2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題五 萬有引力與航天1練習(xí)

1、2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題五 萬有引力與航天1練習(xí)2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題五 萬有引力與航天1練習(xí)年級(jí)：姓名：- 10 -專題五 萬有引力與航天考點(diǎn)1萬有引力定律及其應(yīng)用高考幫揭秘?zé)狳c(diǎn)考向2019天津,1,6分2018年12月8日,肩負(fù)著億萬中華兒女探月飛天夢(mèng)想的嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功發(fā)射,“實(shí)現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測(cè),率先在月背刻上了中國(guó)足跡”.如圖,已知月球的質(zhì)量為m、半徑為r,探測(cè)器的質(zhì)量為m,引力常量為g,嫦娥四號(hào)探測(cè)器圍繞月球做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),探測(cè)器的()a. 周期為b.動(dòng)能為c.角速度為d.向心加速度為拓展變式1.2020天津七校聯(lián)考火星和木星沿各自的橢圓

2、軌道繞太陽運(yùn)行,根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知()a.太陽位于木星運(yùn)行軌道的中心b.火星繞太陽運(yùn)行的速度大小與木星繞太陽運(yùn)行的速度大小始終相等c.火星和木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的立方d.相同時(shí)間內(nèi),火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積2.2018北京,17,6分若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律,在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下,需要驗(yàn)證()a.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的b.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的c.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的d.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的3.202

3、0全國(guó),16,6分“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器于2019年1月在月球背面成功著陸,著陸前曾繞月球飛行,某段時(shí)間可認(rèn)為繞月做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓周半徑為月球半徑的k倍.已知地球半徑r是月球半徑的p倍,地球質(zhì)量是月球質(zhì)量的q倍,地球表面重力加速度大小為g.則“嫦娥四號(hào)”繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的速率為()a.b.c.d.4.2020全國(guó),15,6分若一均勻球形星體的密度為,引力常量為g,則在該星體表面附近沿圓軌道繞其運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的周期是()a.b.c.d.5.科學(xué)家計(jì)劃在2025年將首批宇航員送往火星進(jìn)行考察.假設(shè)在火星極地宇航員用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)一質(zhì)量為m的物體的重力時(shí)得到的讀數(shù)為f1,在火星赤道上宇航員用同一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)

4、測(cè)該物體重力時(shí)得到的讀數(shù)為f2,通過天文觀測(cè)測(cè)得火星的自轉(zhuǎn)角速度為,引力常量為g,將火星看成是質(zhì)量分布均勻的球體,則火星的密度和半徑分別為()a.b.c.d.6.2019全國(guó),14,6分2019年1月,我國(guó)嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功在月球背面軟著陸.在探測(cè)器“奔向”月球的過程中,用h表示探測(cè)器與地球表面的距離,f表示它所受的地球引力,能夠描述f隨h變化關(guān)系的圖像是()a bc d7.2020山東,7,3分我國(guó)將在今年擇機(jī)執(zhí)行“天問1號(hào)”火星探測(cè)任務(wù).質(zhì)量為m的著陸器在著陸火星前,會(huì)在火星表面附近經(jīng)歷一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為t0、速度由v0減速到零的過程.已知火星的質(zhì)量約為地球的0.1倍,半徑約為地球的0.5倍,地球

5、表面的重力加速度大小為g,忽略火星大氣阻力.若該減速過程可視為一個(gè)豎直向下的勻減速直線運(yùn)動(dòng),此過程中著陸器受到的制動(dòng)力大小約為()a.m(0.4g-)b.m(0.4g+) c.m(0.2g-) d.m(0.2g+)8.2020安徽名校聯(lián)考雙星的運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生引力波的來源之一,假設(shè)宇宙中有一雙星系統(tǒng)由a、b兩顆星體組成,這兩顆星繞它們連線的某一點(diǎn)在萬有引力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)得a星的周期為t,a、b兩顆星的距離為l,a、b兩顆星的軌道半徑之差為r(a星的軌道半徑大于b星的軌道半徑),則()a.b星的周期為tb.a星的線速度大小為c.a、b兩顆星的半徑比值為d.a、b兩顆星的質(zhì)量比值為考點(diǎn)2宇宙航

6、行問題的分析與求解高考幫揭秘?zé)狳c(diǎn)考向2018浙江下半年選考,12,3分20世紀(jì)人類最偉大的創(chuàng)舉之一是開拓了太空的全新領(lǐng)域.如圖所示,現(xiàn)有一艘遠(yuǎn)離星球在太空中直線飛行的宇宙飛船,為了測(cè)量自身質(zhì)量,啟動(dòng)推進(jìn)器,測(cè)出飛船在短時(shí)間t內(nèi)速度的改變?yōu)関和飛船受到的推力f(其他星球?qū)λ囊珊雎?.飛船在某次航行中,當(dāng)它飛近一個(gè)孤立的星球時(shí),飛船能以速度v,在離星球的較高軌道上繞星球做周期為t的勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知星球的半徑為r,引力常量用g表示.則宇宙飛船和星球的質(zhì)量分別是()a. ,b.,c.,d.,拓展變式1.2018江蘇,1,3分我國(guó)高分系列衛(wèi)星的高分辨對(duì)地觀察能力不斷提高.今年5月9日發(fā)射的“高分

7、五號(hào)”軌道高度約為705 km,之前已運(yùn)行的“高分四號(hào)”軌道高度約為36 000 km,它們都繞地球做圓周運(yùn)動(dòng).與“高分四號(hào)”相比,下列物理量中“高分五號(hào)”較小的是()a.周期b.角速度c.線速度d.向心加速度2.2015天津,8,6分,多選p1、p2為相距遙遠(yuǎn)的兩顆行星,距各自表面相同高度處各有一顆衛(wèi)星s1、s2做勻速圓周運(yùn)動(dòng).圖中縱坐標(biāo)表示行星對(duì)周圍空間各處物體的引力產(chǎn)生的加速度a,橫坐標(biāo)表示物體到行星中心的距離r的平方,兩條曲線分別表示p1、p2周圍的a與r2的反比關(guān)系,它們左端點(diǎn)橫坐標(biāo)相同.則()a.p1的平均密度比p2的大b.p1的“第一宇宙速度”比p2的小c.s1的向心加速度比s2

8、的大d.s1的公轉(zhuǎn)周期比s2的大3.2016四川,3,6分國(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2 060 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35 786 km的地球同步軌道上,如圖所示.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()a.a2a1a3b.a3a2a1 c.a3a1a2 d.a1a2a34.2017全國(guó),

9、14,6分2017年4月,我國(guó)成功發(fā)射的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室完成了首次交會(huì)對(duì)接,對(duì)接形成的組合體仍沿天宮二號(hào)原來的軌道(可視為圓軌道)運(yùn)行.與天宮二號(hào)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)相比,組合體運(yùn)行的()a.周期變大b.速率變大c.動(dòng)能變大d.向心加速度變大5.多選如圖所示,質(zhì)量相同的三顆衛(wèi)星a、b、c繞地球沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng).其中衛(wèi)星a為遙感衛(wèi)星“珞珈一號(hào)”,在半徑為r的圓軌道上運(yùn)行,經(jīng)過時(shí)間t,轉(zhuǎn)過的角度為;b、c為地球的同步衛(wèi)星,某時(shí)刻衛(wèi)星a、b恰好相距最近.已知地球自轉(zhuǎn)的角速度為,引力常量為g,則()a.地球質(zhì)量為m=b.衛(wèi)星a的機(jī)械能小于衛(wèi)星b的機(jī)械能c.若要衛(wèi)星c與b實(shí)現(xiàn)對(duì)接,直

10、接讓衛(wèi)星c加速即可d.衛(wèi)星a和b下次相距最近還需的時(shí)間為6.位于貴州的“中國(guó)天眼”(fast)是具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡,通過fast測(cè)得水星與太陽的視角(水星、太陽分別與地球上使用fast的觀察者的連線所夾的角)為,如圖所示,若最大視角c的正弦值為k,地球和水星繞太陽的運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),則地球和水星的公轉(zhuǎn)周期的比值為()a.b.c.k3d.7.計(jì)劃發(fā)射一顆在圓形軌道上運(yùn)行的地球衛(wèi)星,其距離地面的高度為r0(r0為地球半徑),衛(wèi)星軌道平面與赤道平面重合,已知地球表面重力加速度為g.(1)求出衛(wèi)星繞地心運(yùn)動(dòng)的周期t.(2)設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為t0,該衛(wèi)星繞地心旋轉(zhuǎn)

11、方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,則在赤道上某一點(diǎn)的人能連續(xù)看到該衛(wèi)星的時(shí)間是多少?答 案專題五萬有引力與航天考點(diǎn)1萬有引力定律及其應(yīng)用a嫦娥四號(hào)探測(cè)器環(huán)繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),萬有引力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,有=m2r=m=mr=ma,解得=、v=、t=、a=,則嫦娥四號(hào)探測(cè)器的動(dòng)能為ek=mv2=,由以上可知a正確,b、c、d錯(cuò)誤.1.c由開普勒第一定律(軌道定律)可知,太陽位于木星運(yùn)行軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上,a錯(cuò)誤.火星和木星繞太陽運(yùn)行的軌道不同,運(yùn)行速度的大小不可能始終相等,b錯(cuò)誤.根據(jù)開普勒第三定律(周期定律)知,對(duì)于同一中心天體,所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等,

12、c正確.對(duì)于某一個(gè)行星來說,其與太陽的連線在相同的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等,不同行星在相同的時(shí)間內(nèi)掃過的面積不相等,d錯(cuò)誤.2.b地球?qū)Φ孛嫣O果的引力提供蘋果的重力,有g(shù)=mg,則有g(shù)=g;地球?qū)υ虑虻囊μ峁┰虑蚬D(zhuǎn)的向心力,即g=m月a,所以a=g;比較可知a=()2g=g,故選項(xiàng)b正確.3.d由題意可知“嫦娥四號(hào)”繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r=,設(shè)月球的質(zhì)量為m,“嫦娥四號(hào)”繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率為v,“嫦娥四號(hào)”的質(zhì)量為m,則地球的質(zhì)量為qm,一質(zhì)量為m的物體在地球表面滿足g=mg,而“嫦娥四號(hào)”繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),滿足g=m,解得v=,選項(xiàng)d正確.4.a根據(jù)萬有引力定律有g(shù)=

13、m,又m=,解得t=,b、c、d項(xiàng)錯(cuò)誤,a項(xiàng)正確.5.a設(shè)火星的質(zhì)量為m,半徑為r,在火星的極地,宇航員用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得的讀數(shù)f1等于萬有引力,即g=f1,在火星的赤道上,物體的重力不等于萬有引力,有g(shù)-f2=m2r,聯(lián)立解得r=,又m=r3,解得=,選項(xiàng)a正確,b、c、d錯(cuò)誤.6.d在嫦娥四號(hào)探測(cè)器“奔向”月球的過程中,根據(jù)萬有引力定律,可知隨著h的增大,探測(cè)器所受的地球引力逐漸減小,但并不是均勻減小的,故能夠描述f隨h變化關(guān)系的圖像是d. 7.b 由g=mg,解得火星表面的重力加速度與地球表面重力加速度的比值=0.122=0.4,即火星表面的重力加速度g火=0.4g.著陸器著陸過程可視為豎

14、直向下的勻減速直線運(yùn)動(dòng),由v0-at0=0可得a=.由牛頓第二定律有f-mg火=ma,解得f=m(0.4g+ ),選項(xiàng)b正確.8.b雙星系統(tǒng)中的兩顆星體靠相互間的萬有引力提供向心力,角速度大小相等,則周期相等,所以b星的周期也為t,故a項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)題意可知,ra+rb=l,ra-rb=r,解得ra=,rb=,則a星的線速度大小va=,=,故b項(xiàng)正確,c項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)a、b兩顆星體,有ma2ra=mb2rb,解得=,故d項(xiàng)錯(cuò)誤.考點(diǎn)2宇宙航行問題的分析與求解d根據(jù)牛頓第二定律可知f=ma=m,得飛船的質(zhì)量m=.飛船繞星球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r=,由萬有引力提供向心力可知,=,即m=,故d選項(xiàng)正確.1.a

15、由萬有引力定律可知有g(shù)=mr2=mr=m=ma,可得t=2,=,v=,a=,又由題意可知,“高分四號(hào)”的軌道半徑r1大于“高分五號(hào)”的軌道半徑r2,故可知“高分五號(hào)”的周期較小,選項(xiàng)a正確.2.ac題圖中兩條曲線的左端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)相同,表明兩顆行星的半徑相同,由萬有引力提供向心力可得g=ma,a=,由題圖可知,p1的質(zhì)量大,因此p1的平均密度比p2的大,a項(xiàng)正確;由v=可知,質(zhì)量大的行星“第一宇宙速度”大,即p1的“第一宇宙速度”比p2的大,b項(xiàng)錯(cuò)誤;衛(wèi)星s1、s2距行星表面高度相同,p1的質(zhì)量大于p2的質(zhì)量,由a= 可知,s1的向心加速度比s2的大,c項(xiàng)正確;由g=mr()2得t=2,因此

16、同一高度處,質(zhì)量大的行星的衛(wèi)星公轉(zhuǎn)周期小,d項(xiàng)錯(cuò)誤.3.d固定在赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的周期與同步衛(wèi)星運(yùn)行的周期相等,同步衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大,由a=r()2可知,同步衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大,即a2a3,b、c項(xiàng)錯(cuò)誤;由于東方紅二號(hào)與東方紅一號(hào)在各自軌道上運(yùn)行時(shí)受到萬有引力,因此有g(shù)=ma,即a=g,由于東方紅二號(hào)的軌道半徑比東方紅一號(hào)在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)距地高度大,因此有a1a2,a項(xiàng)錯(cuò)誤,d項(xiàng)正確.4.c組合體比天宮二號(hào)質(zhì)量大,軌道半徑r不變,根據(jù)=m,可得v=,可知與天宮二號(hào)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)相比,組合體運(yùn)行的速率不變,b項(xiàng)錯(cuò)誤;又t=,則周期t不變,a項(xiàng)錯(cuò)誤;質(zhì)量變大、速率不變,動(dòng)能變大,c項(xiàng)正確;

17、向心加速度a=,保持不變,d項(xiàng)錯(cuò)誤.5.abd衛(wèi)星a繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則有g(shù)=m()2r,解得地球質(zhì)量為m=,選項(xiàng)a正確;衛(wèi)星從低軌道到高軌道需要克服引力做較多的功,衛(wèi)星a、b質(zhì)量相同,所以衛(wèi)星a的機(jī)械能小于衛(wèi)星b的機(jī)械能,選項(xiàng)b正確;衛(wèi)星c加速,所需的向心力增大,由于萬有引力小于所需的向心力,衛(wèi)星c會(huì)做離心運(yùn)動(dòng),離開原軌道,所以不能與衛(wèi)星b實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)c錯(cuò)誤;由于衛(wèi)星b為地球的同步衛(wèi)星,所以衛(wèi)星b的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度,設(shè)衛(wèi)星a和b下次相距最近還需要的時(shí)間t,有t-t=2,解得t=,選項(xiàng)d正確.6.b觀察者與水星的連線和水星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道相切時(shí),水星、太陽分別與觀察者的連線所夾的角為最大視角c.由三角函數(shù)可得sin c=,結(jié)合題