高考物理二輪復習專題萬有引力定律與航天測

1、專題05 萬有引力定律與航天【滿分：110分 時間：90分鐘】一、選擇題（本大題共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個選項中， 18題只有一項符合題目要求； 912題有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。）1地球和木星繞太陽運行的軌道都可以看作是圓形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 B. 0.44C. 2.3 D. 5.2【答案】B【解析】由得： ，所以有： ，B正確；ACD錯誤；故選B。22016年8月16日，墨子號量子科學實驗衛(wèi)星成功發(fā)射升空，這標志著我國空間科學研究又邁

2、出重要一步。已知衛(wèi)星在距地球表面高度為h的圓形軌道上運動，運行周期為T，引力常量為G，地球半徑為R，則地球的質量可表示為（ ）A. B. C. D. 【答案】B32016年10月19日，天宮二號空間實驗室與神舟十一號載人飛船在距地面393公里的軌道高度交會對接成功。由此消息對比神舟十一號與地球同步衛(wèi)星的認識，正確的是（ ）A. 神舟十一號載人飛船中宇航員沒有受到力的作用B. 神舟十一號載人飛船的周期為24小時C. 神舟十一號載人飛船的周期小于同步衛(wèi)星的周期D. 神舟十一號載人飛船中天平可以正常使用【答案】C點睛：解決本題的關鍵是理解宇宙員處于完全失重狀態(tài)，靠地球的萬有引力提供向心力，做圓周運動

3、；明確飛船上所有天體均做勻速圓周運動4“天舟一號”貨運飛船2017年4月20日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空，與“天宮二號”空間實驗室對接前，“天舟一號”在距地面約380km的圓軌道上飛行，已知地球距地面衛(wèi)星的高度約為36000km，則“天舟一號”（）A. 線速度小于地球同步衛(wèi)星的線速度B. 線速度大于第一宇宙速度C. 向心加速度小于地球同步衛(wèi)星加速度D. 周期小于地球自轉周期【答案】D【解析】A. “天舟一號”的軌道半徑比地球同步衛(wèi)星的小，由開普勒第二定律知其線速度大于同步衛(wèi)星的線速度。故A錯誤；B. 第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動最大的運行速度，“天舟一號”的線速度小于第一宇宙速度

4、。故B錯誤；C. 萬有引力等于向心力，則向心加速度知，“天舟一號”的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星的向心加速度，C錯誤；D. 萬有引力等于向心力，得,“天舟一號”的周期小于同步衛(wèi)星的周期，而同步衛(wèi)星的周期等于地球的自轉周期，D正確。5 “天舟一號”貨運飛船于2017年4月20日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空，與“天宮二號”空間實驗室對接前，“天舟一號”在距離地面約380km的圓軌道上飛行，已知地球同步衛(wèi)星距地面的高度約為36000km，則“天舟一號”（ ）A. 線速度小于地球同步衛(wèi)星的線速度B. 線速度小于第一宇宙速度C. 向心加速度小于地球同步衛(wèi)星加速度D. 周期大于地球自轉周期【答案】B【點睛

5、】根據(jù)衛(wèi)星的速度公式，向心加速度公式，周期公式，進行分析；第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動最大的運行速度。6有一質量為M、半徑為R、密度均勻的球體，在距離球心O為2R的地方有一質量為m的質點，現(xiàn)在從M中挖去一半徑為的球體（如圖），然后又在挖空部分填滿另外一種密度為原來2倍的物質，如圖所示。則填充后的實心球體對m的萬有引力為（ ） A. B. C. D. 【答案】A點睛：由題意可知，在小球內部挖去直徑為R的球體，其半徑為R/2，計算出挖去部分對質點的引力，再計算出填充部分對質點的引力，用原來整個大球對質點的引力減去挖去部分對質點的引力，加上填充部分對質點的引力即可。7“嫦娥五號”作為我國登

6、月計劃中第三期工程的“主打星”，將于2017年左右在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，登月后又從月球起飛，并以“跳躍式返回技術”成功返回地面,完成探月工程的重大跨越帶回月球樣品。“跳躍式返回技術”是指航天器在關閉發(fā)動機后進入大氣層，依靠大氣升力再次沖出大氣層，降低速度后再進入大氣層。如圖所示，虛線為大氣層的邊界。已知地球半徑為R,d點距地心距離為r，地球表面重力加速度為g。則下列說法正確的是（ ） A. “嫦娥五號”在b點處于完全失重狀B. “嫦娥五號”在d點的加速度大小等于C. “嫦娥五號”在a點和c點的速率相等D. “嫦娥五號”在c點和e點的速率相等【答案】D82017年4月中下旬“天舟一號”貨運

7、飛船將擇機發(fā)射，并與“天宮二號”空間實驗室交會對接、實施推進劑在軌補加、開展空間科學實驗和技術試驗等功能。若對接前它們都繞地球做勻速圓周運動，且“天舟一號”處于低軌道，“天宮二號”空間實驗室處于高軌道，如圖所示，則（ ）A. “天舟一號”在地面上的發(fā)射速度不會超過7.9km/sB. 為了順利實現(xiàn)對接，“天舟一號”在圖示軌道需要點火減速C. 對接成功后，“天舟一號”的動能減小，機械能增大D. 對接后，由于“天宮二號”的質量增大，其軌道降低【答案】C9如圖所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進入橢圓軌道，然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進入地球同步軌道，則（ ）A. 該衛(wèi)星在P點的速度大于

8、，且小于B. 該衛(wèi)星的發(fā)射速度大于C. 衛(wèi)星在軌道上任何一點的速度都比軌道上任何一點的速度大D. 衛(wèi)星在Q點加速由軌道進入軌道，故軌道在Q點的速度大于軌道在Q點的速度【答案】ABD【解析】試題分析：第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度，也是在地面附近發(fā)射人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，根據(jù)離心運動的條件可知，則該衛(wèi)星在P點的速度大于，而同步衛(wèi)星仍繞地球做勻速圓周運動，故在P點的速度小于故AB正確在軌道上的Q點速度較小，萬有引力大于所需要的向心力，會做近心運動，要想進入圓軌道，需加速，使萬有引力等于所需要的向心力所以在軌道I經(jīng)過Q點的速度小于在軌道上經(jīng)過Q點時的速度，故C錯誤，D正確.故選A

9、BD.10在未來的“星際穿越”中，某航天員降落在一顆不知名的行星表面上. 該航天員從高h=L處以初速度v0水平拋出一個小球，小球落到星球表面時，與拋出點的距離是，已知該星球的半徑為R，引力常量為G，則下列說法正確的是A. 該星球的質量B. 該星球的質量C. 該星球的第一宇宙速度D. 該星球的第一宇宙速度【答案】AC11嫦娥五號探測器由中國航天科技集團公司五院研制，將在2017年12月前后發(fā)射，實現(xiàn)軟著陸以及采樣返回。設想嫦娥五號探測器完成了對月球的考察任務后，由月球表面回到繞月球做圓周運動。已知月球表面的重力加速度為g，月球半徑為R，軌道艙到月球中心的距離為R，引力常量為G，那么，由以上條件可

10、求出的物理量是( )A. 嫦娥五號探測器繞月球做圓周運動的速度 B. 嫦娥五號探測器繞月球做圓周運動的周期C. 月球的第一宇宙速度 D. 月球的質量【答案】CD【解析】探測器在月球表面受到的重力等于月球對它的萬有引力，則有，可得月球的質量，可求出月球的質量，故D正確；設月球的第一宇宙速度為，則有，得，可求出月球的第一宇宙速度，故C正確； 嫦娥五號探測器繞月球做圓周運動，由萬有引力提供向心力，有，由于月球做圓周運動的半徑未知，無法求出嫦娥五號探測器繞月球做圓周運動的速度和嫦娥五號探測器繞月球做圓周運動的周期，故AB錯誤；故選CD。12萬有引力作用下的物體具有引力勢能,取無窮遠處引力勢能為零,物體

11、距星球球心距離為r時的引力勢能為 (G為引力常量,M、m分別為星球和物體的質量),在一半徑為R的星球上,一物體從星球表面某高度處自由下落(不計空氣阻力),自開始下落計時,得到物體在星球表面下落高度H隨時間t變化的圖象如圖所示,則()A. 在該星球表面上以的初速度水平拋出一物體,物體將不再落回星球表面B. 在該星球表面上以的初速度水平拋出一物體,物體將不再落回星球表面C. 在該星球表面上以的初速度豎直上拋一物體,物體將不再落回星球表面D. 在該星球表面上以的初速度豎直上拋一物體,物體將不再落回星球表面【答案】ABD由將代入得,故C錯誤，D正確。 點晴：解決本題的關鍵理解水平拋和豎直拋出物體后不再

12、落回星球表面的意義即分別為成為星球的衛(wèi)星和脫離星球的引力。二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分）13（10分） 一航天儀器在地面上重為，被宇航員帶到月球表面上時重為。已知月球半徑為R，引力常公為G，地球表面的重力加速度大小為，求:(1)月球的密度;(2)月球的第一宇宙速度.【答案】 【點睛】萬有引力定律的兩個重要理論：1.圍繞星球做勻速圓周運動的物體，其向心力由萬有引力提供；2.在星球表面上忽略星球自轉的影響，則可認為萬有引力等于重力。14（10分）由于地球的自轉，物體在地球上不同緯度處隨地球自轉所需向心力的大小不同，因此同一個物體在地球上

13、不同緯度處重力大小也不同，在地球赤道上的物體受到的重力與其在地球兩極點受到的重力大小之比約為299：300，因此我們通常忽略兩者的差異，可認為兩者相等而有些星球，卻不能忽略假如某星球因為自轉的原因，一物體在赤道上的重力與其在該星球兩極點受到的重力大小之比為7：8，已知該星球的半徑為R，求：（1）繞該星球運動的同步衛(wèi)星的軌道半徑r；（2）若已知該星球赤道上的重力加速度大小為g，萬有引力常量為G，則該星球的密度【答案】（1）2R；（2）點睛：本題要知道物體在星球兩極時，萬有引力等于重力，物體在星球赤道上隨星球自轉時，向心力由萬有引力的一個分力提供，另一個分力就是重力，有關系： ，這兩個關系是解題的關鍵。15（15分）某星球的半徑是地球半徑的，質量是地球質量的，中國的一輛星球車，高h=1.6 m，在該星球表面以加速度a=2 m/s2勻加速直線行駛，當速度為2 m/s時突然車頂?shù)粝乱粋€質量為m的物體，試求(地球地面重力加速度g=10 m/s2)（1）當物體落地時，物體與小車的距離；（2）如果物體與地面的動摩擦因數(shù)為0.1，那么當物體停下來時與小車的距離(物體落地時豎直速度由于碰撞而損失)【答案】（1）0.16 m（2）2.96 m16（15分）一顆在赤