福建2014高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)訓(xùn)練：　萬(wàn)有引力定律與航天

1、第課時(shí)萬(wàn)有引力定律與航天 【測(cè)控導(dǎo)航】知識(shí)點(diǎn)題號(hào)1.萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)史12.天體質(zhì)量和密度的測(cè)量4、103.人造衛(wèi)星及運(yùn)行規(guī)律2、5、6、94.天體運(yùn)行的綜合問(wèn)題7、8、115.雙星問(wèn)題31.萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大統(tǒng)一“地上物理學(xué)”和“天上物理學(xué)”的統(tǒng)一.它表明天體運(yùn)動(dòng)和地面上物體的運(yùn)動(dòng)遵循相同的規(guī)律.牛頓在發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程中將行星的橢圓軌道簡(jiǎn)化為圓軌道,還應(yīng)用了其他的規(guī)律和結(jié)論.下面的規(guī)律和結(jié)論沒(méi)有被用到的是(B)A.開(kāi)普勒的研究成果B.卡文迪許通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)得出的引力常量C.牛頓第二定律D.牛頓第三定律解析:在牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律許多年后,引力常量才由卡文迪許由扭秤實(shí)

2、驗(yàn)測(cè)出.2.(2011年北京卷)由于通訊和廣播等方面的需要,許多國(guó)家發(fā)射了地球同步衛(wèi)星,這些衛(wèi)星的(A)A.質(zhì)量可以不同 B.軌道半徑可以不同C.軌道平面可以不同D.速率可以不同解析:衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí),由G=m可得,運(yùn)動(dòng)情況與衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān),A正確.所有同步衛(wèi)星的軌道半徑都相同,即同步衛(wèi)星都在同一軌道上(赤道上空)隨地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),B、C錯(cuò)誤.所有同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度的大小是一定的,約為3.08 km/s,D錯(cuò)誤.3.宇宙中兩個(gè)星球可以組成雙星,它們只在相互間的萬(wàn)有引力作用下,繞兩球心連線的某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng).根據(jù)宇宙大爆炸理論,雙星間的距離在不斷緩慢增加,設(shè)雙星仍做勻速

3、圓周運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A.雙星相互間的萬(wàn)有引力減小B.雙星圓周運(yùn)動(dòng)的角速度增大C.雙星圓周運(yùn)動(dòng)的周期增大D.雙星圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增大解析:距離增大萬(wàn)有引力減小,A正確;由m1r12=m2r22及r1+r2=r,得r1=,r2=,可知D正確.F=G=m1r12=m2r22,r增大F減小,r1增大,減小,故B項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤;由T=知C正確.4.已知萬(wàn)有引力常量G,地球半徑R,月球球心和地球球心之間的距離r,同步衛(wèi)星距地面的高度為h,月球繞地球的運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T(mén)1,地球的自轉(zhuǎn)周期為T(mén)2,地球表面的重力加速度為g,則關(guān)于地球質(zhì)量M的表達(dá)式不正確的是(C)A.M=gR2/G B.M=42r3/(G)C

4、.M=42R3/(G)D.M=42(R+h)3/(G)解析:在地表附近有G=mg得M=,故A正確.月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),由=mr得M=,故B正確.地球自轉(zhuǎn)周期是同步衛(wèi)星的周期,對(duì)同步衛(wèi)星有:=m(R+h),可得M=,故C錯(cuò)誤,D正確.選C.5.(2013皖南重點(diǎn)高中聯(lián)考)預(yù)計(jì)我國(guó)將于2020年前發(fā)射月球登陸車,采集月球表面的一些樣本后返回地球.月球登陸車返回時(shí),由月球表面發(fā)射后先繞月球在近月圓軌道上飛行,經(jīng)軌道調(diào)整后與停留在較高軌道的軌道艙對(duì)接.下列關(guān)于此過(guò)程的描述正確的是(B)A.登陸車在近月圓軌道上運(yùn)行的周期與月球自轉(zhuǎn)的周期相等B.登陸車在近月軌道的加速度大于在較高軌道的軌道艙的加速度C.

5、登陸車與軌道艙對(duì)接后由于質(zhì)量增加若不加速則軌道半徑不斷減小D.登陸車與軌道艙對(duì)接后經(jīng)減速后才能返回地球解析:登陸車在近月圓軌道的半徑小于月球同步軌道半徑,故周期小于月球自轉(zhuǎn)周期,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律可得:=ma得a=,選項(xiàng)B正確;環(huán)繞半徑與環(huán)繞天體的質(zhì)量無(wú)關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;對(duì)接后需要加速方可返回地球,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.6.木星至少有16顆衛(wèi)星,1610年1月7日伽利略用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了其中的4顆.這4顆衛(wèi)星被命名為木衛(wèi)1、木衛(wèi)2、木衛(wèi)3和木衛(wèi)4.他的這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)于打破“地心說(shuō)”提供了重要的依據(jù).若將木衛(wèi)1、木衛(wèi)2繞木星的運(yùn)動(dòng)看做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知木衛(wèi)2的軌道半徑大于木衛(wèi)1的軌道半徑,則它們繞木星運(yùn)

6、行時(shí)(A)A.木衛(wèi)2的周期大于木衛(wèi)1的周期B.木衛(wèi)2的線速度大于木衛(wèi)1的線速度C.木衛(wèi)2的角速度大于木衛(wèi)1的角速度D.木衛(wèi)2的向心加速度大于木衛(wèi)1的向心加速度解析:木衛(wèi)1和木衛(wèi)2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力由萬(wàn)有引力提供,即 G=man=m=m2r=m()2r,解得a=G,v=,=,T=;由題設(shè)條件知r2>r1,所以a1>a2,v1>v2, 1>2,T1<T2,只有A正確.7.(2012年天津卷)一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),假如該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng),動(dòng)能減小為原來(lái)的,不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化,則變軌前后衛(wèi)星的(C)A.向心加速度大小之比為41B.角速度

7、大小之比為21C.周期之比為18D.軌道半徑之比為12解析:根據(jù)=和Ek=mv2得,變軌后的軌道半徑為原來(lái)的4倍,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;由a=知a1a2=161,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由=知12=81,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由T=知T1T2=18,選項(xiàng)C正確.在進(jìn)行本類題目的計(jì)算和判斷時(shí),應(yīng)特別注意:主體方程的等號(hào)左邊為,等號(hào)右邊的表達(dá)式為討論哪個(gè)物理量,就要用哪個(gè)物理量所表達(dá)的向心力公式.8.(2011年大綱全國(guó)理綜)我國(guó)“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)射后,先在“24小時(shí)軌道”上繞地球運(yùn)行(即繞地球一圈需要24小時(shí));然后,經(jīng)過(guò)兩次變軌依次到達(dá)“48小時(shí)軌道”和“72小時(shí)軌道”;最后奔向月球.如果按圓形軌道計(jì)算,并忽略衛(wèi)星質(zhì)量的

8、變化,則在每次變軌完成后與變軌前相比(D)A.衛(wèi)星動(dòng)能增大,引力勢(shì)能減小B.衛(wèi)星動(dòng)能增大,引力勢(shì)能增大C.衛(wèi)星動(dòng)能減小,引力勢(shì)能減小D.衛(wèi)星動(dòng)能減小,引力勢(shì)能增大解析:衛(wèi)星在不同的軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力由萬(wàn)有引力提供,G=mr,有T大,則r大,而G=m,得v=,三者中,“24小時(shí)軌道”軌道半徑最小,v最大,動(dòng)能最大,“72小時(shí)軌道”軌道半徑最大,v最小, 動(dòng)能最小,在逐次變軌中,衛(wèi)星動(dòng)能減小,在逐漸遠(yuǎn)離地球過(guò)程中衛(wèi)星克服地球引力做功,引力勢(shì)能增大,故D正確.9.我國(guó)于2011年9月29日發(fā)射了“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器,之后又發(fā)射了“神舟八號(hào)”飛船,并與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接.某同學(xué)畫(huà)出“

9、天宮一號(hào)”和“神舟八號(hào)”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的假想圖如圖所示,A代表“天宮一號(hào)”,B代表“神舟八號(hào)”,虛線為各自的軌道.由此假想圖,可以判定(D)A.A的運(yùn)行速率大于B的運(yùn)行速率B.A的周期小于B的周期C.A的向心加速度大于B的向心加速度D.B適度加速有可能與A實(shí)現(xiàn)對(duì)接解析: A的軌道半徑大于B的軌道半徑,由v=,知A的運(yùn)行速率小于B的運(yùn)行速率,故A錯(cuò)誤;據(jù)T=,知A的周期大于B的周期,故B錯(cuò)誤;由a=知,A的向心加速度小于B的向心加速度,故C錯(cuò)誤.B適度加速,做離心運(yùn)動(dòng),有可能與A實(shí)現(xiàn)對(duì)接,故D正確.10.(2012麗江模擬)土星周圍有美麗壯觀的“光環(huán)”,組成環(huán)的顆粒是大小不等,線度從1 m

10、到10 m的巖石、塵埃,類似于衛(wèi)星,它們與土星中心的距離從7.3×104 km延伸到1.4×105 km.已知環(huán)的外緣顆粒繞土星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期約為14 h,引力常量為6.67×10-11 N·m2/kg2,則土星的質(zhì)量約為(估算時(shí)不考慮環(huán)中顆粒間的相互作用)(D)A.9.0×1016 kgB.6.4×1017 kgC.9.0×1025 kgD.6.4×1026 kg解析:G=mr,M=kg6.4×1026 kg.所以選項(xiàng)D正確.數(shù)學(xué)運(yùn)算能力為高考要求的能力之一,高考中經(jīng)常出現(xiàn)運(yùn)算量較大的題,在復(fù)習(xí)時(shí)一定

11、不能忽略數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程及準(zhǔn)確性.11.(2012延吉一模)雙星系統(tǒng)是由兩個(gè)星體組成,其中每個(gè)星體的線度都遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離.一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠(yuǎn),可以當(dāng)作孤立系統(tǒng)處理.現(xiàn)根據(jù)對(duì)某一雙星系統(tǒng)的光學(xué)測(cè)量確定,該雙星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量都是M,兩者間距L,它們正圍繞著兩者連線的中點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng).(1)試計(jì)算該雙星系統(tǒng)的周期T;(2)若實(shí)際上觀測(cè)到的運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)',為了解釋兩者的不同,目前有一種流行的理論認(rèn)為,在宇宙中可能存在一種望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)不到的暗物質(zhì).作為一種簡(jiǎn)化模型,我們假定在以兩個(gè)星體連線為直徑的球體內(nèi)均勻分布著密度為的暗物質(zhì),而不考慮其他暗物質(zhì)的影響,并假設(shè)暗物質(zhì)與星體間的相互