高考物理(四海八荒易錯(cuò)集)專題04 萬(wàn)有引力定律與航天
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專題04 萬(wàn)有引力定律與航天1.2016全國(guó)卷 關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,下列說(shuō)法符合史實(shí)的是()A開(kāi)普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律B開(kāi)普勒在天文觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C開(kāi)普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的原因D開(kāi)普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律2.2016北京卷 如圖1所示,一顆人造衛(wèi)星原來(lái)在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行,在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)下列說(shuō)法正確的是()圖1A不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行,衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同B不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行,衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同C衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動(dòng)量【答案】B【解析】衛(wèi)星在橢圓軌道1上運(yùn)動(dòng)時(shí),在近地點(diǎn)衛(wèi)星與地球之間的萬(wàn)有引力小于衛(wèi)星所需向心力,在遠(yuǎn)地點(diǎn)衛(wèi)星與地球之間的萬(wàn)有引力大于衛(wèi)星所需的向心力,所以在P點(diǎn)被加速后,當(dāng)萬(wàn)有引力等于衛(wèi)星所需的向心力時(shí),衛(wèi)星可以穩(wěn)定在圓形軌道2上運(yùn)行,選項(xiàng)A不正確衛(wèi)星在軌道1或軌道2經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí),衛(wèi)星與地球之間的萬(wàn)有引力相同,由Gma,可得a,因此加速度相同,選項(xiàng)B正確衛(wèi)星受地球引力產(chǎn)生的加速度時(shí)刻指向地球,在軌道1的任何位置加速度的方向都不相同,所以加速度不相同,選項(xiàng)C不正確衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行時(shí)的速度方向不停地變化,動(dòng)量的方向也在變化,動(dòng)量不相同,選項(xiàng)D不正確3.2016天津卷 我國(guó)即將發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室,之后發(fā)射“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”對(duì)接假設(shè)“天宮二號(hào)”與“神舟十一號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接,下列措施可行的是()圖1A使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接B使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接C飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速,加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接D飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速,減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接4.2016江蘇卷 如圖1所示,兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),用R、T、Ek、S分別表示衛(wèi)星的軌道半徑、周期、動(dòng)能、與地心連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積下列關(guān)系式正確的有()圖1ATATBBEkAEkBCSASBD.【答案】AD【解析】衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)其向心力由萬(wàn)有引力提供,若地球質(zhì)量為M,衛(wèi)星質(zhì)量為m,則有Gmm,由此可得v和T2,這里RARB,則vATB,而動(dòng)能Ekmv2,故EkARB,則SASB,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由開(kāi)普勒第三定律可知, 選項(xiàng)D正確5.2016全國(guó)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(diǎn)之間保持無(wú)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(lái)實(shí)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 h6.2016四川卷 國(guó)務(wù)院批復(fù),自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國(guó)航天日”.1970年4月24日我國(guó)首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號(hào),目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行,其軌道近地點(diǎn)高度約為440 km,遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2060 km;1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35786 km的地球同步軌道上設(shè)東方紅一號(hào)在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a1,東方紅二號(hào)的加速度為a2,固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3,則a1、a2、a3的大小關(guān)系為()圖1Aa2a1a3Ba3a2a1Ca3a1a2Da1a2a3【答案】D【解析】由于東方紅二號(hào)衛(wèi)星是同步衛(wèi)星,則其角速度和赤道上的物體角速度相等,可得:a2r,由于r2r3,則可以得出:a2a3;又由萬(wàn)有引力定律有:Gma,且r1r2,則得出a2a1a3Ba3a2a1Ca3a1a2 Da1a2a3【舉一反三】如圖3所示是某衛(wèi)星繞地飛行的三條軌道,其中軌道1是近地圓形軌道,軌道2和3是變軌后的橢圓軌道,它們相切于A點(diǎn)衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速率為v,加速度大小為a.下列說(shuō)法正確的是() 圖3A衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速率大于vB衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的加速度大于aC衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行的周期大于在軌道3上運(yùn)行的周期D衛(wèi)星在軌道2上具有的機(jī)械能大于在軌道3上具有的機(jī)械能【名師點(diǎn)睛】1高考考查特點(diǎn)(1)高考的命題角度為人造衛(wèi)星的運(yùn)行參數(shù),衛(wèi)星的變軌及變軌前后的速度、能量變化(2)解此類題的關(guān)鍵是掌握衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模型,離心(向心)運(yùn)動(dòng)的原因及萬(wàn)有引力做功的特點(diǎn)2解題常見(jiàn)誤區(qū)及提醒(1)對(duì)宇宙速度特別是第一宇宙速度不理解(2)對(duì)公式v不理解,誤認(rèn)為阻力做功速度減小半徑增大(3)誤認(rèn)為宇宙飛船處于完全失重狀態(tài)時(shí)不受重力作用(4)分析線速度(v)、角速度()、周期(T)與半徑R的關(guān)系時(shí),不能正確控制變量【錦囊妙計(jì),戰(zhàn)勝自我】 1人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析“1、2、3”2分析衛(wèi)星變軌應(yīng)注意的3個(gè)問(wèn)題(1)衛(wèi)星變軌時(shí)半徑的變化,根據(jù)萬(wàn)有引力和所需向心力的大小關(guān)系判斷;穩(wěn)定的新軌道上的運(yùn)行速度變化由v判斷(2)衛(wèi)星在不同軌道上運(yùn)行時(shí)機(jī)械能不同,軌道半徑越大,機(jī)械能越大(3)衛(wèi)星經(jīng)過(guò)不同軌道相交的同一點(diǎn)時(shí)加速度相等,外軌道的速度大于內(nèi)軌道的速度1關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,下列說(shuō)法符合史實(shí)的是()A開(kāi)普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律B開(kāi)普勒在天文觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C開(kāi)普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的原因D開(kāi)普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律【答案】B【解析】開(kāi)普勒在前人觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,與牛頓定律無(wú)聯(lián)系,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;開(kāi)普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,但沒(méi)有找出行星按照這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的原因,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律,選項(xiàng)D錯(cuò)誤2若月球車在地球表面的重力為G1,在月球表面的重力為G2.已知地球半徑為R1,月球半徑為R2,地球表面處的重力加速度為g,則() A月球車在月球表面的質(zhì)量為B地球的質(zhì)量與月球的質(zhì)量的比值為C月球表面處的重力加速度為D若月球車能繞地球和月球飛行,則月球車在地球表面飛行和在月球表面飛行的周期的比值為3.如圖6所示,一顆人造衛(wèi)星原來(lái)在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行,在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)下列說(shuō)法正確的是()圖6A不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行,衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同B不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行,衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同C衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同速度【答案】B【解析】在P點(diǎn),沿軌道1運(yùn)行時(shí),地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的引力大于人造衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力,即F引,沿軌道2運(yùn)行時(shí),地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的引力剛好能提供人造衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,即F引,故v1v2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在P點(diǎn),人造衛(wèi)星在軌道1和軌道2運(yùn)行時(shí),地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的引力相同,由牛頓第二定律可知,人造衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度相同,選項(xiàng)B正確;在軌道1的不同位置,地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星引力大小不同,故加速度也不同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在軌道2上不同位置速度方向不同,故速度不同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤4北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),該系統(tǒng)將由35顆衛(wèi)星組成,衛(wèi)星的軌道有三種:地球同步軌道、中地球軌道和傾斜軌道其中,同步軌道半徑大約是中軌道半徑的1.5倍,那么同步衛(wèi)星與中軌道衛(wèi)星的周期之比約為()A.B.2C. D.5地質(zhì)勘探發(fā)現(xiàn)某地區(qū)表面的重力加速度發(fā)生了較大的變化,懷疑地下有空腔區(qū)域進(jìn)一步探測(cè)發(fā)現(xiàn)在地面P點(diǎn)的正下方有一球形空腔區(qū)域儲(chǔ)藏有天然氣,如圖7所示假設(shè)該地區(qū)巖石均勻分布且密度為,天然氣的密度遠(yuǎn)小于,可忽略不計(jì)如果沒(méi)有該空腔,地球表面正常的重力加速度大小為g;由于空腔的存在,現(xiàn)測(cè)得P點(diǎn)處的重力加速度大小為kg(k1)已知引力常量為G,球形空腔的球心深度為d,則此球形空腔的體積是()圖7A. B.C. D.6利用探測(cè)器探測(cè)某行星,先讓探測(cè)器貼近該行星表面飛行,測(cè)得探測(cè)器做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T1,然后調(diào)節(jié)探測(cè)器離行星表面的高度,當(dāng)離行星表面高度為h時(shí),探測(cè)器做圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)行一周的時(shí)間為T2.已知引力常量為G,則下列判斷正確的是 ()A可求出該行星的質(zhì)量B可求出該行星的密度C可求出探測(cè)器貼近行星表面飛行時(shí),行星對(duì)它的引力D可求出該行星的第一宇宙速度【答案】ABD【解析】由開(kāi)普勒第三定律得,可求得行星的半徑R,由Gm2R可求得行星的質(zhì)量M,A正確;由可求得行星的密度,B正確;由FG可知,由于探測(cè)器的質(zhì)量未知,無(wú)法求行星對(duì)探測(cè)器的引力,C錯(cuò)誤;由Gm可求出該行星的第一宇宙速度,D正確7 “天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器與“神舟十號(hào)”飛船自動(dòng)交會(huì)對(duì)接前的示意圖如圖8所示,圓形軌道為“天宮一號(hào)”運(yùn)行軌道,圓形軌道為“神舟十號(hào)”運(yùn)行軌道此后“神舟十號(hào)”要進(jìn)行多次變軌,才能實(shí)現(xiàn)與“天宮一號(hào)”的交會(huì)對(duì)接,則() 圖8A“天宮一號(hào)”的運(yùn)行速率小于“神舟十號(hào)”在軌道上的運(yùn)行速率B“神舟十號(hào)”變軌后比變軌前高度增加,機(jī)械能減少C“神舟十號(hào)”可以通過(guò)減速而使軌道半徑變大D“天宮一號(hào)”和“神舟十號(hào)”對(duì)接瞬間的向心加速度大小相等8已知地球自轉(zhuǎn)周期為T0,有一顆與同步衛(wèi)星在同一軌道平面的低軌道衛(wèi)星,自西向東繞地球運(yùn)行,其運(yùn)行半徑為同步軌道半徑的四分之一,該衛(wèi)星兩次在同一城市的正上方出現(xiàn)的時(shí)間間隔可能是()A. B.C. D.【答案】CD【解析】設(shè)地球的質(zhì)量為M,衛(wèi)星的質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)周期為T,因?yàn)樾l(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)有引力提供,有:解得:T2.同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,即為T0.已知該人造衛(wèi)星的運(yùn)行半徑為同步衛(wèi)星軌道半徑的四分之一,所以該人造衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的周期之比是:,解得:TT0.設(shè)衛(wèi)星至少每隔t時(shí)間才在同一地點(diǎn)的正上方出現(xiàn)一次,根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)角速度與所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角的關(guān)系t得:t2nt,解得t,當(dāng)n1時(shí)t,n3時(shí)t,故A、B錯(cuò)誤,C、D正確9神舟十號(hào)載人飛船進(jìn)入近地點(diǎn)距地心為r1、遠(yuǎn)地點(diǎn)距地心為r2的橢圓軌道正常運(yùn)行已知地球質(zhì)量為M,引力常量為G,地球表面處的重力加速度為g,飛船在近地點(diǎn)的速度為v1,飛船的質(zhì)量為m.若取距地球無(wú)窮遠(yuǎn)處為引力勢(shì)能零點(diǎn),則距地心為r、質(zhì)量為m的物體的引力勢(shì)能表達(dá)式為Ep,求:(1)地球的半徑;(2)飛船在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度. 【解析】(1)設(shè)地球表面有質(zhì)量為m的物體,則Gmg解得地球的半徑:R.【答案】(1)(2)10利用萬(wàn)有引力定律可以測(cè)量天體的質(zhì)量(1)測(cè)地球的質(zhì)量英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許,在實(shí)驗(yàn)室里巧妙地利用扭秤裝置,比較精確地測(cè)量出了引力常量的數(shù)值,他把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱量地球的質(zhì)量”已知地球表面重力加速度為g,地球半徑為R,引力常量為G.若忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,求地球的質(zhì)量(2)測(cè)“雙星系統(tǒng)”的總質(zhì)量所謂“雙星系統(tǒng)”,是指在相互間引力的作用下,繞連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)星球A和B,如圖9所示已知A、B間距離為L(zhǎng),A、B繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期均為T,引力常量為G,求A、B的總質(zhì)量(3)測(cè)月球的質(zhì)量若忽略其他星球的影響,可以將月球和地球看成“雙星系統(tǒng)”已知月球的公轉(zhuǎn)周期為T1,月球、地球球心間的距離為L(zhǎng)1.你還可以利用(1)、(2)中提供的信息,求月球的質(zhì)量圖9【解析】(1)設(shè)地球的質(zhì)量為M,地球表面某物體質(zhì)量為m,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響mg解得M.【答案】(1)(2) (3)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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