11萬(wàn)有引力與航天—2020高考物理總復(fù)習(xí)專題檢測(cè)機(jī)構(gòu)用

1、萬(wàn)有引力與航天1 .某星球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，其半徑為四，一衛(wèi)星在距該星球表面高度為2R的圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為丁，萬(wàn)有引力常量為q,下列說(shuō)法正確的是（）A.衛(wèi)星運(yùn)行的加速度大小為2rrRB.該星球的第一宇宙速度大小為丁C.該星球表面的重力加速度大小為D.該星球的密度為訐2 .北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第三顆組網(wǎng)衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱“三號(hào)衛(wèi)星”）的工作軌道為地球同步軌道，設(shè)地球半徑為'“三號(hào)衛(wèi)星”的離地高度為幺則關(guān)于地球赤道上靜止的物體、地球近地環(huán)繞衛(wèi)星和“三號(hào)衛(wèi)星”的有關(guān)說(shuō)法中正確的是（）A.赤道上物體與“三號(hào)衛(wèi)星”的線速度之比為B.赤道上物體與近地衛(wèi)星的角速度之比為3十可冉_竺必C.赤道

2、上物體與“三號(hào)衛(wèi)星”的向心加速度之比為D.近地衛(wèi)星處與“三號(hào)衛(wèi)星”處的重力加速之比為3 .2017年|B月中國(guó)天文望遠(yuǎn)鏡FAST首次發(fā)現(xiàn)兩顆太空脈沖星，其中一顆星的自轉(zhuǎn)周期為（實(shí)際測(cè)量為11KH,距離地球|L6萬(wàn)光年）.假設(shè)該星球恰好能維持自轉(zhuǎn)不瓦解，國(guó)口令該星球的密度。與自轉(zhuǎn)周期1的相關(guān)量k為q星,同時(shí)假設(shè)地球同步衛(wèi)星離地面的高度為地球半徑的6倍，地球的密度限與自轉(zhuǎn)周期的相關(guān)量正為,則（）B.C. 9地7回D. %=7q皇4 .已知八前兩顆繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，軌道半徑之比為2:1,且兩者動(dòng)能相等，則H兩顆衛(wèi)星所受的萬(wàn)有引力之比為（）A.2；1B.1：2C.4:1D,1：45 .有

3、&&。、”四顆地球衛(wèi)星，日還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動(dòng)，力處于地面附近近地軌道上正常運(yùn)動(dòng)，。是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測(cè)衛(wèi)星，設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為24%所有衛(wèi)星均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，則有（）A. 口的向心加速度等于重力加速度©B. °在鈾內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角是kC."在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)最長(zhǎng)D.的運(yùn)動(dòng)周期有可能是23h6 .假設(shè)地球和火星都繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球到太陽(yáng)的距離小于火星到太陽(yáng)的距離，那么（）A.地球公轉(zhuǎn)周期大于火星的公轉(zhuǎn)周期B.地球公轉(zhuǎn)的線速度小于火星公轉(zhuǎn)的線速度C.地球公轉(zhuǎn)的加速度小于火星公轉(zhuǎn)的加速度

4、D.地球公轉(zhuǎn)的角速度大于火星公轉(zhuǎn)的角速度7 .均勻分布在地球赤道平面上的三顆同步通信衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)除地球南北極等少數(shù)地區(qū)外的“全球通信”.已知地球半徑為兄，地球表面的重力加速度為，同步衛(wèi)星所在的軌道處的重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)周期為了，下面列出的是關(guān)于三顆衛(wèi)星中任意兩顆衛(wèi)星間距離F的表達(dá)式，其中正確的是（）A.B.C.D.8 .如圖所示，地球質(zhì)量為陽(yáng)，繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為R.有一質(zhì)量為m的飛船，由靜止開(kāi)始從1點(diǎn)在包力片的作用下，沿口口方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，一年后在口點(diǎn)飛船掠過(guò)地球上空，再過(guò)三個(gè)月，又在Q處掠過(guò)地球上空.根據(jù)以上條件可以得出()1 .%的距離為依168 .FD的距離為廿C.

5、地球與太陽(yáng)的萬(wàn)有引力的大小碗D.地球與太陽(yáng)的萬(wàn)有引力的大小9 .在我國(guó)科幻電影流浪地球的劇情中，有一關(guān)鍵情節(jié)是人類帶著地球靠近木星的過(guò)程中，如何避免地球與木星間的距離小于洛希極限(當(dāng)兩個(gè)大體中心的距離小于洛希極限時(shí)，質(zhì)量較小的大體會(huì)在引力和潮汐力的作用下碎散).設(shè)木星與地球的質(zhì)量分別為"半徑分別為人，密度分別為"以"e,若地球相對(duì)于木星的洛希極限【木衛(wèi)繞木星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為木星半徑的6倍，其運(yùn)行周期為地球近地衛(wèi)星周期的30倍，則（）A阿：%=6;25qrB"w0=6：25a<RC&T"尸呼D加%=1叩一10 .某人在春分

6、那天（太陽(yáng)光直射赤道）站在地球赤道上用天文望遠(yuǎn)鏡觀察他正上方的一顆同步衛(wèi)星，他發(fā)現(xiàn)在日落后連續(xù)有一段時(shí)間觀察不到此衛(wèi)星.已知地球表面的重力加速度為用地球自轉(zhuǎn)周期為丁，圓周率為燈，僅根據(jù)9、口、C7r可推算出（）A.地球的質(zhì)量B.地球的半徑C.衛(wèi)星距地面的高度D.衛(wèi)星與地心的連線在土?xí)r間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度11 .為了方便研究物體與地球間的萬(wàn)有引力問(wèn)題，通常將地球視為質(zhì)量分布均勻的球體.已知地球的質(zhì)量為“，半徑為匕引力常量為方，不考慮空氣阻力的影響.（1）求北極點(diǎn)的重力加速度的大小；若“天宮二號(hào)”繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道可視為圓周，其軌道距地面的高度為匕求“大宮二號(hào)”繞地球運(yùn)行的周期和速率；若已知地球質(zhì)量M=立

7、地球半徑R=6400km,其自轉(zhuǎn)周期24b,引力常量仃=57xl（）1NmW,在赤道處地面有一質(zhì)量為血的物體收，用卬。表示物體力在赤道處地面上所受的重力，表示其在赤道處地面上所受的萬(wàn)有引力.請(qǐng)求出F-的值（結(jié)果保留1位有效數(shù)字），并以此為依據(jù)說(shuō)明在處理萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系時(shí)，為什么經(jīng)?？梢院雎缘厍蜃赞D(zhuǎn)的影響.12.2016年2月11日，美國(guó)“激光干涉引力波天文臺(tái)”（L1G。）團(tuán)隊(duì)向全世界宣布發(fā)現(xiàn)了引力波，這個(gè)引力波來(lái)自于距離地球網(wǎng)億光年之外一個(gè)雙黑洞系統(tǒng)的合并.已知光在真空中傳播的速度為*太陽(yáng)的質(zhì)量為%,萬(wàn)有引力常量為，兩個(gè)黑洞的質(zhì)量分別為太陽(yáng)質(zhì)量的點(diǎn)倍和祖倍，合并后為太陽(yáng)質(zhì)量的亡倍.利用所學(xué)

8、知識(shí)，求此次合并所釋放的能量.(2)黑洞密度極大，質(zhì)量極大，半徑很小，以最快速度傳播的光都不能逃離它的引力，因此我們無(wú)法通過(guò)光學(xué)觀測(cè)直接確定黑洞的存在.假定黑洞為一個(gè)質(zhì)量分布均勻的球形大體.a.因?yàn)楹诙磳?duì)其他大體具有強(qiáng)大的引力影響，我們可以通過(guò)其他天體的運(yùn)動(dòng)來(lái)推測(cè)黑洞的存在.天文學(xué)家觀測(cè)到，有一質(zhì)量很小的恒星獨(dú)自在宇宙中做周期為半徑為的勻速圓周運(yùn)動(dòng).由此推測(cè)，圓周軌道的中心可能有個(gè)黑洞.利用所學(xué)知識(shí)求此黑洞的質(zhì)量M(3)b.嚴(yán)格解決黑洞問(wèn)題需要利用廣義相對(duì)論的知識(shí)，但早在相對(duì)論提出之前就有人利用牛頓力學(xué)體系預(yù)言過(guò)黑洞的存在.我們知道，在牛頓體系中，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)量分別為rm1rHj叫、叫的質(zhì)點(diǎn)相距為

9、T時(shí)也會(huì)具有勢(shì)能，稱之為引力勢(shì)能，其大小為47丁(規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處勢(shì)能為零).請(qǐng)你利用所學(xué)知識(shí)，推測(cè)質(zhì)量為M的黑洞，之所以能夠成為“黑”洞，其半徑最大不能超過(guò)多少？萬(wàn)有引力與航天1.【答案】CGMmMr=in7n。=-【解析】A.由0廠，廣，故A錯(cuò)誤；B.第一宇宙速度是在衛(wèi)星表面的運(yùn)動(dòng)速度，此時(shí)運(yùn)行周期不是“，所以B錯(cuò)誤;C.正確;絲=.瑞財(cái)=1/M4D,由叫/,解得獷，PF,把彳故選C.2.【答案】BCD【解析】A.赤道上物體與“三號(hào)衛(wèi)星”的角速度相同，長(zhǎng)P=號(hào)44.代入解得故D錯(cuò)誤.都等于地球自轉(zhuǎn)角速度，根據(jù)P.4必=5得：赤道上物體與“三號(hào)衛(wèi)星”的線速度之比為七B.對(duì)于“三號(hào)衛(wèi)星”與近地衛(wèi)星

10、，由力啟引力提供向心力,得:3明可得“三號(hào)衛(wèi)星”與近地衛(wèi)星角速度之比為：?jiǎn)嵋籎ff31力及十寸又嗎，所以丐.故B止確.C.赤道上物體與“三號(hào)衛(wèi)星”的角速度相同，由*=3）4_R為、故C止確.故A錯(cuò)誤.Mpk2G=m（i）r得：廣.分析得它們的向心加速度之比MmD.對(duì)于“三號(hào)衛(wèi)星”與近地衛(wèi)星，由萬(wàn)有引力等于重力，得：/日9=-T得：J._(R4.所以得近地衛(wèi)星處與“三號(hào)衛(wèi)星”處的重力加速之比為.故D正確.故選：BCD.3.【答案】AF-171投【解析】由丁可得周期越小，物體需要的向心力越大，物體對(duì)星球表面的壓力最小，當(dāng)周期小到一定值時(shí)，壓力為零，此時(shí)萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，即:二雙丁)R地球的同步衛(wèi)

11、星的軌道比較是地球的半徑的P倍，對(duì)地球的同步衛(wèi)星:所以：。地=拉。£故A正確，BCD錯(cuò)誤.故選A4.【答案】B【解析】根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力:動(dòng)能:Ev-jjnv12GMm則：凡=嚴(yán)廿二k.GMFfi2用所以萬(wàn)有引力可以表示為：1r萬(wàn)一丁一.=!=1由于軌道半徑之比為2：1|,且兩者動(dòng)能相等，所以：后。2.故B正確，ACD錯(cuò)誤.故選B5.【答案】C【解析】A.&衛(wèi)星在地球上沒(méi)有發(fā)射，受到萬(wàn)有引力和支持力的作用，兩者的合力提供向心力，支持力與重力等大反向，故知。的向心加速度小于重力加速度自，故A錯(cuò)誤；LB.是地球同步衛(wèi)星，周期是l2+h,則在加內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角是嚴(yán)，故B錯(cuò)誤；C.

12、由得"卜,衛(wèi)星的半徑越大，線速度越小，所以力的線速度最大，在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)最長(zhǎng)，故C正確；D.由開(kāi)普勒第三定律一知，衛(wèi)星的半徑越大，周期越大，所以日的運(yùn)動(dòng)周期大于1c的周期24卜，故D錯(cuò)誤.故選C.6.【答案】D【解析】本題考查的是萬(wàn)有引力中的天體環(huán)繞模型.根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，兩天體運(yùn)動(dòng)均為萬(wàn)有引力提供向心力，即因此，軌道半徑越大，線速度”越小，角速度越小，周期胃越大，向心加速度口越小.根據(jù)題目條件可知丁火，地，所以可得選項(xiàng)D正確.7.【答案】D【解析】小Mm+ir1根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得：廠，刀為軌道半徑，有:Gm=mg產(chǎn)-根據(jù)地球表面處萬(wàn)有引力等于重力得：日，得：口M三

13、。*根據(jù)題意畫出俯視三顆同步通信衛(wèi)星的幾何位置圖象:根據(jù)幾何關(guān)系得:所以根據(jù)同步衛(wèi)星處萬(wàn)有引力等于重力得:所以：正確，錯(cuò)誤.故選D8.【答案】ABC【解析】a.地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期為一年，飛船從d到Q所用的時(shí)間為三個(gè)月，則地球從P到Q的時(shí)間為三個(gè)月，即四分之一個(gè)周期，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為度，根據(jù)幾何關(guān)系知，DQ的距離為印,故A正確；8 .因?yàn)榈交氐臅r(shí)間為一年，到Q的時(shí)間為三個(gè)月，可知到的時(shí)間和口到Q的時(shí)間之比為七5,根據(jù)得x二P?和Q距離之比為|16：25,則PD和D。距離的距16離之比為叩9,DQ=ff則，"二三長(zhǎng),故B正確；CD.地球與太陽(yáng)的萬(wàn)有引力等于地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，對(duì)Pq段，

14、根據(jù)位移公式有：路">"口，因?yàn)镻到D的時(shí)間D和Q到的時(shí)間之比為1:1,則小耳，即丁一,FjM思，F(xiàn)=卑巴_aT二£,向心力向，聯(lián)立解得地球與太陽(yáng)之間的引力，故C正確，D錯(cuò)誤.故選ABC【備注】【分析】：根據(jù)的時(shí)間與周期的關(guān)系得出0到Q所走的圓心角，結(jié)合幾何關(guān)系求出隊(duì)的距離.抓住飛船做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合PD的時(shí)間和PQ的時(shí)間之比得出位移之比，從而得出PD的距離.根據(jù)位移時(shí)間公式和牛頓第二定律，結(jié)合地球與太陽(yáng)之間的引力等于地球的向心力求出引力的大小.【點(diǎn)評(píng)】：本題主要考查了萬(wàn)有引力公式及勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移時(shí)間公式的應(yīng)用，并結(jié)合幾何關(guān)系求解，難度適中.9 .【

15、答案】B解得：標(biāo)=語(yǔ)故B正確.故選B【備注】【分析】：木衛(wèi)1繞木星及地球衛(wèi)星繞地球均為萬(wàn)有引力提供向心力，利用求解即可.【點(diǎn)評(píng)】：關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)主要原理為萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，注意根據(jù)已知條件選擇合適的公式是關(guān)鍵.10.【答案】BCD"Mm_巾里、【解析】設(shè)地球半徑為%結(jié)合"=仃盟、丁-小F可解得對(duì)于同步衛(wèi)星，設(shè)其軌道高度為幺則結(jié)合"""/M、即了以及B選項(xiàng)所得的肉可解得七ij-a由=著可解得衛(wèi)星在£時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度.故選BCD.11.【解析】設(shè)質(zhì)量為心珀勺物體靜止在北極點(diǎn)時(shí)所受地面的支持力為盛，根據(jù)萬(wàn)有引力定，上一，一、,=N律和共點(diǎn)力

16、平衡條件則有即質(zhì)量為7no的物體在北極點(diǎn)時(shí)所受的重力設(shè)北極點(diǎn)的重力加速度為外，則叫向與廠；GM解得嚴(yán)2Tl吃一【答案】g；q*【解析】設(shè)“天宮二號(hào)”的質(zhì)量為其繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為3,根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律有解得:2rr(RIA)IGW運(yùn)行速率【答案】3X10;由于地球自轉(zhuǎn)對(duì)地球表赤道面上靜止的物體所受重力與所受地球引力大小差別的影響很小，所以通常情況下可以忽略地球自轉(zhuǎn)造成的地球引力與重力大小的區(qū)別.【解析】物體人在赤道處地面上所受的萬(wàn)有引力匕根據(jù)牛頓對(duì)于物體1在赤道處地面上隨地球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，設(shè)其所受地面的支持力為第二定律有物體.此時(shí)所受重力的大小所以這一計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，由于地球自轉(zhuǎn)對(duì)地球表赤道面上