2020年高考物理專題復(fù)習(xí)：圓周運動和天體問題練習(xí)題

1、1 2c2020 年高考物理專題復(fù)習(xí)：圓周運動與天體問題練習(xí)題*1. 天文學(xué)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，質(zhì)量是地球的 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=6.6710 nm2/kg2，由此估算該行星的平均密度為（ ）-11a. 1.8103kg/m 3c. 1.1104kg/m 3b. 5.6103kg/m 3d.2.9104kg/m 3*2. 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(xué)家關(guān)于“吸引力與兩中心距離的平方成反

2、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 fm 的結(jié)論c. 根據(jù) fm 和牛頓第三定律，分析了地月間的引力關(guān)系，進而得出 fm md. 根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)得出了比例系數(shù) g 的大小*3. 發(fā)射人造衛(wèi)星是將衛(wèi)星以一定的速度送入預(yù)定軌道。發(fā)射場一般選擇在盡可能靠近赤 道的地方（如圖），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)線速度較大c. 重力加速度較大d. 地球自轉(zhuǎn)角速度較大*4. 英國新科學(xué)家（new scientist）雜志評選出了年度世界 8 項科學(xué)之最，在 xtej1650500 雙星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的最小黑

3、洞位列其中，若某黑洞的半徑 r約 45km，質(zhì)量 m 和半徑 r的關(guān)系滿足為（ ）m c 2=r 2g（其中 為光速，g 為引力常量），則該黑洞表面重力加速度的數(shù)量級a.10 8 m/s 2b.1010 m/s 2c.1012 m/s 2d.1014 m/s 2*5. 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12 1 2-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)*6. 宇宙飛船在半徑為 r 的軌道上運 行，變軌后的半徑為 r ， r r 。宇宙飛船繞地球做 勻速圓周運動，則變軌后宇宙飛船的（ ）a

4、. 線速度變小c. 周期變大b. 角速度變小d. 向心加速度變大*7. 據(jù)報道，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 2009hc82。該小行星繞太陽一周的時間為 3.39 年，直徑為 23 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.3.39-13b.3.3912c.3.39322d. 3.39 3*8. 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。這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件。碰撞

5、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c. 甲的向心力一定比乙的小b. 甲距地面的高度一定比乙的高 d. 甲的加速度一定比乙的大*9 我國成功實施了“神舟”七號載人航天飛行并實現(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（ ）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

6、動的角速度大于同步衛(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軌后沿圓軌道運動的加速度*10. 過山車是游樂場中常見的設(shè)施。下圖是一種過山車的簡易模型，它由水平軌道和在l豎直平面內(nèi)的三個圓形軌道組成，b、c、d 分別是三個圓形軌道的最低點，b、c 間距與 c、 d 間距相等，半徑 r =2.0m 、 r =1.4m 。一個質(zhì)量為 m =1.0 kg 的小球（視為質(zhì)點），從1 2軌道的左側(cè) a 點以 v =12.0m/s 的初速度沿軌道向右運動，a、b 間距 l =6.0 m。小球與0 1水平軌道間的動摩擦因數(shù) m =0.2 ，圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足 夠長，圓形軌

7、道間 不相互重疊。重力加速度取 g =10m/s 2 ，計算結(jié)果保留至小數(shù)點后一位數(shù)字。試求（1） 小球在經(jīng)過第一個圓形軌道的最高點時，軌道對小球作用力的大?。唬?） 如果小球恰能通過第二個圓（形）軌道，b、c 的間距 應(yīng)是多少；（3） 在滿足（2 ）的條件下，如果要使 小球不脫離軌道，在第三個圓（形）軌道的設(shè)計中，半徑r3應(yīng)滿足的條件？小球最終停留點與起始點 a 的距離？【試題答案】1、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)星繞地球運動的向心力由萬有引力提供 gmm 4p 2 r 3m=m ，可求出地球的質(zhì)量 . 然后根據(jù) r= ，可得該行星的密度約為 r 2 t 2 4pr

8、32.9104kg/m3。2、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 物體受地球的引力與其質(zhì)量成正比，即 fm 的結(jié)論，而牛頓提出萬有引力定律后，后人利 用卡文迪許扭秤測量出萬有引力常量 g 的大小。至于 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。222向1 21 2t t1 1 3 11t1 23、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預(yù)定軌道，在靠近赤道處的地面上的 物體的線速度最大，發(fā)射時較節(jié)能，因此 b 正確。4、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

9、物 理方法求解。黑洞實際為一種大型天體，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 的物體有：mmg =mgr 2m c 2，又有 =r 2g，聯(lián)立解得 g =5、答案：ac 22r，代入數(shù)據(jù)得重力加速度的數(shù)量級為1012 m/s 2 ，c 項正確。解析：第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度，a 對，b 錯；根據(jù)定義，由g 與地球的 質(zhì)量和半徑有關(guān)，cd 錯。6、答案：dmm v 2 =m 可知其r 2 rmm v 4 p r解析：根據(jù) g =m =mw r =m = ma 得 v =r 2 r t 2gmr，可知變軌后飛船的線速度變大，a 錯；角速度變大，b

10、錯，周期變小，c 錯；向心加速度增大，d 正確。 7、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，由gmmr 2m(2pt)2r可知小行星和地球繞太陽運行軌道半徑之比為r ：r 3t 21t 22，又根據(jù) v gmr，聯(lián)立解得 v ：v 3，已知 ，則 v ：v 。 t2 2 3.39 3.398、答案：d解析：由v =gmr可知，甲的速率大，甲碎片的軌道半徑小，故b 錯；由公式t =2pr 3gm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 大，故 d 對。9、答案：bcgmm gm =ma 得

11、=ar 2 r 2，可知甲的加速度比乙11220333()13解析：飛船點火變軌，前后的機械能不守恒，所以 a 不正確。飛船在圓軌道上時由萬 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)t =2pw可知，飛船在此圓軌道上運動的角速度大于同步衛(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由萬有 引力來提供加速度，變軌后沿圓軌道運動也是只由萬有引力來提供加速度，所以二者相等， d 不正確。10 、 答案：（ 1 ） 10.0n ；（ 2 ） 12.5m ；（ 3 ） 當 1.0 m r 27

12、.9 m 時， l =26.0 m30 r 0.4 m 時 ， l=36.0m 3； 當解析：（1）設(shè)小球經(jīng)過第一個圓軌道的最高點時的速度為 v ，根據(jù)動能定理- mmgl -2 mgr =1 11 1mv 2 - mv2 220小球在最高點受到重力 mg 和軌道對它的作用力 f，根據(jù)牛頓第二定律v 2f +mg =m 1 r1由得f =10.0n23（2）設(shè)小球在第二個圓軌道的最高點的速度為 v ，由題意 v 2mg =m 2r2-mmg (l+l )-2mgr =1 21 1 mv 2 - mv 22 2由得l =12.5m（3）要保證小球不脫離軌道，可分兩種情況進行討論：i. 軌道半徑較小時，小球恰能通過第三個圓軌道，設(shè)在最高點 的速度為 v ，應(yīng)滿足v 2mg =m 3r3-mmg (l+2l )-2mgr =1 31 1mv 2 - mv2 220由得r =0.4 m 3ii. 軌道半徑較大時，小球上升的最大高度為 r ，根據(jù)動能定理-m1mg l +2l -2 mgr =0 - mv22033解得r =1.0 m3為了保證圓軌道不重疊，r 最大值應(yīng)滿足(r+r2 3)2=l2+(r-