2020版高考物理大二輪復習試題：萬有引力定律及其應用(含答案)

1、回扣練6:萬有引力定律及其應用1.（多選）2014年3月8日凌晨馬航客機失聯(lián)后，西安衛(wèi)星測控中心緊急調(diào)動海洋、風云、高分、遙感 4個型號近10顆衛(wèi)星，為地面搜救提供技術支持. 特別是“高分一號”突破了空間分辨率、多光譜與大覆蓋面積相結(jié)合的大量關鍵技術.如圖為“高分一號”與北斗導航系統(tǒng)兩顆衛(wèi)星在空中某一面內(nèi)運動的示意圖.“北斗”系統(tǒng)中兩顆衛(wèi)星“ G”和“ G”以及“高分一號”均可認為繞地心O做勻速圓周運動.衛(wèi)星A、B兩位置，“高“G”和“ G”的軌道半徑為r,某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的g,地球半徑為R,分一號”在C位置.若衛(wèi)星均順時針運行，地球表面處的重力加速度為不計衛(wèi)星間的相互作用力.

2、則以下說法正確的是（） RA.衛(wèi)星“ G”和“ G”的加速度大小相等均為 -gB.衛(wèi)星“ G”由位置A運動到位置B所需的時間為4鼠I- 3RgC.如果調(diào)動“高分一號”衛(wèi)星快速到達B位置的下方，必須對其加速D. “高分一號”是低軌道衛(wèi)星，其所在高度有稀薄氣體，運行一段時間后機械能會減,GMm - GM _ q 一，解析：選BD.根據(jù)萬有引力提供向心力 y=ma可得，a=y,而GM= gF2,所以衛(wèi)星的加速度a = grR2,故A錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力，得 3=、/普所以衛(wèi)星1兀由位置A運動到位置B所需的時間t=3=F/,，故B正確；“高分一號”衛(wèi)星加速，3R V g將做離心運動，軌道半徑變

3、大，速度變小，路程變長，運動時間變長，故如果調(diào)動“高分一 號”衛(wèi)星快速到達 B位置的下方，必須對其減速，故 C錯誤；“高分一號”是低軌道衛(wèi)星,其所在高度有稀薄氣體，克服阻力做功，機械能減小，故 D正確.2.銀河系的恒星中有一些是雙星，某雙星由質(zhì)量不等的星體S和S構(gòu)成，兩星在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點O做勻速圓周運動；由天文觀測得其周期為 T,S到O點的距離為-1, S和展的距離為r,已知萬有引力常量為 G由此可求出 展的質(zhì)量為 （）A 4 兀 2r2 （r - - JB 4兀 2r14兀2r3C."GT4 兀 2r2riD- -gT解析：選D.設星體S和S的質(zhì)量分別

4、為 m、m2,星體S做圓周運動的向心力由萬有引力提供得即:，rnm4 712ri4% 2r2riGy= mT2, 斛彳導: R2=-gt, 故 D 正確,ABC錯誤.3.我國發(fā)射了 “天宮二號”空間實驗室，之后發(fā)射了 “神州 十一號”飛船與“天宮二號”對接.假設“天宮二號”與“神州 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

5、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)對接解析：選 C.在同一軌道上運行加速做離心運動，減速做向心運動均不可實現(xiàn)對接，則AB錯誤；飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速，則其做離心運動可使飛船逐漸靠近 空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接.則C正確；飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速，則其做向心運動，不可能與空間實驗室相接觸，則 D錯誤.故選C.4.有一質(zhì)量為 M半彳仝為R密度均勻的球體，在距離球心 O為2RR的地方有一質(zhì)量為 m的質(zhì)點，現(xiàn)在從M中挖去一半徑為2的球體（如圖），然后又在挖空部分填滿另外一種密度為原來

6、2倍的物質(zhì)，如圖所示.則填充后的實心球體對m的萬有引力為（）11GMm5GMmA. 36R2B 18R2IGMm13GMmC.-3rT0 36-解析：選A.設密度為p ,則p =尚3,一，在小球內(nèi)部挖去直徑為R3RR的球體，其半徑為2, ,4挖去小球的質(zhì)重為： m = p - Tt3R2 M 上GMm« =挖去小球刖，球與質(zhì)點的萬有引力：Fi = zOPA 2 =28（2R）4RT,被挖部分對質(zhì)點的引力為:GMm8 GMm一,一、F2=-=,填充物密度為原來物質(zhì)的 2倍，則填充3R2 18R萬物對質(zhì)點的萬有引力為挖去部分的二倍，填充后的實心球體對m的萬有引力為：F1-F2+2F211

7、GMm ”=飛6苣，A正確，BCD昔誤.故選 A.5.（多選）某衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，周期為T.已知地球半徑為 R,地球表面重力加速度為g,引力常量為 G,假設地球的質(zhì)量分布均勻，忽略地球自轉(zhuǎn).以下說法正確的是A.衛(wèi)星運行半徑B.衛(wèi)星運行半徑= 2? /gC.地球平均密度二且D.地球平均密度MmGRr=mg聯(lián)立解得：r =2,mM 4 兀解析：選 AC.由萬有引力提供向心力則有：Grr = m_Tryg2,故a正確，b錯誤；地球的質(zhì)量M= gR,地球的體積G4 兀 R 一 ，、v=-所以地球的密度 3gR2M G 3g , o為P =W= 丁曰=瀉口故C正確，D錯誤.V 4兀 R 4ttG

8、R6. 2016年8月16日1時40分，我國在酒泉用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空.如圖所示為“墨子號”衛(wèi)星在距離地球表面500 km高的軌道上實現(xiàn)兩地通信的示意圖.若已知地球表面重力加速度為g,地球半徑為R則下列說法正確的是（）A.工作時，兩地發(fā)射和接收信號的雷達方向一直是固定的B.衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的速度小于7.9 km/sC.可以估算出“墨子號”衛(wèi)星所受到的萬有引力大小D.可以估算出地球的平均密度解析：選B.由于地球自轉(zhuǎn)的周期和“墨子號”的周期不同，轉(zhuǎn)動的線速度不同，所以工作時，兩地發(fā)射和接收信號的雷達方向不是固定的，故A錯誤.7.9 km/s是

9、衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大環(huán)繞速度， 則衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的速度小于7.9 km/s,故B正確.由于“墨子號”衛(wèi)星的質(zhì)量未知， 則無法計算“墨子號”所受到的萬有引力大小，故C錯誤.根2Mm4據(jù)G2=mR+ h)知，因周期未知,(R+ h)T則不能求解地球的質(zhì)量，從而不能估算地球的密度，選項D錯誤；故選B.7.北斗導航已經(jīng)應用于多種手機，如圖所示，導航系統(tǒng)的一顆衛(wèi)星原來在較低的橢圓軌道n上飛行，到達A點時轉(zhuǎn)移到圓軌道I上.若圓軌道I離地球表面的高度為hi,橢圓軌道n近地點離地球表面的高度為h2.地球表面的重力加速度為 g,地球半徑為 R則下 列說法不正確的是()A.衛(wèi)星在軌道I上的機械能大

10、于在軌道n上的機械能B.衛(wèi)星在軌道I上的運行速率C.若衛(wèi)星在圓軌道I上運行的周期是Ti,則衛(wèi)星在軌道n的時間T2 =/ (hi+h2+2R 3T8 (R+ hi) 3D.若“天宮一號”沿軌道n運行經(jīng)過A點的速度為VA,則“天宮一號”運行到 B點的速度vB= /1黑vA解析：選D.衛(wèi)星從軌道n進入軌道I要在A點加速，則衛(wèi)星在軌道I上的機械能大于在軌道n上的機械能，選項 A正確；衛(wèi)星在軌道I上： G2Mmv_2zR.hx =mrjr，又 GiMk gR,解 (R+ hi)R+ hi得v=、/2Rr，選項b正確；根據(jù)開普勒第三定律可得: 上:R十hi(R+ hi) 3T2R+ hi+h2 32常，解

11、得T2 = Ti(hi+h2+2R38 (R+ hi) 33選項C正確；根據(jù)開普勒第二定律得：VA( hi+ F) =VB(h2+ S ,解hi+R得Vb= iTVVA，選項D錯誤.h2十R8. 2018年，我國將發(fā)射“嫦娥四號”，實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸.為了實現(xiàn)地球與月球背面的通信，將先期發(fā)射一枚拉格朗日L2點中繼衛(wèi)星.拉格朗日L2點是指衛(wèi)星受太陽、地球兩大天體引力作用，能保持相對靜止的點，是五個拉格朗日點之一，位于日地連線上、地球外側(cè)約 1.5 X106 km處.已知拉格朗日L2點與太陽的距離約為 1.5 X108 km,太陽質(zhì)量約為2.0 X 1030 kg,地球質(zhì)量約為 6.0 X

12、 1024 kg.在拉格朗日L2點運行的中繼衛(wèi)星，受 到太陽引力F1和地球引力F2大小之比為（）1. 100 : 3C. 3 ： 100解析：選A.由萬有引力定律故A正確.8. 10 000 : 3D. 3 ： 10 000_ GMm F1 _ Mkdi_ 2.0 X 1030x ( 1.5 X 109) 2_F= "r丁 可信 F2 = M= 6.0 X 1024X ( 1.5 X 1011) 2=1009. 2017年9月29日，世界首條量子保密通訊干線“京滬干線”與“墨子號”科學實驗衛(wèi)星進行天地鏈路， 我國科學家成功實現(xiàn)了洲際量子保密通訊.設“墨子號”衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，

13、在時間t內(nèi)通過的弧長為i,該弧長對應的圓心角為 e ,已知引力常量為G下列說法正確的是（）兀A. “墨子號”的運行周期為 -tB. “墨子號”的離地高度為 vC. “墨子號”的運行速度大于7.9 km/sD.l 3利用題中信息可計算出地球的質(zhì)量為工GO t解析：選D. “墨子號”的運行周期為 T=紅=.=罕，選項a錯誤；“墨子號”的T離地高度為h=r-R=R,選項B錯誤；任何B星的速度均小于第一宇宙速度，選項 C3錯誤；根據(jù) G"與 mo 2r,其中3=:，r =,解得M= 2,選項D正確；故選 D.rt 0G0 t10.（多選）從國家海洋局獲悉，2018年我國將發(fā)射3顆海洋衛(wèi)星，它們將在地球上方約500 km高度的軌道上運行.該軌道經(jīng)過地球兩極上空，所以又稱為極軌道（圖中虛線所示）.由于該衛(wèi)星軌道平面繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)方向和角速度與地球繞太陽公轉(zhuǎn)的方向和角速度相同，則這種衛(wèi)星軌道叫太陽同步軌道.下列說法中正確的是（）A.海洋衛(wèi)星的軌道平面與地球同步軌道平面垂直B.海洋衛(wèi)星繞地球運動的周期一定小于24 hC.海洋衛(wèi)星的動能一定大于地球同步衛(wèi)星的動能D.海洋衛(wèi)星繞地球運動的半徑的三次方與周期二次方的比等于地球繞太陽運動的半徑 的三次方與周期二次方的比解析：選AB.海洋衛(wèi)星經(jīng)過地球兩極上空，而地球的同步衛(wèi)星軌道在地球赤道平面內(nèi)，所以兩軌道平面相互垂直，A