高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 4 萬有引力定律及其應(yīng)用考點(diǎn)規(guī)范練(2021年最新整理)

1、2018屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 4 萬有引力定律及其應(yīng)用考點(diǎn)規(guī)范練2018屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 4 萬有引力定律及其應(yīng)用考點(diǎn)規(guī)范練 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（2018屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 4 萬有引力定律及其應(yīng)用考點(diǎn)規(guī)范練）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時(shí)也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺得對(duì)

2、您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績進(jìn)步，以下為2018屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 4 萬有引力定律及其應(yīng)用考點(diǎn)規(guī)范練的全部內(nèi)容。8萬有引力定律及其應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題1.關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律的建立過程,下列說法正確的是()a.第谷通過整理大量的天文觀測數(shù)據(jù)得到行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律b.開普勒指出，地球繞太陽運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿絹碜蕴柕囊。牛頓通過比較月球公轉(zhuǎn)的向心加速度和地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度,對(duì)萬有引力定律進(jìn)行了“月地檢驗(yàn)”d。卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室里通過幾個(gè)鉛球之間萬有引力的測量,得出了引力常量的數(shù)值解析開普勒對(duì)天體的運(yùn)行做了多年的研究,最終

3、得出了行星運(yùn)行三大定律，故a錯(cuò)誤;牛頓認(rèn)為行星繞太陽運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿教柕囊ψ饔?，引力大小與行星到太陽的距離的二次方成反比,故b錯(cuò)誤;牛頓通過比較月球公轉(zhuǎn)的周期，根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力，對(duì)萬有引力定律進(jìn)行了“月地檢驗(yàn)”，故c錯(cuò)誤；牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律之后，第一次通過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確地測出萬有引力常量的科學(xué)家是卡文迪許，故d正確。答案d2.靜止在地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是(）a。物體受到的萬有引力和支持力的合力總是指向地心b。物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等c。物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度等于重力加速度d。物體對(duì)地面壓力的方向與萬有引力的方向總是相同解析物體受到的萬

4、有引力和支持力的合力提供物體隨地球運(yùn)動(dòng)的向心力，指向物體隨地球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道的圓心，不一定是地心，所以a錯(cuò);物體隨地球自轉(zhuǎn),所以周期一定等于地球自轉(zhuǎn)周期,b對(duì);圓周運(yùn)動(dòng)的加速度和重力加速度只有在赤道上時(shí)方向相同,所以c錯(cuò);物體受到的萬有引力和物體對(duì)地面的壓力只有在南北極和赤道上方向相同，所以d錯(cuò)。答案b3.（2016湖南十三校聯(lián)考）據(jù)報(bào)道，科學(xué)家們在距離地球20萬光年外發(fā)現(xiàn)了首顆系外“宜居”行星。假設(shè)該行星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍，半徑約為地球半徑的2倍，那么,一個(gè)在地球表面最多能舉起64 kg物體的人在這個(gè)行星表面能舉起的物體最大質(zhì)量為(地球表面重力加速度g取10 m/s2）（） a。4

5、0 kgb。50 kgc.60 kgd。30 kg解析由mg=gmmr2得g=gmr2則g行g(shù)地=m行r地2m地r行2又m行=6。4m地，r行=2r地故g行g(shù)地=1。6根據(jù)f舉=m0g地=m0g行得m0=g地g行m0=40 kg,故選a。答案a4。若在某行星和地球上相對(duì)于各自的水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體,它們在水平方向運(yùn)動(dòng)的距離之比為27。已知該行星質(zhì)量約為地球的7倍,地球的半徑為r。由此可知，該行星的半徑約為（)a。12rb.72rc.2rd。72r導(dǎo)學(xué)號(hào)17420127解析平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),即x=v0t，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),即h=12gt2，

6、所以x=v02hg，兩種情況下,拋出的速度相同,高度相同,所以g行g(shù)地=74，根據(jù)公式gmmr2=mg可得g=gmr2,故g行g(shù)地=m行r行2m地r地2=74，解得r行=2r,故c正確。答案c5。過去幾千年來，人類對(duì)行星的認(rèn)識(shí)與研究僅限于太陽系內(nèi),行星“51 peg b”的發(fā)現(xiàn)拉開了研究太陽系外行星的序幕.“51 peg b繞其中心恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期約為4天,軌道半徑約為地球繞太陽運(yùn)動(dòng)半徑的120。則該中心恒星與太陽的質(zhì)量比約為()a。110b.1c。5d.10解析行星繞中心恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),萬有引力提供向心力，由萬有引力提供向心力得gmmr2=m42t2r，則m1m2=r1r23t2

7、t12=1203365421,選項(xiàng)b正確。答案b6。(2016湖南十三校聯(lián)考)為了測量某行星的質(zhì)量和半徑，宇航員記錄了登陸艙在該行星表面做圓周運(yùn)動(dòng)的周期t；登陸艙在行星表面著陸后,宇航員又用彈簧測力計(jì)稱量一質(zhì)量為m 的砝碼，讀數(shù)為f.已知引力常量為g。則下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是（）a。該行量的質(zhì)量為f3t4164gm3b.該行星的半徑為42ft2mc.該行星的密度為3gt2d.該行星的第一宇宙速度為ft2m導(dǎo)學(xué)號(hào)17420128解析據(jù)f=mg0=m42t2r,得r=ft242m,b選項(xiàng)符合題意;由gmmr2=m42t2r，得m=42r3gt2,又r=ft242m,則m=f3t4164gm3，a不符合題

8、意；密度=mv=3gt2,c不符合題意；第一宇宙速度v=g0r=ft2m,d正確。故選b。答案b7.（2016陜西延安模擬）假設(shè)地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體，已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0，在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為t，引力常量為g。則地球的密度為（)a.3(g0-g)g0gt2b.3g0gt2(g0-g)c。3gt2d.3g0ggt2導(dǎo)學(xué)號(hào)17420129解析在地球兩極萬有引力等于重力，即mg0=gmmr2,由此可得地球質(zhì)量m=g0r2g。在赤道處萬有引力與支持力的合力提供向心力，由牛頓第二定律得gmmr2-mg=m42t2r，而密度公式=mv，=g0r2g43r3=3g0

9、gt2(g0-g)，故b正確.答案b8。雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下,分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)在演化過程中,兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化.若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為t,經(jīng)過一段時(shí)間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍,兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍,則此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的周期為()a.n3k2tb。n3ktc.n2ktd。nkt導(dǎo)學(xué)號(hào)17420130解析設(shè)兩恒星中一個(gè)恒星的質(zhì)量為m,圍繞其連線上的某一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，兩星總質(zhì)量為m,兩星之間的距離為r,由gm(m-m)r2=mr42t2,gm(m-m)r2=(mm）（r-

10、r)42t2,聯(lián)立解得t=2r3gm.經(jīng)過一段時(shí)間演化后,兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍,兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍,則此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的周期為t=2(nr)3g(km)=n3kt。選項(xiàng)b正確.答案b二、多項(xiàng)選擇題9.神舟11號(hào)宇宙飛船圓滿完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后,在a點(diǎn)從圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道,b為軌道上的一點(diǎn),如圖所示。關(guān)于神舟11號(hào)宇宙飛船的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的有(）a。在軌道上經(jīng)過a的速度小于經(jīng)過b的速度b.在軌道上經(jīng)過a的動(dòng)能小于在軌道上經(jīng)過a的動(dòng)能c。在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期d.在軌道上經(jīng)過a的加速度小于在軌道上經(jīng)過a的加速度導(dǎo)學(xué)號(hào)17420131解析根據(jù)開普勒第二定律,近地點(diǎn)的速

11、度大于遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度，a正確;由軌道變到軌道要減速，所以b正確；根據(jù)開普勒第三定律r3t2=k,因?yàn)閞2r1,所以t2t1，c正確;根據(jù)an=gmr2，可知加速度應(yīng)不變，d錯(cuò)誤。答案abc10.如圖所示，兩星球相距為l,質(zhì)量之比為mamb=19，兩星球半徑遠(yuǎn)小于l。沿a、b連線從星球a向b以某一初速度發(fā)射一探測器,只考慮星球a、b對(duì)探測器的作用。下列說法正確的是（）a。探測器的速度一直減小b。探測器在距星球a為l4處加速度為零c.若探測器能到達(dá)星球b，其速度可能恰好為零d。若探測器能到達(dá)星球b,其速度一定大于發(fā)射時(shí)的初速度導(dǎo)學(xué)號(hào)17420131解析設(shè)探測器距星球a的距離為x時(shí)，兩星球?qū)μ綔y器的引

12、力相等，即gmamx2=gmbm(l-x)2，解得x=14l，根據(jù)牛頓第二定律可得，此時(shí)探測器的加速度為零,選項(xiàng)b正確；探測器先減速后加速,故選項(xiàng)a、c錯(cuò)誤,選項(xiàng)d正確。答案bd11.天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆恒星稱為雙星,雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍。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(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng),周期為t,兩顆恒星的質(zhì)量不相等,它們之間的距離為r。引力常量為g。關(guān)于雙星系統(tǒng)下列說法正確的是()a。兩顆恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑均為r2b.兩顆恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相等c。雙星中質(zhì)量較大的恒星線速度大d。這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量為42r3gt2解析設(shè)這

13、兩顆恒星的質(zhì)量分別為m1、m2,做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為r1、r2，雙星屬于共軸轉(zhuǎn)動(dòng),角速度相同，選項(xiàng)b正確;兩顆恒星都是由它們之間的萬有引力提供向心力,則m12r1=m22r2,且r1+r2=r,解得r1=m2m1+m2r,r2=m1m1+m2r,由于兩顆恒星的質(zhì)量不相等，則r1r2,r2r2，選項(xiàng)a錯(cuò)誤;由m12r1=m22r2和v=r可知,質(zhì)量較大的恒星其軌道半徑小,線速度也小，選項(xiàng)c錯(cuò)誤;根據(jù)gm1m2r2=m142t2r1，且r1=m2m1+m2r，解得m1+m2=42r3gt2,選項(xiàng)d正確。答案bd三、計(jì)算題12。（2016北京海淀模擬)萬有引力定律揭示了天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律與地上物體運(yùn)動(dòng)規(guī)

14、律具有內(nèi)在的一致性.(1)在用彈簧測力計(jì)測量一個(gè)相對(duì)地球靜止小物體的重力時(shí),測量位置的不同結(jié)果可能會(huì)有不同。已知地球質(zhì)量為m,自轉(zhuǎn)周期為t，引力常量為g.將地球看作是半徑為r、質(zhì)量均勻分布的球體,不考慮空氣的影響。設(shè)在地球北極地面測量時(shí),彈簧測力計(jì)的計(jì)數(shù)是f0.若在北極上空高于地面h處測量，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為f1,試寫出f1f0的表達(dá)式，并就h=1。0%r的情形計(jì)算出具體數(shù)值(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).若在赤道地面測量，彈簧測力計(jì)讀數(shù)為f2,試寫出f2f0的表達(dá)式.(2)設(shè)想地球繞太陽公轉(zhuǎn)的圓周軌道半徑r、太陽的半徑rs和地球的半徑re三者均減小為現(xiàn)在的1.0%,而太陽和地球的密度不變且均勻

15、，僅考慮太陽和地球之間的相互作用，以現(xiàn)在地球的1年為標(biāo)準(zhǔn),則“設(shè)想地球”的一年將變?yōu)槎嚅L？解析（1）在地球北極地面測量時(shí)，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)是f0=gmmr2，在北極上空高出地面h處測量，彈簧測力計(jì)讀數(shù)為f1=gmm(r+h)2,所以f1f0=r2(r+h)2。將h=0。01r代入上式得f1f0=11.012=0。98在赤道地面測量，彈簧測力計(jì)讀數(shù)為f2,由牛頓第二定律，得gmmr2f2=mr2t2解得f2=f0-mr2t2，則f2f0=142r3t2gm（2）地球繞太陽運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律得gmmr2=mr2t2太陽質(zhì)量m=43rs3,解得周期t=3r3grs3。式中為太陽的密

16、度。由上式可知，地球公轉(zhuǎn)周期t僅與太陽的密度、地球公轉(zhuǎn)軌道半徑與太陽半徑有關(guān),因此當(dāng)太陽的半徑、地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑均減小為現(xiàn)在的1。0,“設(shè)想地球”的公轉(zhuǎn)周期t不變，即仍為1地球年。答案（1)f1f0=r2(r+h)20.98142r3gmt2（2）一年13.如圖所示，p、q為某地區(qū)水平地面上的兩點(diǎn),在p點(diǎn)正下方一球形區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)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(yuǎn)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(dāng)存在空腔時(shí),該地區(qū)重力加速度的大小和方向會(huì)與正常情況有微小偏離。重力加速度在原豎直方向(即po方向）上的投影相對(duì)于正常值

17、的偏離叫做“重力加速度反?！?。為了探尋石油區(qū)域的位置和石油儲(chǔ)量，常會(huì)利用到p點(diǎn)附近重力加速度的反?，F(xiàn)象.已知引力常量為g。（1)設(shè)球形空腔體積為v,球心深度為d（遠(yuǎn)小于地球半徑），pq=x，求空腔所引起的q點(diǎn)處的重力加速度反常。（2)若在水平地面上半徑為l的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)，重力加速度反常值在與k(k1）之間變化,且重力加速度的最大值出現(xiàn)在半徑為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.解析(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)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)生的附加引力來計(jì)算，gmmr2=mg式中m是q點(diǎn)處某質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，m是填充后球形區(qū)域的質(zhì)量，m=v而r是球形空腔中心o至q點(diǎn)的距離r=d2+x2g在數(shù)值上等于由于存在球形空腔所引起的q點(diǎn)處重力加速度改