5.4 萬有引力與航天—2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)檢測

1、5.4 萬有引力與航天A組天體質(zhì)量的估算1(單選)大陸天文愛好者金彰偉、陳韜將他們發(fā)現(xiàn)的小行星命名為“周杰倫”星，并獲小行星中心公布永久編號為257、248.經(jīng)過他們的合作，順利確認(rèn)小行星軌道，其繞太陽運行的軌道半徑為R，運行周期為T，已知萬有引力常量為G.則由以上數(shù)據(jù)可估算的物理量有()A行星的質(zhì)量B行星的密度C太陽的質(zhì)量D太陽的密度解析由于小行星的軌道半徑和運行周期已知，則由mR可估算太陽的質(zhì)量，由于太陽的半徑未知，因此不能估算太陽的密度，正確選項為C.答案C2 (單選)為研究太陽系內(nèi)行星的運動，需要知道太陽的質(zhì)量，已知地球半徑為R，地球質(zhì)量為m，太陽與地球中心間距為r，地球表面的重力加速

2、度為g，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為T.則太陽的質(zhì)量為()A.B.C.D.解析在地球表面：Gmg 地球繞太陽公轉(zhuǎn)：Gm2r由得：M.故D項正確答案D衛(wèi)星運行參量的分析與計算3(多選)人造地球衛(wèi)星可以繞地球做勻速圓周運動，也可以沿橢圓軌道繞地球運動對于沿橢圓軌道繞地球運動的衛(wèi)星，以下說法正確的是()A近地點速度一定等于7.9 km/sB近地點速度一定大于7.9 km/s，小于11.2 km/sC近地點速度可以小于7.9 km/sD遠(yuǎn)地點速度一定小于在同高度圓軌道上的運行速度解析第一宇宙速度是衛(wèi)星在星球表面附近做勻速圓周運動時必須具有的線速度，而對于繞地球沿橢圓軌道運動的衛(wèi)星，在近地點時的線速度與第一宇

3、宙速度無關(guān)，可以大于第一宇宙速度，也可以小于第一宇宙速度(此時的“近地點”離地面的距離較大，不能看成是地面附近)，故A、B錯誤，C正確；衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點的速度一定小于在同高度圓軌道上的運行速度，否則不可能被“拉向”地面，D正確答案CD4 (多選凌晨2012DA14小行星與地球“擦肩而過”，距離地球最近約2.77萬公里據(jù)觀測，它繞太陽公轉(zhuǎn)的周期約為366天，比地球的公轉(zhuǎn)周期多1天假設(shè)小行星和地球繞太陽運行的軌道均為圓軌道，對應(yīng)的軌道半徑分別為R1、R2，線速度大小分別為v1、v2，以下關(guān)系式正確的是()A.B. C.D. 解析設(shè)太陽、行星的質(zhì)量分別為M和m，行星的公轉(zhuǎn)周期為T，線速度為v，則Gm2R

4、m，有T2 、v ，對小行星和地球，可得， ，所以選項B、D正確答案BD5(多選)一塊隕石墜落在俄羅斯烏拉爾山脈地區(qū)假設(shè)該隕石在落地前在大氣層內(nèi)繞地球做圓周運動，由于空氣阻力的作用，半徑會逐漸減小關(guān)于該隕石的運動，以下說法正確的是()A隕石的動能逐漸增大B隕石的周期逐漸減小C隕石的向心加速度逐漸減小D隕石的機械能逐漸增大解析隕石的運動和衛(wèi)星一樣，視為圓周運動，由Gm得：v，半徑減小時，速度增大，動能也增大，A正確；由Gmr得：T，半徑減小時，周期減小，B正確；由Gma得：aG，半徑減小時，向心加速度增大，C錯誤；空氣阻力做負(fù)功，機械能減小，D錯誤答案AB星體表面的重力加速度6(多選)美國航空航

5、天局發(fā)射的“月球勘測軌道器”LRO，每天在50 km的高度穿越月球兩極上空10次若以T表示LRO在離月球表面高度h處的軌道上做勻速圓周運動的周期，以R表示月球的半徑，則()ALRO運行時的向心加速度為BLRO運行時的向心加速度為C月球表面的重力加速度為D月球表面的重力加速度為解析LRO運行時的向心加速度為a2r2(Rh)，B正確；根據(jù)Gm2(Rh)，又Gmg，兩式聯(lián)立得g，D正確答案BD7(單選)我國“神舟十號”飛船已成功與“天宮一號”目標(biāo)飛行器完成手控交會對接，飛行乘組由3名航天員組成假設(shè)“神舟十號”在飛行的過程中繞地球圓軌道運行，已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，“神舟十號”繞

6、地球運行的周期為T，則飛船離地面的高度h為()A.RB.C.RD.解析設(shè)地球的質(zhì)量為M，在地球表面附近萬有引力近似等于重力mg解得：GMgR2，由萬有引力充當(dāng)向心力可得：m(Rh)，聯(lián)立解得：hR.答案A8 (單選)“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面，為天氣預(yù)報提供準(zhǔn)確、全面和及時的氣象資料設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，下列說法中正確的是()A同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的倍B同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體速度的倍C同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的 倍D同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的 倍解析設(shè)地球半徑為R，質(zhì)量為M，則第

7、一宇宙速度v1 ，根據(jù)萬有引力等于向心力得同步衛(wèi)星的運行速度v ，所以同步衛(wèi)星的運行速度是第一宇宙速度的 倍，A錯、C對；同步衛(wèi)星和地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體角速度相同，根據(jù)vr，同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體速度的n倍，B錯；由Gma，可得同步衛(wèi)星的向心加速度a，地球表面重力加速度g，所以同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍，D錯答案C雙星、多星問題9 (多選)宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)在浩瀚的銀河系中，多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點做勻速圓周運動，如圖545所示若AO>OB，則()

8、圖545A星球A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量B星球A的線速度一定大于B的線速度C雙星間距離一定，雙星的質(zhì)量越大，其轉(zhuǎn)動周期越大D雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動周期越大解析設(shè)雙星質(zhì)量分別為mA、mB，軌道半徑為RA、RB，兩者間距為L，周期為T，角速度為，由萬有引力定律可知：mA2RAmB2RBRARBL由式可得，而AO>OB，故A錯誤vARA，vBRB，B正確聯(lián)立得G(mAmB)2L3，又因為T，可知D正確，C錯誤答案BD10 (多選)如圖546所示，三顆質(zhì)量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上，設(shè)地球質(zhì)量為M，半徑為R.下列說法正確的是()圖546A地球?qū)σ活w衛(wèi)星的

9、引力大小為B一顆衛(wèi)星對地球的引力大小為C兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為D三顆衛(wèi)星對地球引力的合力大小為解析地球與衛(wèi)星之間的距離應(yīng)為地心與衛(wèi)星之間的距離，選項A錯誤，B正確；兩顆相鄰衛(wèi)星與地球球心的連線互成120°角，間距為r，代入數(shù)據(jù)得，兩顆衛(wèi)星之間引力大小為，選項C正確；三顆衛(wèi)星對地球引力的合力為零，選項D錯誤答案BC11(多選)宇宙中有這樣一種三星系統(tǒng)，系統(tǒng)由兩個質(zhì)量為m的小星體和一個質(zhì)量為M的大星體組成，兩個小星體圍繞大星體在同一圓形軌道上運行，軌道半徑為r.關(guān)于該三星系統(tǒng)的說法中正確的是()A在穩(wěn)定運行情況下，大星體提供兩個小星體做圓周運動的向心力B在穩(wěn)定運行情況下，大星體應(yīng)在小星

10、體軌道中心，兩小星體在大星體相對的兩側(cè)C小星體運行的周期為TD大星體運行的周期為T解析三星系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，兩個小星體應(yīng)在大星體的兩側(cè)，且在同一直徑上，小星體的向心力是由大星體的萬有引力和另一小星體的萬有引力共同提供的，A錯誤，B正確；由mr，可得出：T，故C正確；大星體為中心天體，D錯誤答案BCB組12(單選)我國成功實現(xiàn)目標(biāo)飛行器“神舟十號”與軌道空間站“天宮一號”的對接如圖547所示，已知“神舟十號”從捕獲“天宮一號”到實現(xiàn)對接用時為t，這段時間內(nèi)組合體繞地球轉(zhuǎn)過的角度為，地球半徑為R，重力加速度為g，則該過程中組合體所在圓軌道離地高度H為()圖547A.B.C.RD.R解析組合體在圓軌道

11、運行的周期Tt，根據(jù)萬有引力定律和牛頓運動定律得Gm()2(RH)，又GMgR2，所以H R，C項正確答案C13(多選)對宇宙的思考一直伴隨著人類的成長，人們采用各種方式對宇宙進(jìn)行著探索，搜尋著外星智慧生命，試圖去證明人類并不孤單其中最有效也是最難的方法就是身臨其境設(shè)想某載人飛船繞一類地行星做勻速圓周運動，其軌道半徑可視為該行星半徑R，載人飛船運動周期為T，該行星表面的重力加速度為g，引力常量為G，則()A飛船的速度是繞行星做圓周運動的最大速度B該行星的平均密度可表示為C飛船做圓周運動的半徑增大，其運動周期將減小D該行星的平均密度可表示為解析對飛船，萬有引力等于向心力，由Gm得v，即軌道半徑越

12、大，飛船速度越小，A項正確；由Gm2R，得行星質(zhì)量M，又行星密度，因此得，B項錯；由T2可知，當(dāng)軌道半徑增大時，飛船的周期增大，C項錯；由Gmg得M，代入密度表達(dá)式即得，D項正確答案AD14 (單選)迄今發(fā)現(xiàn)的二百余顆太陽系外行星大多不適宜人類居住，繞恒星“Gliese581”運行的行星“G1581c”卻很值得我們期待該行星的溫度在0 到40 之間、質(zhì)量是地球的6倍、直徑是地球的1.5倍、公轉(zhuǎn)周期為13個地球日“Gliese581”的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的0.31倍設(shè)該行星與地球均視為質(zhì)量分布均勻的球體，繞其中心天體做勻速圓周運動，則()A在該行星和地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度相同B如果人到了該行星，其體重是地球上的2倍C該行星與“Gliese581”的距離是