kg/m3 D.2.9×104kg/m3 答案D 【解析】本題考查天體運動的知識.首先根據(jù)近地衛(wèi)星饒地球運動的向心力由萬有引力提供,可求出地球的質(zhì)量.然后根據(jù),可得

2、該行星的密度約為2.9×104kg/m3 （2009年高考上海物理卷） 8．牛頓以天體之間普遍存在著引力為依據(jù)，運用嚴密的邏輯推理，建立了萬有引力定律。在創(chuàng)建萬有引力定律的過程中，牛頓（ ） （A）接受了胡克等科學家關(guān)于“吸引力與兩中心距離的平方成反比”的猜想 （B）根據(jù)地球上一切物體都以相同加速度下落的事實，得出物體受地球的引力與其質(zhì)量成正比，即Fμm的結(jié)論 （C）根據(jù)Fμm和牛頓第三定律，分析了地月間的引力關(guān)系，進而得出Fμm1m2 （D）根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)得出了比例系數(shù)G的大小 【答案】AB。 【解析】題干要求“在創(chuàng)建萬有引力定律的過程中”，牛頓知識接受了平方反比猜想，和

3、物體受地球的引力與其質(zhì)量成正比，即Fμm的結(jié)論，而提出萬有引力定律后，后來利用卡文迪許扭稱測量出萬有引力常量G的大小，w只與C項也是在建立萬有引力定律后才進行的探索，因此符合題意的只有AB。 （2009年高考重慶理綜卷） 17.據(jù)報道，“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行器的圓形軌道距月球表面分別約為200Km和100Km，運動速率分別為v1和v2，那么v1和v2的比值為（月球半徑取1700Km） A. B. C, D. 答案：C 解析：“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月作圓周運動，由萬有引力提供向心力有＝可得V＝（M為月球質(zhì)量），它們的軌道半徑分

4、R1＝1900Km、R2＝1800Km，則v1：v2＝。 （2009年高考山東理綜卷）18．2008年9月25日至28日我國成功實施了“神舟”七號載入航天飛行并實現(xiàn)了航天員首次出艙。飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠地點343千米處點火加速，由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運行周期約為90分鐘。下列判斷正確的是（ ） P 地球 Q 軌道1 軌道2 A．飛船變軌前后的機械能相等 　B．飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于失重狀態(tài) 　C．飛船在此圓軌道上運動的角度速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度 　D．飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時的加速度大于變

5、軌后沿圓軌道運動的加速度 答案：BC 解析：飛船點火變軌，前后的機械能不守恒，所以A不正確。飛船在圓軌道上時萬有引力來提供向心力，航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)，B正確。飛船在此圓軌道上運動的周期90分鐘小于同步衛(wèi)星運動的周期24小時，根據(jù)可知，飛船在此圓軌道上運動的角度速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度，C正確。飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時只有萬有引力來提供加速度，變軌后沿圓軌道運動也是只有萬有引力來提供加速度，所以相等，D不正確。 （2009年高考四川理綜卷） 15.據(jù)報道，2009年4月29日，美國亞利桑那州一天文觀測機構(gòu)發(fā)現(xiàn)一顆與太陽系其它行星逆向運行的小行星，代號為2009H

6、C82。該小行星繞太陽一周的時間為3.39年，直徑2～3千米，其軌道平面與地球軌道平面呈155°的傾斜。假定該小行星與地球均以太陽為中心做勻速圓周運動，則小行星和地球繞太陽運動的速度大小的比值為（ ） A. B. C. D. 答案：A 解析：小行星和地球繞太陽作圓周運動，都是由萬有引力提供向心力，有＝，可知小行星和地球繞太陽運行軌道半徑之比為R1:R2＝，又根據(jù)V＝，聯(lián)立解得V1:V2＝，已知＝，則V1:V2＝。 （2009年高考安徽理綜卷） 15. 2009年2月11日，俄羅斯的“宇宙-2251”衛(wèi)星和美國的“銥-33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805km處發(fā)生碰撞。這是歷

7、史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件。碰撞過程中產(chǎn)生的大量碎片可能會影響太空環(huán)境。假定有甲、乙兩塊碎片，繞地球運動的軌道都是圓，甲的運行速率比乙的大，則下列說法中正確的是 A. 甲的運行周期一定比乙的長 B. 甲距地面的高度一定比乙的高 C. 甲的向心力一定比乙的小 D. 甲的加速度一定比乙的大 答案：D 解析：由可知，甲的速率大，甲碎片的軌道半徑小，故B錯；由公式可知甲的周期小故A錯；由于未知兩碎片的質(zhì)量，無法判斷向心力的大小，故C錯；碎片的加速度是指引力加速度由得，可知甲的加速度比乙大，故D對。 （2009年高考浙江理綜卷） 19．在討論地球潮汐成

8、因時，地球繞太陽運行軌道與月球繞地球運行軌道可視為圓軌道。已知太陽質(zhì)量約為月球質(zhì)量的倍，地球繞太陽運行的軌道半徑約為月球繞地球運行的軌道半徑的400倍。關(guān)于太陽和月球?qū)Φ厍蛏舷嗤|(zhì)量海水的引力，以下說法正確的是 A．太陽引力遠大于月球引力 B．太陽引力與月球引力相差不大 C．月球?qū)Σ煌瑓^(qū)域海水的吸引力大小相等 D．月球?qū)Σ煌瑓^(qū)域海水的吸引力大小有差異 答案AD 【解析】，代入數(shù)據(jù)可知，太陽的引力遠大于月球的引力；由于月心到不同區(qū)域海水的距離不同，所以引力大小有差異。 （2009年高考福建理綜卷） 14.“嫦娥一號”月球探測器在環(huán)繞月球運行過程中，設(shè)探測器運行的軌道半徑為r，運行

9、速率為v，當探測器在飛越月球上一些環(huán)形山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時 A.r、v都將略為減小 B.r、v都將保持不變 C.r將略為減小，v將略為增大 D. r將略為增大，v將略為減小 答案C 【解析】當探測器在飛越月球上一些環(huán)形山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時，引力變大，探測器做近心運動，曲率半徑略為減小，同時由于引力做正功，動能略為增加，所以速率略為增大 （2009年高考寧夏理綜卷） 15. 地球和木星繞太陽運行的軌道都可以看作是圓形的。已知木星的軌道半徑約為地球軌道半徑的5.2倍，則木星與地球繞太陽運行的線速度之比約為 A. 0.19

10、 B. 0.44 C. 2.3 D. 5.2 【答案】B。 【解析】天體的運動滿足萬有引力充當向心力即可知，可見木星與地球繞太陽運行的線速度之比，B正確。 （2009年高考江蘇物理卷）3．英國《新科學家（New Scientist）》雜志評選出了2008年度世界8項科學之最，在XTEJ1650-500雙星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半徑約45km，質(zhì)量和半徑的關(guān)系滿足（其中為光速，為引力常量），則該黑洞表面重力加速度的數(shù)量級為 A． B．

11、 C． D． 答案：C 【解析】處理本題要從所給的材料中，提煉出有用信息，構(gòu)建好物理模型，選擇合適的物理方法求解。黑洞實際為一天體，天體表面的物體受到的重力近似等于物體與該天體之間的萬有引力，對黑洞表面的某一質(zhì)量為m物體有：，又有，聯(lián)立解得，帶入數(shù)據(jù)得重力加速度的數(shù)量級為，C項正確。 （2009年高考廣東物理卷） 5．發(fā)射人造衛(wèi)星是將衛(wèi)星以一定的速度送入預定軌道。發(fā)射場一般選擇在盡可能靠近赤道的地方，如圖2.這樣選址的優(yōu)點是，在赤道附近 A．地球的引力較大 B．地球自轉(zhuǎn)線速度

12、較大 C．重力加速度較大 D．地球自轉(zhuǎn)角速度較大 【答案】B。 【解析】由于發(fā)射衛(wèi)星需要將衛(wèi)星以一定的速度送入運動軌道，在靠進赤道處的地面上的物體的線速度最大，發(fā)射時較節(jié)能，因此B正確。 （2009年高考廣東理科基礎(chǔ)卷） 6．船在靜水中的航速為v1，水流的速度為v2。為使船行駛到河正對岸的碼頭，則v1相對v2的方向應(yīng)為答案.C 【解析】根據(jù)運動的合成與分解的知識,可知要使船垂直達到對岸即要船的合速度指向?qū)Π?根據(jù)平行四邊行定則,C能. （2009年高考廣東理科基礎(chǔ)卷） 7．滑雪運動員以20m／s的速度從一平臺水平飛出，落地點與飛出點的高度差3．2m。不計空氣阻力，g取10m／

13、s2。運動員飛過的水平距離為s，所用時間為t，則下列結(jié)果正確的是 A．s=16m，t=0．50s B．s=16m，t=0．80s C．s=20m，t=0．50s D．s=20m，t=0．80s答案.B 【解析】做平拋運動的物體運動時間由高度決定,根據(jù)豎直方向做自由落體運動得,根據(jù)水平方向做勻速直線運動可知,B正確 （2009年高考廣東理科基礎(chǔ)卷） 10．關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列表述正確的是 A．第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度 B．第一宇宙速度又叫脫離速度 C．第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無關(guān) D．第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān)答案.A 【解析】第

14、一宇宙速度又叫環(huán)繞速度A對,B錯.根據(jù)定義有可知與地球的質(zhì)量和半徑有關(guān).CD錯. （2009年高考廣東理科基礎(chǔ)卷） 11．宇宙飛船在半徑為R。的軌道上運行，變軌后的半徑為R2，R1>R2。宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動，則變軌后宇宙飛船的 A．線速度變小 B．角速度變小 C．周期變大 D．向心加速度變大答案.D 【解析】根據(jù)得,可知變軌后飛船的線速度變大,A錯.角速度變大B錯.周期變小C錯.向心加速度在增大D正確. （2009年高考廣東文科基礎(chǔ)卷） 57．圖7所示是一個玩具陀螺。a、b和c是陀螺上的三個點。當陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時，下列表述正確

15、的是 A．a(chǎn)、b和c三點的線速度大小相等 B．a(chǎn)、b和c三點的角速度相等 C．a(chǎn)、b的角速度比c的大 D．c的線速度比a、b的大 （2009年高考廣東文科基礎(chǔ)卷） 59．關(guān)于萬有引力及其應(yīng)用，下列表述正確的是 A．人造地球衛(wèi)星運行時不受地球引力作用 B．兩物體間的萬有引力跟它們質(zhì)量的乘積成反比 C．兩物體間的萬有引力跟它們的距離成反比 D．人造衛(wèi)星在地面附近繞地球作勻速圓周運動所必須具有的速度．稱為第一字宙速度 （2009年高考海南物理卷） 6．近地人造衛(wèi)星1和2繞地球做勻速圓周運動的周期分別為T1和,設(shè)在衛(wèi)星1、衛(wèi)星2各自所

16、在的高度上的重力加速度大小分別為、，則 A． B． D． D． 答案：B 解析：衛(wèi)星繞天體作勻速圓周運動由萬有引力提供向心力有＝mR,可得＝K為常數(shù)，由重力等于萬有引力＝mg，聯(lián)立解得g＝，則g與成反比。 （2009年全國II卷理綜）26. (21分) 如圖，P、Q為某地區(qū)水平地面上的兩點，在P點正下方一球形區(qū)域內(nèi)儲藏有石油，假定區(qū)域周圍巖石均勻分布，密度為；石油密度遠小于，可將上述球形區(qū)域視為空腔。如果沒有這一空腔，則該地區(qū)重力加速度（正常值）沿豎直方向；當存在空腔時，該地區(qū)重力加速度的大小和方向會與正常情況有微小偏高。重力加速度在原堅直方向（即PO方向）上

17、的投影相對于正常值的偏離叫做“重力加速度反常”。為了探尋石油區(qū)域的位置和石油儲量，常利用P點附近重力加速度反常現(xiàn)象。已知引力常數(shù)為G。 （1） 設(shè)球形空腔體積為V，球心深度為d（遠小于地球半徑），=x，求空腔所引起的Q點處的重力加速度反常 （2） 若在水平地面上半徑L的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)：重力加速度反常值在與（k>1）之間變 化，且重力加速度反常的最大值出現(xiàn)在半為L的范圍的中心,如果這種反常是由于地下存在某一球形空腔造成的，試求此球形空腔球心的深度和空腔的體積。 答案（1） （2）, 【解析】本題考查萬有引力部分的知識. (1)如果將近地表的球形空腔填滿密度為的巖石,則該地區(qū)

18、重力加速度便回到正常值.因此,重力加速度反?？赏ㄟ^填充后的球形區(qū)域產(chǎn)生的附加引力………①來計算,式中的m是Q點處某質(zhì)點的質(zhì)量,M是填充后球形區(qū)域的質(zhì)量,……………② 而r是球形空腔中心O至Q點的距離………③在數(shù)值上等于由于存在球形空腔所引起的Q點處重力加速度改變的大小.Q點處重力加速度改變的方向沿OQ方向,重力加速度反常是這一改變在豎直方向上的投影………④聯(lián)立以上式子得 ,…………⑤ (2)由⑤式得,重力加速度反常的最大值和最小值分別為……⑥ ……………⑦由提設(shè)有、……⑧ 聯(lián)立以上式子得,地下球形空腔球心的深度和空腔的體積分別為 , （2009年高考北京理綜卷） 22.（16分

19、） 已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。 （1） 推到第一宇宙速度v1的表達式； （2） 若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，運行軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星的運行周期T。 【解析】 （1）設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m,地球的質(zhì)量為M, 在地球表面附近滿足 得 ① 衛(wèi)星做圓周運動的向心力等于它受到的萬有引力 ② ①式代入②式，得到 （2）考慮式，衛(wèi)星受到的萬有引力為 ③ 由牛頓第二定律 ④ ③、④聯(lián)立解得 （2009年高考天津理綜卷） 12.（20分）2008年12月，天文學家們通

20、過觀測的數(shù)據(jù)確認了銀河系中央的黑洞“人馬座A*”的質(zhì)量與太陽質(zhì)量的倍數(shù)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，有一星體S2繞人馬座A*做橢圓運動，其軌道半長軸為9.50102天文單位（地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑為一個天文單位），人馬座A*就處在該橢圓的一個焦點上。觀測得到S2星的運行周期為15.2年。 (1) 若將S2星的運行軌道視為半徑r=9.50102天文單位的圓軌道，試估算人馬座A*的質(zhì)量MA是太陽質(zhì)量Ms的多少倍(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)； (2) 黑洞的第二宇宙速度極大，處于黑洞表面的粒子即使以光速運動，其具有的動能也不足以克服黑洞對它的引力束縛。由于引力的作用，黑洞表面處質(zhì)量為m的粒子具有勢能為Ep=-G(設(shè)粒

21、子在離黑洞無限遠處的勢能為零)，式中M、R分別表示黑洞的質(zhì)量和半徑。已知引力常量G=6.710-11N·m2/kg2，光速c=3.0108m/s，太陽質(zhì)量Ms=2.01030kg，太陽半徑Rs=7.0108m，不考慮相對論效應(yīng)，利用上問結(jié)果，在經(jīng)典力學范圍內(nèi)求人馬座A*的半徑RA與太陽半徑之比應(yīng)小于多少（結(jié)果按四舍五入保留整數(shù)）。 （1），（2） 【解析】本題考查天體運動的知識。其中第2小題為信息題，如“黑洞”“引力勢能”等陌生的知識都在題目中給出，考查學生提取信息，處理信息的能力，體現(xiàn)了能力立意。 （1）S2星繞人馬座A*做圓周運動的向心力由人馬座A*對S2星的萬有引力提供，設(shè)S2星

22、的質(zhì)量為mS2，角速度為ω，周期為T，則 ① ② 設(shè)地球質(zhì)量為mE，公轉(zhuǎn)軌道半徑為rE，周期為TE，則 ③ 綜合上述三式得 式中 TE=1年

23、 ④ rE=1天文單位 ⑤ 代入數(shù)據(jù)可得 ⑥ （2）引力對粒子作用不到的地方即為無限遠，此時料子的勢能為零?！疤幱诤诙幢砻娴牧Ｗ蛹词挂怨馑龠\動，其具有的動能也不足以克服黑洞對它的引力束縛”，說明了黑洞表面處以光速運動的粒子在遠離黑洞的過程中克服引力做功，粒子在到達無限遠之前，其動能便減小為零，此時勢能

24、仍為負值，則其能量總和小于零，則有 ⑦ 依題意可知 ， 可得 ⑧ 代入數(shù)據(jù)得 ⑨

25、 ⑩ （2009年高考浙江理綜卷）24.（18分）某校物理興趣小組決定舉行遙控賽車比賽。比賽路徑如圖所示，賽車從起點A出發(fā)，沿水平直線軌道運動L后，由B點進入半徑為R的光滑豎直圓軌道，離開豎直圓軌道后繼續(xù)在光滑平直軌道上運動到C點，并能越過壕溝。已知賽車質(zhì)量m=0.1kg，通電后以額定功率P=1.5w工作，進入豎直軌道前受到阻力恒為0.3N，隨后在運動中受到的阻力均可不記。圖中L=10.00m，R=0.32m，h=1.25m，S=1.50m。問：要使賽車完成比賽，電動機至少工作多長時間？（取g=10 ） 答案2.53s 【解析】本題考查平拋、圓周運動和功能關(guān)系。 設(shè)

26、賽車越過壕溝需要的最小速度為v1，由平拋運動的規(guī)律 解得 設(shè)賽車恰好越過圓軌道，對應(yīng)圓軌道最高點的速度為v2，最低點的速度為v3，由牛頓第二定律及機械能守恒定律 解得 m/s 通過分析比較，賽車要完成比賽，在進入圓軌道前的速度最小應(yīng)該是 m/s 設(shè)電動機工作時間至

27、少為t，根據(jù)功能原理 由此可得 t=2.53s （2009年高考福建理綜卷）20.（15分） 如圖所示，射擊槍水平放置，射擊槍與目標靶中心位于離地面足夠高的同一水平線上，槍口與目標靶之間的距離s=100 m，子彈射出的水平速度v=200m/s，子彈從槍口射出的瞬間目標靶由靜止開始釋放，不計空氣阻力，取重力加速度g為10 m/s2，求： （1）從子彈由槍口射出開始計時，經(jīng)多長時間子彈擊中目標靶？ （2）目標靶由靜止開始釋放到被子彈擊中，下落的距離h為多少？ 答案（1）0.5s（2）1.25m 【解析】本題考查的平拋運動的知識。 （1）子彈做平拋運動，它在水平方向的分運動是勻速直線運動，設(shè)子彈經(jīng)t時間集中目標靶，則 t= 代入數(shù)據(jù)得 t=0.5s （2）目標靶做自由落體運動，則h= 代入數(shù)據(jù)得 h=1.25m