2020年人教版(山東專用)高考物理練習(xí)：萬有引力與航天

1、D.火星的平均密度為第 4 節(jié)萬有引力與航天課時(shí)訓(xùn)練課時(shí)訓(xùn)練即段鞏忑域呂舟分基礎(chǔ)必備練基礎(chǔ)必備練1.假設(shè)有一星球的密度與地球相同，但它表面處的重力加速度是地球2.火星成為我國(guó)深空探測(cè)的第二顆星球，假設(shè)火星探測(cè)器在著陸前，繞火星表面勻速飛行（不計(jì)周圍其他天體的影響）,宇航員測(cè)出飛行 N 圈用時(shí) t,已知地球質(zhì)量為 M,地球半徑為 R,火星半徑為 r,地球表面重力加速度為 g.則（B ）表面重力加速度的4 倍,則該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的（D ）A.火星探測(cè)器勻速飛行的速度約為B.火星探測(cè)器勻速飛行的向心加速度約為1B.4 倍A.C.16 倍 D.64 倍D.火星的平均密度為C.火星探測(cè)器的質(zhì)量為解

2、析：火星探測(cè)器勻速飛行的速度約為 V=_,向心加速度約為371MN2加 I,故 D 錯(cuò)誤；火星探測(cè)器的質(zhì)量不能計(jì)算出來3.登上火星是人類的夢(mèng)想，“嫦娥之父”歐陽自遠(yuǎn)透露：中國(guó)計(jì)劃于 2020年登陸火星.地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，忽略行星自轉(zhuǎn)影響.根據(jù)下表，火星和地球相比（B ）行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m地球6.4x1066.0 x10241.5x1011火星3.4x1066.4x10232.3x1011A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小B. 火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較小C. 火星表面的重力加速度較大D.火星的第一宇宙速度較大Mm越大，加速度越小，由于 r火r地,故選項(xiàng) A 錯(cuò)誤,B 正確；由

3、G =mg 得4n2N2ra=r,A錯(cuò)誤,B 正確；火星探測(cè)器勻速飛行,GL_GM地球,g=岡,兩式結(jié)合，得到n2N2r3MM火=|,火星的平均密度為故 C 錯(cuò)誤.MmR論Jr二 ma 知,T=2n,軌道半徑越大，公轉(zhuǎn)周期,對(duì)于M如叫也g=GR25y火=-（網(wǎng)）2=2.6,火星表面的重力加速度較小,C 錯(cuò)誤；由聞地尺火冋中火扁,火星的第一宇宙速度較小，D 錯(cuò)4.中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系 統(tǒng),是繼美國(guó)全球定位系統(tǒng) （GPS） 、 俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng).預(yù)計(jì) 2020 年左右,北斗 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力

4、.如圖所示是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中部分 衛(wèi)星的軌道示意圖，已知a,b,c 三顆衛(wèi)星均做圓周運(yùn)動(dòng),a 是地球同步 衛(wèi)星,則（A ）A. 衛(wèi)星 a 的角速度小于 c 的角速度B. 衛(wèi)星 a 的加速度大于 b 的加速度C. 衛(wèi)星 a 的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度D. 衛(wèi)星 b 的周期大于 24 h解析:a 的軌道半徑大于 c 的軌道半徑，因此衛(wèi)星 a 的角速度小于 c 的 角速度,選項(xiàng) A 正確;a 的軌道半徑與 b 的軌道半徑相等，因此衛(wèi)星 a 的加速度等于 b 的加速度，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤;a 的軌道半徑大于地球半徑，因此衛(wèi)星 a 的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤;a 的軌道半徑 與 b 的軌 道半

5、 徑相等，衛(wèi)星 b 的周期等于 a 的周期，為 24 h,選項(xiàng) D錯(cuò)誤.5.（2019 江西南昌模擬）2016 年 10 月 17 日，“神舟一號(hào)”載人飛 船發(fā)射升空，搭載宇航員景海鵬、陳冬前往“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，宇航員在“天宮二號(hào)”駐留 30 天進(jìn)行了空間地球系統(tǒng)科學(xué)、空間應(yīng) 用新技術(shù)和航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn).“神舟十一號(hào)”與“天宮 二號(hào)”的對(duì)接變軌過程如圖所示，AC 是橢圓軌道H的長(zhǎng)軸.“神舟十 一號(hào)”從圓軌道I先變軌到橢圓軌道H,再變軌到圓軌道皿,與在圓軌 道皿運(yùn)行的“天宮二號(hào)”實(shí)施對(duì)接.下列描述正確的是（C ）A. “神舟十一號(hào)”在變軌過程中機(jī)械能不變B. 可讓“神舟一號(hào)”先進(jìn)

6、入圓軌道皿,然后加速追趕“天宮二號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接C. “神舟一號(hào)”從 A 到 C 的動(dòng)量逐漸變小D. “神舟十一號(hào)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期與“天宮二號(hào)”運(yùn)行周期 相等解析：“神舟十一號(hào)”飛船變軌過程中軌道升高，機(jī)械能增加，A 選項(xiàng) 錯(cuò)誤；若飛船在進(jìn)入圓軌道皿后再加速，則將進(jìn)入更高的軌道飛行，不 能實(shí)現(xiàn)對(duì)接，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；由開普勒第二定律可知，飛船沿軌道H由 A 到C 速度減小，則動(dòng)量逐漸減小，選項(xiàng) C 正確;由開普勒第三定律可知，在橢圓軌道H上的運(yùn)行周期與在圓軌道皿上的運(yùn)行周期不相等，D 項(xiàng)錯(cuò)誤.6.（2017 海南卷,5）已知地球質(zhì)量為月球質(zhì)量的 81 倍,地球半徑約 為月球半徑的 4 倍.若

7、在月球和地球表面同樣高度處，以相同的初速 度水平拋出物體，拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)間的水平距離分別為s月和 s地,則 s月：s地約為（A ）A.9 : 4B.6 : 1C.3 : 2D.1 : 1解析：設(shè)月球質(zhì)量為 M ,半徑為 R ,地球質(zhì)量為 M,半徑為 R.M7?已知M=81,=4,根據(jù)在星球表面萬有引力等于重力得pMm_=mg則有 g 鞋因此 M=L 由題意從同樣高度拋出J T在地球上的水平位移 S地=Vot,在月球上的水平位移 s月二 vot ；因此 s月：s地=9 : 4,故 A 正確,B,C,D 錯(cuò)誤.7.（2017 全國(guó)皿卷，14）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

8、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（C ）A. 周期變大 B.速率變大C.動(dòng)能變大 D.向心加速度變大解析：設(shè)地球質(zhì)量為 M,對(duì)天宮二號(hào)，由萬有引力提供向心力可得 T=2GM,a=L!而對(duì)接后組合體軌道半徑 r 不變,則 T,v,a 均不變,但質(zhì)量變大,由 HmV 知Ek變大，選項(xiàng) C 正確.8. （2019 山西大學(xué)附中模擬）如圖是兩顆僅在地球引力作用下繞地 球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星軌道示意圖，I是半徑為 R 的圓軌道，H為橢圓軌 道,AB 為橢圓的長(zhǎng)軸且 AB=2R 兩軌道和地心在同一平面內(nèi)，C,

9、D 為兩 軌道的交點(diǎn).已知軌道H上的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)到 C 點(diǎn)時(shí)速度方向與 AB 平行，下列說法正確的是（A ）A. 兩個(gè)軌道上的衛(wèi)星在 C 點(diǎn)時(shí)的加速度相同B.H軌道上的衛(wèi)星在 B 點(diǎn)時(shí)的速度可能大于I軌道上的衛(wèi)星的速度C.H軌道上衛(wèi)星的周期大于I軌道上衛(wèi)星的周期D.H軌道上衛(wèi)星從 C 經(jīng) B 運(yùn)動(dòng)到 D 的時(shí)間與從 D 經(jīng) A 運(yùn)動(dòng)到 C 的時(shí)間相等解析:根據(jù)牛頓第二定律得 a=HJ兩軌道上的衛(wèi)星在 C 點(diǎn)距離地心 的距離GMv=相等，則加速度相同，選項(xiàng) A 正確；H軌道上的衛(wèi)星經(jīng) B 點(diǎn)時(shí)需要加速可進(jìn)入過 B 點(diǎn)的圓軌道，此圓軌道與I軌道相比，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)速 度一定小，由此可知，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤;根據(jù)

10、開普勒第三定律知 U=k,橢圓的 半長(zhǎng)軸與圓軌道的半徑相等，則H軌道上衛(wèi)星的周期等于I軌道上衛(wèi) 星的周期，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；H軌道上衛(wèi)星從 C 經(jīng) B 運(yùn)動(dòng)到 D 的時(shí)間大于從 D 經(jīng) A 到 C的時(shí)間，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤.9.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)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng).研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng) 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)量變期為（B ）kM，兩星間距離變?yōu)?nL 時(shí)，圓周運(yùn)動(dòng)的周期變?yōu)橐?T，選項(xiàng) B 正確.10. （2019 山東泰安質(zhì)檢） （多選

11、）“嫦娥四號(hào)”是嫦娥探月工程計(jì)劃 中嫦娥系列的第四顆人造探月衛(wèi)星，主要任務(wù)是更深層次、更加全面 地科學(xué)探測(cè)月球地貌、資源等方面的信息，完善月球檔案資料.已知月為原來的 k 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A.SinT B.kT(H2解析：由萬有引力提供向心力有L=ri+r2，M=m+m,聯(lián)立以上各式可得T=mri(d)2，GJGM，故當(dāng)兩恒星總質(zhì)量變=m22()2,又球的半徑為 R,月球表面的重力加速度為 g月,引力常量為 G,嫦娥四號(hào)離月球中心的距離為 r,繞月周期為 T.根據(jù)以上信息可求出（A. “嫦娥四號(hào)”繞月運(yùn)行的速度為B. “嫦娥四號(hào)”繞月運(yùn)行的速度為C.月球的平

12、均密度為 E!Mm解析：“嫦娥四號(hào)”繞月運(yùn)行時(shí)，萬有引力提供向心力，GhLI 二 mi,解得C 錯(cuò)誤,D 正確.I 能力培養(yǎng)練能力培養(yǎng)練11假設(shè)在軌運(yùn)行的“高分一號(hào)”衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和月球都繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們?cè)诳臻g的位置示意圖如圖所示.下列有關(guān)“高分一號(hào)”衛(wèi)星的說法正確的是（C ）A. 其發(fā)射速度可能小于 7.9 km/sBD )v=,則 GM=R月，聯(lián)立解得 v=,故選項(xiàng) A 錯(cuò)誤,B 正隔37ir3,月球的平均密度為p柯乜國(guó),故選項(xiàng)D.月球的平均密度為- TT確；G_4廠廣_r,解得 MB. 繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度小C. 繞地球運(yùn)行的周期比同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期

13、小D. 在運(yùn)行軌道上完全失重，重力加速度為 0解析：因 7.9 km/s 是最小發(fā)射速度，所以“高分一號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射速度一定大于 7.9 km/s,選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；由 近二 mo2r=m 叵|）2r 得3=1；,T=2“I I,又 r高r同r月,所以co高3同3月,T高T同T月,故選 項(xiàng)B 錯(cuò)誤,C 正確;在運(yùn)行軌道上，萬有引力提供向心力，處于完全失重 狀態(tài),但重力加速度不為 0,選項(xiàng) D 錯(cuò)誤.12. （多選） 我國(guó)計(jì)劃在 2020 年實(shí)現(xiàn)火星的著陸巡視，假設(shè)探測(cè)器飛抵 火星著陸前，沿火星近表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的周期為 T,線速度 為 v,已知引力常量為 G,火星可視為質(zhì)量均勻的球體，則

14、下列說法正 確的是（BCD ）B.火星的平均密度為阻C. 火星表面的重力加速度大小為D. 探測(cè)器的向心加速度大小為 L_解析:因探測(cè)器沿火星近表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故可認(rèn)為軌道半徑等于火星的半徑，設(shè)探測(cè)器繞火星運(yùn)行的軌道半徑為r,根據(jù) v4 可得=迥 又 U=m,得 M 區(qū),選項(xiàng)A 錯(cuò)誤；火星的平均密度PA.火星的質(zhì)量為 L_13._（2017 天津卷，9）我國(guó)自主研制的首艘貨運(yùn)飛船“天舟一號(hào)”發(fā) 射升空后,與已經(jīng)在軌運(yùn)行的“天宮二號(hào)”成功對(duì)接形成組合體.假設(shè) 組合體在距地面高為 h 的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地 球的半徑為 R,地球表面處重力加速度為 g,且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響 則組合體運(yùn)動(dòng)的線速度大小為 ,向心加速度大小,選項(xiàng) B 正確；火星表面的重力加速度大小,選項(xiàng) C 正確;探測(cè)器的向心加速度大小為項(xiàng) D 正確.14. 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射到距地面高度為 hi的近地圓 軌道上,在衛(wèi)星經(jīng)過 A 點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火實(shí)施變軌進(jìn)入橢圓軌道，最后在橢圓 軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn) B 再次點(diǎn)火將衛(wèi)星送入同步軌道，如圖所示.已知同步解析：設(shè)組合體環(huán)繞地球的線速度為 v,g.衛(wèi)星的運(yùn)行周期為