【速度】2020學年高考物理專題05萬有引力與航天備考強化訓練11萬有引力定律及其應用新人教版

文檔來源為從網(wǎng)絡收集整.word版可編輯歡下載支.【關鍵字】速度強訓11

萬引定及應本套強化訓練搜集近年來各地高中物理高考真題題及其它極有備考價值的習題等篩選而成。其主要目的在于理解萬有引力定律，能運用萬有引力定律來分析天體的運.了解人造地球衛(wèi)星的有關知識進有關天體質(zhì)量的估算道平行的計算等一些簡單的計算這些題的特點是把物理基礎識與航空航天技術中的最新成果聯(lián)系起來利于提高學生的學習興趣，有利于理論聯(lián)系實.一、破解依據(jù)㈠兩個重要定律⑴開普勒第三定律其，僅與心天體的性質(zhì)有關⑵萬有引力定律。㈡兩種基本思想⑴地面附近物體的萬有引力即重力⑵衛(wèi)星的向心力即中心天體提供的萬有引力㈢中心天體的質(zhì)量和度㈣勻速圓運動的人造衛(wèi)星⑴線速度、第一、二、三宇宙速度；,⑵角速度⑶周期（）；⑷加速度（特殊地）⑸黃金代換注：以上各式中均有㈤變軌原理及其應用勻速圓動離心運動徑增大⑶近心運動半徑減小。㈥同衛(wèi)星：⑴線速度；⑵角速度；⑶周期；⑷向心加速度；⑸軌道半徑；⑹對地高度；㈦萬有引力與重力：⑴地面上的物體，引力為；向心力；重力。其中，為地面某點的緯度。⑵同緯度、高空中的物體，，不計自轉(zhuǎn)，引力等于重力，且隨高度增加而增大。㈧功能關系：衛(wèi)星軌道半徑（或高度）增加，由于克服引力做功，因而動能減少；反之則反。不計發(fā)射過程由于大氣阻力所致能量損失，系統(tǒng)的機械能守恒。二、精選題㈠選擇題（每小題5分共50）⒈（17北京）利用引力常量G和下列某一組數(shù)據(jù)，不能計算出地球質(zhì)量的()A．地球的半徑及重力加速度(不慮地球自)B．人造衛(wèi)星在地面附近繞地球圓周運動的速度及周期C．月球繞地球做圓周運動的周及月球與地球間的距離D．地球繞太陽做圓周運動的周及地球與太陽間的距離⒉（17新標Ⅱ）如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運P為日點，Q為日點，MN為軌道短軸的兩個端點，運行的周期為。若只考慮王星和太陽之間的相互作用，則1檔來源:網(wǎng)絡收集整理word本可編.

文檔來源為從網(wǎng)絡收集整.word版可編輯歡下載支.海王星在從P經(jīng)M、Q的動過程中A從PM所用的間等于B從Q到N階，機械能逐漸變大C．P到階，速率逐漸變小D．M到N段，萬有引力對它先做負功后做正功（17江蘇）天一號貨飛船于日在文昌航天發(fā)射中心成功射升空．天二號空實驗室對接前，天一在地面約的圓軌道上飛行，則()A．角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度B．線速度小于第一宇宙速度C．周期小于地球自轉(zhuǎn)周期D．向心加速度小于地面的重力速度（課標I）利用三顆位置適當?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊目地同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的倍設球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為（）⒌17海）已知地球質(zhì)量為月球質(zhì)量的倍地球半徑約為月球半徑的倍．若在月球和地球表面同樣高度處相的初速度水平拋出物體出與落地點間的水平距離分別為和，則約為（）A9B．6C：D16全）2017年月，國成功發(fā)射的天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室完成了首次交會對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道(可視圓軌道運行．與天宮二號單獨運行時相比，組合體運行()A．周期變大B．速率變C．動能變大D．向心加度變大（15福）14.如圖，若兩顆人造衛(wèi)和均繞地球做勻速圓周運動，、到地心的距離分別為、，線速度大小分別為.（）圖3（15新課Ⅰ我發(fā)射的“嫦娥三號”登月探測器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運行；然后經(jīng)過一系列過程，在離月面4m高做一次懸停（可認為2檔來源:網(wǎng)絡收集整理word本可編.

文檔來源為從網(wǎng)絡收集整.word版可編輯歡下載支.是相對于月球靜止）；最后關閉發(fā)動機，探測器自由下落。已知探測器的質(zhì)量約為

9

kg

，地球質(zhì)量約為月球的81倍，球半徑為月球的3.7倍地球表面的重力加速度大小約為m/

。次探測器（）A．在著陸前瞬間，速度大小約8B．懸停時受到的反沖作用力約2NC．從離開近月圓軌道到著陸這時間內(nèi)，機械能守恒D．在近月圓軌道上運行的線速小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的線速度（15山）圖4，拉格朗日點L1位于球月球連線上，處在該點的物體在地球和月球引力的共同作用下可月球一起以相同的周期繞地球運動據(jù)此科家設想在拉格朗日點L1建立間站，使其與月球同周期繞地球運動。以1、

2分表示該空間站和月球向心加速度的大小，（）

3

表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小。以下判斷正確的是圖-A．

23

B．

2

C．

312

D．

31（16北京如圖-5所，一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道繞地E運，在變軌后進入軌道2做速圓周運動列說法正確的是（）A.不論在軌道1還是軌道2運，的速度都相同B.不論在軌道1還是軌道2運，星在P點的加速度都相同3檔來源:網(wǎng)絡收集整理word本可編.

文檔來源為從網(wǎng)絡收集整.word版可編輯歡下載支.C.衛(wèi)星在軌道1的任位置都具有相同加速度D.衛(wèi)星在軌道2的任位置都具有相同動量㈡空（10分⒒（16上海）（4分）顆星繞地球運行的周期之比為27:1，它們的角速度之比為_________，軌道半徑之比___________。天津)(6分我國自主研制的首艘貨運飛船“天舟一號”發(fā)射升空后經(jīng)在軌運行的“天宮二號”成功對接形成組合體組合體在距地面高為圓形軌道上繞地球做勻速圓周運動，已知地球的半徑為，地球表面處重力加速度，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響．則組合體運動的線速度大小________向心加速度大小為________．㈢算（40分）

圖6⒔山“變式(10分年國相繼完成“神十”與“天宮”對接嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程天好者提出“玉兔”回家的設想7帶玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到高度軌道上該軌道繞月球做圓周運動的飛船對接，然后由飛船送“玉兔”返回地球。設“玉兔”質(zhì)量為，月球半徑為R，月的重力加速度為g。以月面為零勢能面?！坝裢谩痹趆高的引力勢能可表示為

GMmh)

，其中G為力常量，M為球質(zhì)量，若忽略月球的自轉(zhuǎn)，求：⑴月球的第一宇宙速度；⑵從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功。圖-⒕（16江）（15分據(jù)道，一法國影師拍到“天宮一號”空間站飛過太陽的瞬間．照片中，“天宮一號”的太陽帆板輪廓清晰可見．如-所，假設“天宮一號”正以速度v=7.7km/s繞球做勻圓周運動運動方向與太陽帆板兩端M的線垂直、N間的離L=20m，地磁場的磁感應強度垂直于、所在平面的分量=1.0×10太陽帆板視為導體．（1）求MN間感電動勢的大小E；4檔來源:網(wǎng)絡收集整理word本可編.

T，將

文檔來源為從網(wǎng)絡收集整.word版可編輯歡下載支.（2）在太陽帆板上將一只“1.5V，0.3W”的小燈泡與MN相連成閉合電路，不計太陽帆板和導線的電阻，試判斷小燈泡能否發(fā)光，并說明理由；（3）取地球半徑=6.4×10km，地球表面的重力加速度=9.8m/s，試估算“天宮一號”距離地球表面的高度（計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字）．圖8⒖（14四川（15分）墨烯是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新材料，其超高強度及超強導電、導熱等非凡的物理化學性質(zhì)有望使21世紀世界發(fā)生革命性的變化發(fā)者由此獲得2010年諾貝爾物理學獎用石墨烯制超級纜繩類搭建“太空電梯”的夢想有望在本世紀實現(xiàn)科家們設想通地球同軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站電梯倉沿著這條纜繩運行，實現(xiàn)外太空和地球之間便捷的物資交換．(1)若“太空電梯”將貨物從赤基站運到距地面高度為的步軌道站，求軌道站內(nèi)質(zhì)量為m的物相對地心運動動能．設地球自轉(zhuǎn)角速度為ω，地球半徑為R.(2)當電梯倉停在距地面高度h＝4的站點時，求倉內(nèi)質(zhì)量＝50kg的對水平地板的壓力大?。〉孛娓浇亓铀俣热?0m/s，球自轉(zhuǎn)角速度ωrad/s，地球半徑R＝6.4×10km.圖9四)做（16江蘇）圖示，兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星AB地球做勻速圓周運動，用、、E、S分表示衛(wèi)星的軌道半徑周期、動能、與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積．下列關系式正確的有圖-A.>B

B.EEAb

C.B

D.

3A2A

B2B17.（15安徽）（14分）三顆星體構(gòu)成的系統(tǒng)，忽略其他星體對它們的作用，存在著一種運動形:三顆星體在相互之間的萬有引力作用下位等邊三角形的三個頂點上，繞某一共同的圓心在三形所在的平面內(nèi)做相同角速度的圓周運動（圖-11示、B、C三顆星體質(zhì)量不相同時的一般情況）。若A星質(zhì)為2，B、C兩體的質(zhì)量均為，三角形邊長為a。：圖-（1）星所受合力大小F；5檔來源:網(wǎng)絡收集整理word本可編.

月月日文檔來源為從網(wǎng)絡收集整.word版可編輯歡下載支.月月日（2）星所受合力大小F；（3）星的軌道半徑R；（4）三星體做圓周運動的周期T。（14全）（22）知球的自轉(zhuǎn)周期和半徑分別為T和地球同步衛(wèi)星的圓軌道半徑為。衛(wèi)星B沿半為r(r<h)的圓軌道在地球赤道的正上方運,其運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同。:(1)衛(wèi)星B做周運動的周;(2)衛(wèi)星A和B連地不能直接訊的最長時間間(信號傳輸時間可忽)。三參答㈠擇⒈答】【析在球表面附近在不考慮地球自轉(zhuǎn)的情況體所受重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力

GMm2

mg

可得

gR

2

能出地球質(zhì)量據(jù)有力提供衛(wèi)星、月球、地球做圓周運動的向心力，由

GMmvT，vTπR，解得R2πG

；由m(2rr月

2r3，解得M；由2月

GMπ日M()2rr日日

，會消去兩邊的M；故BC能求出地球質(zhì)量D不求出。⒉答】CD【析從P到Q的時間為

12

T根據(jù)開普勒行星運動第二定律可知，到M運動的速率大于從到Q運動速率，可知到所的時間小于

14

T選項誤；海王星在運動過程中只受太陽的引力作用機械能守恒選誤根據(jù)開普勒行星運動第二定律可知，從P到Q階段，速率逐漸變小，選項C正確；從M到N階，萬有引力對它先做負功后做正功，選項D正；故選CD⒊答】BCD【析天舟一號”的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑，所以“天舟一號”比同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)動得快角速度大期短而球自轉(zhuǎn)的角速度和周期與地球同步衛(wèi)星的相同，所以“天舟一號”的角速度比地球自轉(zhuǎn)角速度大，周期短，故A錯C正．“天舟6檔來源:網(wǎng)絡收集整理word本可編.

文檔來源為從網(wǎng)絡收集整.word版可編輯歡下載支.一號”的軌道半徑大于近地衛(wèi)星的軌道半徑以“天舟一號”比近地衛(wèi)星的線速度小心加速度小地星的線速度是第一宇宙速度地星的向心加速度等于地面的重力加速度“舟一號”的線速度小于第一宇宙速度加度小于地面的重力加速度，故B正．⒋答】【析地球自轉(zhuǎn)周期變小星要與地球保持同步衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期也隨之變小，4r由Gmr可則衛(wèi)星離地球的高度應變實現(xiàn)三顆衛(wèi)星覆蓋全球rT的目的，則衛(wèi)星周期最小時，由數(shù)學幾何關系可作出右圖。由幾何關系得，衛(wèi)星的軌道半徑為r

R

①由開普勒第三定律

rrT

，代入題中數(shù)據(jù)，得(6.6)24

rT

②由①②解得

Th⒌答】．【解析】設月球質(zhì)量為M′，半徑為R′，地球質(zhì)量為，半徑為．已知M4,.MR根據(jù)萬有引力等于重力得

Mm2

由此解得

g

GMR進而就有由題意從同樣高度拋出，

16

①h

11gt22

②，①、②聯(lián)立，解得

t

94

t

，在地球上的水平位移在月球上的水平位移

s=vt，s′=v′；因此

s:s月

地

:4

，故僅有A正，BCD錯；⒍答】【析由天體知識可知＝2

R，＝GM

GM，＝，半徑不變，周期T、率R27檔來源:網(wǎng)絡收集整理word本可編.

T文檔來源為從網(wǎng)絡收集整.word版可編輯歡下載支.Tv、加速度a的大均不變，故A、D錯誤速率v不，組合體質(zhì)量m變，故動能E1＝mv大，正確2⒎答】【析由題意知，兩顆造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，根據(jù)Mm2Gr2r

，得：

GMvr，1rr21

，故A正；、C、D錯。⒏答】、D【析在中天體表面上萬有引力供重力：GM812力加速度g0.17g1.66m/月地(3.7)

Mm2

,則可月球表面的重根據(jù)平衡條件，探測器懸停時受到的反作用力F

探

m探月

3

N

，選項B正確器自由下落v

2

2g月

,得出著落前瞬間的速度

3.6m/s

,選項A錯；從離開近月圓軌道關發(fā)動機僅在月球引力作用下機械能守恒離開近月軌道后還有制動懸停，發(fā)動機做了功，機械能不守恒，故選C誤；在近月圓軌道萬有引力提供向心力：

2R2

,解運行的線速度亦即其小于近地衛(wèi)星線速度，選項正確⒐答】【析空間站建在拉格朗日點，故周期等于月球繞地球轉(zhuǎn)動的周期，根據(jù)可2

球與同步衛(wèi)星都是由地球的有引力提供向心力作圓周運動，而同步衛(wèi)星的半徑小根據(jù)

a

GMr

可知

a23

綜所述，31

選D正。⒑答】【析從1到2，需要加速逃A；

ma可得a,徑相同，加速2度相同，衛(wèi)星在橢圓軌道1上運時，運動半徑變化a變C錯B對；衛(wèi)星在圓形軌道2上動時，過程中的速度方向刻改變，所以動量方向不同D錯。㈡空⒒答】1:27；9:18檔來源:網(wǎng)絡收集整理word本可編.

月文檔來源為從網(wǎng)絡收集整.word版可編輯歡下載支.月【析據(jù)題意，衛(wèi)星饒地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星的運行角速度與周期系為：

2

，即角速度與周期成反比，則

T1T

；兩顆衛(wèi)星做勻速圓周運動，由萬有引力提供向心力，則有：

Mmmr2r

，即

r

r，所以有：122r

91

。ggR2⒓答】，。(R)2【析在地球表面附近物體所受重力和萬有引力近似相等，有

Mm2

，航Mmv2天器繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，有mma(R)2R)

，解得：線速度

g

，向心加速度

gR2(R)

。㈢算⒔答】

GMR1，)R

。【析⑴設月球第一宇宙速度為v萬有引力提供向心力，可有由此解得

v

GM⑵試題分析：在月球表面上，

Mm2

mg

月

，而在距離月球表面h高時則v2(R)2R)在高h處兔的動能mgE2(R))

，而將玉兔發(fā)送到該處時，對它做的功應等于它在該處的機械能，即對它做的功為WEE

月R

)

。：⒕答】（1）1.54V（2不能（）4×105m【析（1）法拉第電磁感應定律，入數(shù)據(jù)得E=1.54V;(2)不能，因為穿過閉合回路的通量不變，不產(chǎn)生感應電流。（3）在地面：

MmR

9檔來源:網(wǎng)絡收集整理word本可編.

2222勻速圓周運動：

G

文檔來源為從網(wǎng)絡收集整.word版可編輯歡下載支.mR)R解得：

gRv

2

,代入數(shù)據(jù)得:1⒖答】(1)mω(＋)(2)11.52【析(1)設貨物相對地心的距離為r，線速度為v，則r＋①vω②1貨物相對地心的動能為E＝v

③聯(lián)立①②③得

1E＝m

()④(2)設地球質(zhì)量為相對地心的距離為r心加速度為a地的萬有引力為F，則r＋aωF＝rGMg＝R

⑤⑥⑦⑧設水平地板對人的支持力大小為，