2020版高考物理一輪復(fù)習(xí)第四章課時作業(yè)15萬有引力與航天（二）新人教版.docx

課時作業(yè)15萬有引力與航天(二)時間：45分鐘12017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(C)A周期變大 B速率變大C動能變大 D向心加速度變大解析：天宮二號單獨運行時的軌道半徑與組合體運行的軌道半徑相同由Gmr可得T2，可見周期與m無關(guān)，周期不變，A項錯誤由Gm得v，可知速率v與m無關(guān)，故速率不變，B項錯誤組合體質(zhì)量m1m2天宮二號質(zhì)量m1，則動能變大，C項正確由ma得a，可知向心加速度與m無關(guān)，故不變，D項錯誤2(多選)荷蘭某研究所推出了2023年讓志愿者登陸火星、建立人類聚居地的計劃登陸火星需經(jīng)歷如圖所示的變軌過程，已知引力常量為G，則下列說法正確的是(ACD)A飛船在軌道上運動時，運行的周期TTTB飛船在軌道上的機械能大于在軌道上的機械能C飛船在P點從軌道變軌到軌道，需要在P點朝速度方向噴氣D若軌道貼近火星表面，已知飛船在軌道上運動的角速度，可以推知火星的密度解析：根據(jù)開普勒第三定律可知，飛船在軌道上運動時，運行的周期TTT，選項A正確；飛船在P點從軌道變軌到軌道，需要在P點朝速度方向噴氣，從而使飛船減速到達軌道，則飛船在軌道上的機械能小于在軌道上的機械能，選項B錯誤，C正確；根據(jù)Gm2R以及MR3，解得，已知飛船在軌道上運動的角速度，可以推知火星的密度，選項D正確故選A、C、D.3如圖所示，a、b、c、d為四顆地球衛(wèi)星，a靜止在地球赤道表面還未發(fā)射，b是近地軌道衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星若b、c、d的運動均可看成勻速圓周運動，下列說法正確的是(A)Aa的向心加速度小于a所在處的重力加速度B在相同時間內(nèi)b、c、d轉(zhuǎn)過的弧長相等Cc在4小時內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角為Dd的運動周期可能為20小時解析：靜止在地球表面還沒有發(fā)射的衛(wèi)星，萬有引力與支持力的合力提供其隨地球自轉(zhuǎn)的向心力，即FNma0，而mg，所以a的向心加速度小于a所在處的重力加速度，選項A正確；由Gm可得線速度與半徑的關(guān)系v，由于b衛(wèi)星的軌道半徑最小，其線速度最大，d衛(wèi)星的軌道半徑最大，其線速度最小，所以在相同時間內(nèi)b衛(wèi)星轉(zhuǎn)過的弧長最長，d衛(wèi)星轉(zhuǎn)過的弧長最短，選項B錯誤；地球同步衛(wèi)星c運動周期為24小時，在4小時內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角為，選項C錯誤；高空探測衛(wèi)星的軌道半徑大于同步衛(wèi)星的軌道半徑，根據(jù)開普勒第三定律，其運動周期一定大于24小時，選項D錯誤42017年9月25日至9月28日期間，微信啟動新界面，其畫面視角從人類起源的非洲(左)變成華夏大地中國(右)新照片由我國新一代靜止軌道衛(wèi)星“風(fēng)云四號”拍攝，見證著科學(xué)家15年的辛苦和努力下列說法正確的是(B)A“風(fēng)云四號”可能經(jīng)過無錫正上空B“風(fēng)云四號”的向心加速度大于月球的向心加速度C與“風(fēng)云四號”同軌道的衛(wèi)星運動的動能都相等D“風(fēng)云四號”的運行速度大于7.9 km/s解析：由題可知，“風(fēng)云四號”衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，而同步衛(wèi)星只能在赤道正上空，且高度保持不變，故A錯誤；根據(jù)Gman，得an，其中G為引力常量，M為地球質(zhì)量，r為軌道半徑，因“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的軌道半徑小于月球的軌道半徑，故“風(fēng)云四號”的向心加速度大于月球的向心加速度，故B正確；與“風(fēng)云四號”同軌道的衛(wèi)星都是同步衛(wèi)星，故線速度一定相同，但不知道各個衛(wèi)星的質(zhì)量是否相等，根據(jù)Ekmv2知動能不一定相等，故C錯誤；7.9 km/s是衛(wèi)星圍繞地球表面運行的最大線速度，它的軌道半徑等于地球半徑，而“風(fēng)云四號”的軌道半徑大于地球半徑，根據(jù)v可知，其線速度小于7.9 km/s，故D錯誤52018年2月12日我國以“一箭雙星”方式成功發(fā)射“北斗三號工程”的兩顆組網(wǎng)衛(wèi)星已知某北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在離地高度21 500 km的圓形軌道上運行，地球同步衛(wèi)星離地的高度約為36 000 km.下列說法正確的是(B)A此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星繞地球運動的周期大于24小時B此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的角速度大于地球同步衛(wèi)星的角速度C此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的線速度小于地球同步衛(wèi)星的線速度D此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的加速度小于地球同步衛(wèi)星的加速度解析：根據(jù)題意可知北斗衛(wèi)星的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，所以根據(jù)公式Gmr可得T2可知半徑越大，周期越大，所以北斗的周期小于同步衛(wèi)星周期，即北斗導(dǎo)航衛(wèi)星繞地球運動的周期小于24小時，選項A錯誤；根據(jù)公式Gm2r可得，軌道半徑越大，角速度越小，所以北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的角速度大于地球同步衛(wèi)星的角速度，選項B正確；根據(jù)公式Gm可得v，可知軌道半徑越大，線速度越小，所以北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的線速度大于地球同步衛(wèi)星的線速度，選項C錯誤；根據(jù)公式Gma可得a，軌道半徑越大，向心加速度越小，故此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的加速度大于地球同步衛(wèi)星的加速度，選項D錯誤6(多選)如圖所示，圓a和橢圓b是位于地球赤道平面上的衛(wèi)星軌道，其中圓a是地球同步軌道現(xiàn)在有A、B兩顆衛(wèi)星分別位于a、b軌道運行，但運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相反，已知A、B的運行周期分別為T1、T2，地球自轉(zhuǎn)周期為T0，P為軌道b的近地點則下列說法正確的是(BC)A衛(wèi)星A是地球同步衛(wèi)星B衛(wèi)星B在P點時動能最大CT0T1DT1T2，選項D錯誤7“北斗”衛(wèi)星定位系統(tǒng)是中國自主研發(fā)，利用地球同步衛(wèi)星為用戶提供全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng).2017年11月5日，兩顆北斗三號全球組網(wǎng)衛(wèi)星1號和2號在西昌“一箭雙星”發(fā)射升空，其中的1號衛(wèi)星軌道距離地面高度為h.把地球看作質(zhì)量分布均勻的球體，已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度大小為g，引力常量為G.(1)求1號衛(wèi)星繞地球的線速度v的大??；(2)求1號衛(wèi)星繞地球運行周期T.解析：(1)設(shè)1號衛(wèi)星繞地球的線速度是v由Gm解得v(2)設(shè)1號衛(wèi)星周期為T，萬有引力提供向心力，由牛頓第二定律可得Gm2(Rh)解得T2(Rh)答案：(1)(2)2(Rh)8(2018天津卷)(多選)2018年2月2日，我國成功將電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“張衡一號”發(fā)射升空，標志我國成為世界上少數(shù)擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之一通過觀測可以得到衛(wèi)星繞地球運動的周期，并已知地球的半徑和地球表面處的重力加速度若將衛(wèi)星繞地球的運動看作是勻速圓周運動，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計算出衛(wèi)星的(CD)A密度 B向心力的大小C離地高度 D線速度的大小解析：本題考查萬有引力定律的應(yīng)用，靈活掌握衛(wèi)星向心加速度的不同表達式是解題關(guān)鍵萬有引力提供衛(wèi)星圓周運動的向心力，則有Gmamm(Rh)，其中GMgR2，可以求得衛(wèi)星離地面的高度h和衛(wèi)星線速度v；由于不知道衛(wèi)星的質(zhì)量m，無法求出衛(wèi)星所受向心力和衛(wèi)星的密度故選項A、B錯誤，選項C、D正確9(2019江蘇省淮安、宿遷聯(lián)考)(多選)2017年4月，我國第一艘貨運飛船天舟一號順利升空，隨后與天宮二號交會對接假設(shè)天舟一號從B點發(fā)射經(jīng)過橢圓軌道運動到天宮二號的圓軌道上完成交會，如圖所示已知天宮二號的軌道半徑為r，天舟一號沿橢圓軌道運動的周期為T，A、B兩點分別為橢圓軌道的遠地點和近地點，地球半徑為R，引力常量為G.則(AC)A天宮二號的運行速度小于7.9 km/sB天舟一號的發(fā)射速度大于11.2 km/sC根據(jù)題中信息可以求出地球的質(zhì)量D天舟一號在A點的速度大于天宮二號的運行速度解析：7.9 km/s是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，衛(wèi)星越高，線速度越小，則天宮二號的運行速度小于7.9 km/s，選項A正確；11.2 km/s是第二宇宙速度，是衛(wèi)星脫離地球引力的最小速度，則天舟一號的發(fā)射速度小于11.2 km/s，選項B錯誤；根據(jù)開普勒第三定律知，為常數(shù)，已知天宮二號的軌道半徑r，天舟一號的周期T以及半長軸(rR)，可求出天宮二號的周期T1，再根據(jù)Gmr可求解地球的質(zhì)量，選項C正確；天舟一號在A點加速才能進入天宮二號所在的軌道，則天舟一號在A點的速度小于天宮二號的運行速度，選項D錯誤；故選AC.10(2019河南鄭州一模)(多選)2016年8月，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空如圖所示為“墨子號”衛(wèi)星在距離地球表面500 km高的軌道上實現(xiàn)兩地通信的示意圖若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，則下列說法正確的是(BD)A工作時，兩地發(fā)射和接收信號的雷達方向一直是固定的B衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的速度小于7.9 km/sC可以估算出“墨子號”衛(wèi)星所受到的萬有引力大小D可以估算出地球的平均密度解析：由于地球自轉(zhuǎn)的周期和“墨子號”的周期不同，轉(zhuǎn)動的角速度不同，所以工作時，兩地發(fā)射和接收信號的雷達方向不是固定的，故A錯誤.7.9 km/s是衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大環(huán)繞速度，則該衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的速度小于7.9 km/s，故B正確由于“墨子號”衛(wèi)星的質(zhì)量未知，則無法計算“墨子號”所受到的萬有引力大小，故C錯誤由mg可求出地球的質(zhì)量，已知地球半徑可求出其體積，進而可以求地球的密度，故D正確11(多選)如圖所示，飛行器P繞某星球做勻速圓周運動，星球相對飛行器的張角為.下列說法正確的是(AC)A軌道半徑越大，周期越長B軌道半徑越大，速度越大C若測得周期和張角，可得到星球的平均密度D若測得周期和軌道半徑，可得到星球的平均密度解析：萬有引力提供向心力GmR，可得T2，軌道半徑越大，周期越長，A項正確；萬有引力提供向心力Gm，可得v，軌道半徑越大，速度越小，B項錯誤；如果測出周期，則有M，如果再知道張角，則能通過幾何關(guān)系求得該星球半徑為rRsin，從而求出星球的體積Vr3R33，兩者結(jié)合可求得星球的平均密度，C項正確；而D項中由軌道半徑無法求得星球半徑，故不能得到星球的平均密度，D項錯誤12(2019江西紅色七校聯(lián)考)兩個天體(包括人造天體)間存在萬有引力，并具有由相對位置決定的引力勢能如果兩個天體的質(zhì)量分別為m1和m2，當它們相距無窮遠時勢能為零，則它們距離為r時，引力勢能為EpG.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時一般是把它先送入較低的圓形軌道，如圖中軌道，再經(jīng)過兩次“點火”，即先在圖中a點處啟動發(fā)動機，向后噴出高壓氣體，衛(wèi)星得到加速，進入圖中的橢圓軌道，在軌道的遠地點b處第二次“點火”，衛(wèi)星再次被加速，此后，沿圖中的圓形軌道(即同步軌道)運動設(shè)某同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，地球半徑為R，軌道距地面非常近，軌道距地面的距離近似為6R，地面處的重力加速度為g，并且每次點火經(jīng)歷