2020年高考物理100考點最新模擬題千題精練專題5.8宇宙速度(提高篇)(解析版)

1、2020年高考物理100考點最新模擬題千題精練第五部分萬有引力定律和航天專題5.8宇宙速度（提高篇）.選擇題1. （2019廣東惠州第三次調(diào)研）如圖所示，在1687年出版的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書中，牛頓設(shè)想,拋出速度很大時，物體就不會落回地面，已知地球半徑為不計空氣阻力，為實現(xiàn)牛頓設(shè)想，拋出的速度至少為（R,月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑為n2R,周期為T,）【解題思路】 對拋出的物體不會落回地面，該物體應(yīng)該圍繞地球做勻速圓周運動_ Mmv,G-2- =m R2F2-,對月球，MmG -2- =mrr紅）2, r= n2R,聯(lián)立解得:T2二 Rn3v=2,選項D正確。T2 二 Rn3D.T【命題意圖

2、】本題考查牛頓運動定律、萬有引力定律、開普勒定律及其相關(guān)知識點?！痉椒w納】此題中拋出不會落回地面的物體，可視為貼近地面做勻速圓周運動的衛(wèi)星。對于衛(wèi)星、天體 運動問題，一般采用萬有引力等于向心力列方程解答。2. （6分）（2019山東棗莊二模）據(jù)報道，2020年我國將發(fā)射首顆 人造月亮”，其亮度是月球亮度的 8倍，可提供夜間照明。假設(shè) 人造月亮”繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑為同步衛(wèi)星軌道半徑-1.下列有關(guān) 人6造月亮”的說法正確的是（）A.發(fā)射速度小于第一宇宙速度B.角速度小于同步衛(wèi)星繞地球運行的角速度C.向心加速度大于地球表面的重力加速度D.運行周期約為98min【參考答案】D【名師解析】

3、第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，根據(jù)同步衛(wèi)星的周期及人造月亮的軌道半徑由萬有引力提供圓周運動向心力展開分析即可。第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度，所以人造月亮的發(fā)射速度大于等于第一宇宙速度，故A錯誤；根據(jù)G當(dāng)二亞3 2可得角速度 3二帽,人造月亮的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，故其角速度大于 同步衛(wèi)星的角速度，故 B錯誤；對人造月亮萬有引力提供向心力有g(shù)網(wǎng)二汨a可得向心加速度a=L對于rr地球表面重力有 g粵二mg可得地球表面重力加速度 g =粵"，由于人造月亮軌道半徑大于地球半徑，故其向心加速度小于地球表面重力加速度，故 C 錯誤；根據(jù)開普勒第三定律可知，色二.工

4、人）3二代入同步衛(wèi)星的周期 T同= 24h = 24X60min可解得T人=98min ,故DT同Y!1同V 6正確。3. （2018江蘇淮安宿遷質(zhì)檢）2017年4月，我國第一艘貨運飛船天舟一號順利升空，隨后與天宮二號交會對接.假設(shè)天舟一號從 B點發(fā)射經(jīng)過橢圓軌道運動到天宮二號的圓軌道上完成交會，如圖所示.已知天宮二號的軌道半徑為 r,天舟一號沿橢圓軌道運動的周期為T, A、B兩點分別為橢圓軌道的遠(yuǎn)地點和近地點,地球半徑為R,引力常量為G.則 （）天宮二號A.天宮二號的運行速度小于7.9km/s B.天舟一號的發(fā)射速度大于11.2km/sC.根據(jù)題中信息可以求出地球的質(zhì)量D.天舟一號在 A點的

5、速度大于天宮二號的運行速度【參考答案】AC【名師解析】由 GMumv-可得線速度與半徑的關(guān)系:r rv=JGM，軌道半徑r越大，速率v越小。第宇宙速度7.9km/s是近地面衛(wèi)星（軌道半徑等于地球半徑）的運行速度，而天宮二號軌道半徑大于地球半徑，所以天宮二號的運行速度小于7.9km/s,選項A正確；11.2km/s （第二宇宙速度）是發(fā)射脫離地球引力范圍圍繞太陽運動的人造行星的速度，而天舟一號是圍繞地球運動的，所以天舟一號的發(fā)射速度小于11.2km/s,選項B錯誤；根據(jù)題中信息可知，天舟一號沿橢圓軌道運動的軌道半長軸為a=- （R+r）,利用開普勒定律：21匚=2T'2T2，可得天宮二號

6、繞地球運動的周期T',再由GM2 =mr（2E）2,可以求出地球的質(zhì)量 M,r T'4. （2016江蘇）如圖所示，兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運動，用R、T、Ek、S分別表小衛(wèi)星選項C正確；天舟一號在 A點的速度小于天宮二號的運行速度，選項 D錯誤。的軌道半徑、周期、動能、與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積.下列關(guān)系式正確的有A . Ta>TbB. EkA>EkBC. Sa=S3D.【名師解析】“Mm2二 2由 G2- =mR (),斛得 丁=2兀RTR3.由此可知，Ta>Tb,選項A正確。由GMMmR2解得：Ek =GMm-,由此可知，EkA<

7、;EkB,選項B錯誤。衛(wèi)星與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積 2RS=vR/2 。Mm 由G -R22=m ,可得（vR） 2=GMR ,由于兩衛(wèi)星軌道半徑RR不同，所以衛(wèi)星與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積S不等，選項C錯誤。由開普勒定律可知,R32B ,選項D正確。T；T；rA5. （2016四川） 國務(wù)院批復(fù)，自2016年起將4月24日設(shè)立為 中國航天日”。1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號，目前仍然在橢圓軌道上運行，其軌道近地點高度約為440 km,遠(yuǎn)地點高度約為2060 km； 1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星運行在赤道上空35786 km的地球同步軌道上

8、。設(shè)東方紅一號在遠(yuǎn)地點的加速度為a1，東方紅二號的加速度為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. a2> ai > a3B. a3> a2> aiC. a3> ai > a2D. ai > a2> a3【參考答案】D【名師解析】運行在赤道上空35786 km的地球同步軌道上的東方紅二號和固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，東方紅二號的軌道半徑大于在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的軌道半徑，根據(jù)a=r«,可知a2>a3。對東方紅一號和東方紅二號兩顆衛(wèi)星，由 G Mm =ma,

9、可知a1>a2。所以選項D正確。 r6. （2016天津）我國即將發(fā)射 天宮二號”空間實驗室，之后發(fā)射神舟十一號"飛船與天宮二號”對接。假設(shè)天宮二號”與神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運動，為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接，下列措施可行的是（）A .使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后飛船加速追上空間實驗室實現(xiàn)對接B.使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后空間實驗室減速等待飛船實現(xiàn)對接C.飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對 接D.飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對

10、 接【參考答案】C【名師解析】為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接，必須使飛船在較低的軌道上加速做離心運動，上升到空間實驗室運動的軌道逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接，選項C正確ABD錯誤。7. （2016山東青島一模）理想狀態(tài)的日地一一拉格朗日點”是只在太陽和地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星引力作用下（忽略其它星體引力），使人造衛(wèi)星圍繞太陽運行的周期與地球圍繞太陽運行的周期相同的點.其中兩個 日地拉格朗日點”LL2在日地連線上，Li在地球軌道內(nèi)側(cè)，L2在地球軌道外側(cè)，如圖所示，下列說法中正確的 是（）A.人造衛(wèi)星在Li處線速度大于地球的線速度B.人造衛(wèi)星在Li處角速度大于地球的角速度C.人造衛(wèi)星在上Li處

11、加速度小于地球的加速度D.同一人造衛(wèi)星在 Li處所受萬有引力大于在 L2處所受萬有引力【參考答案】C【名師解析】在日地連線上所有點圍繞太陽運動的周期相同，角速度相等。由 v= cor可知，人造衛(wèi)星在 Li處線速度小于 地球的線速度，選項AB錯誤。由a=cor2可知，人造衛(wèi)星在上 Li處加速度小于地球的加速度，選項 C正確。 由F=mo r2可知，同一人造衛(wèi)星在 Li處所受萬有引力小于在 L2處所受萬有引力，選項 D錯誤。8. （20i6北京）如圖所示，一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道i繞地球E運行，在P點變軌后進(jìn)入軌道 2做勻速圓周運動，下列說法正確的是（）A.不論在軌道i還是在軌道2運行，衛(wèi)星在P

12、點的速度都相同B.不論在軌道i還是在軌道2運行，衛(wèi)星在P點的加速度都相同C.衛(wèi)星在軌道i的任何位置都具有相同加速度D.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動量【參考答案】B【名師解析】不論在軌道 1還是在軌道2運行，衛(wèi)星在P點所受萬有引力相同，由牛頓第二定律可知，在P點的加速度都相同，選項 B正確。衛(wèi)星在軌道 1上P點的速度小于衛(wèi)星在軌道 2上P點的速度，選項 A錯誤。衛(wèi)星在軌道 1上不同位置所受萬有引力不同，其加速度不相同，選項C錯誤。衛(wèi)星在軌道 2上不同位置速度大小雖然相同，但是方向不同，所以動量不相同，選項 D錯誤。二.計算題1.發(fā)射宇宙飛船的過程要克服引力做功，已知將質(zhì)量為m的飛船在距地球中心無限遠(yuǎn)處移到距地球中心為 r處的過程中，引力做功為 W=GMm,飛船在距地球中心為r處的引力勢能公式為Ep=- G 如，式中G為萬有引 rr力恒量，M為地球質(zhì)量。若在地球的表面發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，如果發(fā)身的速度很大，此衛(wèi)星可以上升到離地心無窮遠(yuǎn)處(即地球引力作用范圍之外)這個速度稱為第二宇宙速度(也稱逃逸速度)。(1