高三名校物理試題（新課標(biāo)Ⅱ版）（第03期）06 萬有引力定律 含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2014屆高三名校物理試題解析分項匯編（新課標(biāo)Ⅱ版）（第03期）專題06萬有引力定律精選名校試題單項選擇題1.【2014·貴州省六校聯(lián)盟高三第一次聯(lián)考】如圖所示，將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后再次點火,將衛(wèi)星送入同步軌道3,軌道1、2相切于Q點，2、3相切于P點，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是（）A．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過Q點時的速度小于它在軌道2上經(jīng)過P點時的速度B．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度C．衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道3的過程中衛(wèi)星動能變小，衛(wèi)星的重力勢能增加，但衛(wèi)星的機械能守恒D．衛(wèi)星在同步軌道3上的角速度等于在軌道1上的角速度2?！?014·遼寧省遼寧師大附中高三上期期中考試】太空被稱為是21世紀(jì)技術(shù)革命的搖籃．?dāng)[脫地球引力,在更“純凈”的環(huán)境中探求物質(zhì)的本質(zhì),撥開大氣層的遮蓋，更直接地探索宇宙的奧秘,一直是科學(xué)家們夢寐以求的機會．“神州號”兩次載人飛船的成功發(fā)射與回收給我國航天界帶來足夠的信心，我國提出了載人飛船——太空實驗室——空間站的三部曲構(gòu)想．某宇航員要與軌道空間站對接，飛船為了追上軌道空間站A.只能從較低軌道上加速B。只能從較高軌道上加速C。只能從空間站同一高度的軌道上加速D。無論在什么軌道上，只要加速都行3.【2014·遼寧省撫順二中高三上期期中考試】下表是火星和地球部分?jǐn)?shù)據(jù)對照表，把火星和地球視為勻質(zhì)理想球體,它們繞太陽的運動近似看作勻速圓周運動,從表中數(shù)據(jù)可以分析得出不正確的是（）質(zhì)量(kg）公轉(zhuǎn)周期（d天）自轉(zhuǎn)周期（h小時）近似公轉(zhuǎn)軌道半徑（m）星球半徑（m)火星6。421×1023686。9824。622。28×10113.395×106地球5.976×1024365.2623.931。50×10116.378×106A。地球所受向心力較大 B.地球公轉(zhuǎn)動能較大C。火星的第一宇宙速度較大 D?；鹦莾蓸O處地表重力加速度較小 考點：本題考查萬有引力定律的應(yīng)用。4.【2014·遼寧省五校協(xié)作體高三上期期中考試】一顆人造地球衛(wèi)星，在地面時，所受萬有引力大小為F;當(dāng)它被送到距地心的距離為地球半徑2倍的運行軌道后，所受萬有引力大小為（）A．FD．FC．FB．3F5.【2014·黑龍江省雙鴨山市一中高三12月月考】太陽圍繞銀河系中心的運動可視為勻速圓周運動，其運動速度約為地球公轉(zhuǎn)速度的7倍，軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)道半徑的2×109倍，為了粗略估算銀河系中恒星的數(shù)目，可認(rèn)為銀河系中所有恒星的質(zhì)量都集中在銀河系中心,且銀河系中恒星的平均質(zhì)量約等于太陽質(zhì)量，則銀河系中恒星數(shù)目約為（）A．109B．1011 C．1013 【答案】B【解析】試題分析：設(shè)銀河系的質(zhì)量為M1,太陽的質(zhì)量為M2，地球的質(zhì)量為m，太陽繞銀河系的速度為v1，地球的公轉(zhuǎn)速度為v2,由萬有引力提供向心力可知：,解得,B正確．考點:本題考查萬有引力定律的應(yīng)用．6.【2014·遼寧省新民市第一高級中學(xué)高三上期期末考試】隨著航天技術(shù)的發(fā)展，在地球周圍有很多人造飛行器，其中有一些已超過其設(shè)計壽命且能量耗盡。每到太陽活動期，地球的大氣層會變厚,這時有些飛行器在大氣阻力的作用下，運行的軌道高度將逐漸降低（在其繞地球運動的每一周過程中,軌道高度變化很小,均可近似視為勻速圓周運動）。為了避免飛行器墜入大氣層后對地面設(shè)施及人員造成安全威脅，人們設(shè)想發(fā)射導(dǎo)彈將其在運行軌道上擊碎。具體設(shè)想是：在導(dǎo)彈的彈頭脫離推進裝置后，經(jīng)過一段無動力飛行，從飛行器后下方逐漸接近目標(biāo)，在進入有效命中距離后引爆彈頭并將該飛行器擊碎。對于這一過程中的飛行器及彈頭，下列說法中正確的是(）A．飛行器軌道高度降低后,它做圓周運動的速率變大B．飛行器軌道高度降低后，它做圓周運動的周期變大C．彈頭在脫離推進裝置之前，始終處于失重狀態(tài)D．彈頭引爆前瞬間，彈頭的加速度一定小于此時飛行器的加速度7.【2014·北京市東城區(qū)普通校高三第一學(xué)期12月聯(lián)考試卷】“嫦娥二號"環(huán)月飛行的高度為100km，所探測到的有關(guān)月球的數(shù)據(jù)將比環(huán)月飛行高度為200km的“嫦娥一號”更加詳實。若兩顆衛(wèi)星環(huán)月的運行均可視為勻速圓周運動，運行軌道如圖4所示。則A．“嫦娥二號”環(huán)月運行的周期比“嫦娥一號”大 B．“嫦娥二號”環(huán)月運行的線速度比“嫦娥一號”小C．“嫦娥二號”環(huán)月運行的向心加速度比“嫦娥一號"大D．“嫦娥二號"環(huán)月運行的向心力與“嫦娥一號”相等【答案】C【解析】8?！?014·北京市東城區(qū)示范校高三第一學(xué)期12月聯(lián)考試卷】現(xiàn)有兩顆繞地球勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星A和B，它們的軌道半徑分別為rA和rB.如果rA>rB,則A。衛(wèi)星A的運動周期比衛(wèi)星B的運動周期大B.衛(wèi)星A的線速度比衛(wèi)星B的線速度大C.衛(wèi)星A的角速度比衛(wèi)星B的角速度大D.衛(wèi)星A的加速度比衛(wèi)星B的加速度大【答案】A9?！?014·北京市石景山區(qū)高三第一學(xué)期期末考試】如圖5所示，兩顆“近地"衛(wèi)星1和2都繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星2的軌道半徑更大些．兩顆衛(wèi)星相比較,下列說法中正確的是A．衛(wèi)星2的向心加速度較大B．衛(wèi)星2的線速度較大C．衛(wèi)星2的周期較大D．衛(wèi)星2的角速度較大10.【2014·北京市通州區(qū)高三1月份摸底考試】“嫦娥一號”是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星,它在距月球表面高度為h的圓形軌道上運行，運行周期為T。已知引力常量為G,月球的半徑為R。利用以上數(shù)據(jù)估算月球質(zhì)量的表達式為A． B． C． D．11.【2014·甘肅省武威市第六中學(xué)高三第四次月考】2013年6月20日上午10點神舟十號航天員首次面向中小學(xué)生開展太空授課和天地互動交流等科普教育活動，這是一大亮點?！吧裰凼枴痹诶@地球做勻速圓周運動的過程中，下列敘述不正確的是(）A．指令長聶海勝做了一個“太空打坐"，是因為他不受力B．懸浮在軌道艙內(nèi)的水呈現(xiàn)圓球形C．航天員在軌道艙內(nèi)能利用彈簧拉力器進行體能鍛煉D．盛滿水的敞口瓶，底部開一小孔，水不會噴出12.【2014·貴州省六盤水市六校聯(lián)合統(tǒng)考高三12月月考】假設(shè)月球半徑為,月球表面的重力加速度為?！版隙鹑枴憋w船沿距月球表面高度為3的圓形軌道Ⅰ運動，到達軌道的點，點火變軌進入橢圓軌道Ⅱ，到達軌道Ⅱ的近月點再次點火進入近月軌道Ⅲ繞月球做圓周運動.下列判斷正確的是(）A．飛船在軌道Ⅲ跟軌道Ⅰ的線速度大小之比為1:2B．飛船在軌道Ⅰ繞月球運動一周所需的時間為C．飛船在點點火變軌后，動能減小D．飛船在Ⅱ軌道上由A點運動到B點的過程中，動能減小【答案】C【解析】試題分析:飛船在軌道Ⅲ和軌道Ⅰ上做勻速圓周運動，均由萬有引力提供向心力，設(shè)月球的質(zhì)量為M，飛船的質(zhì)量為m，則由牛頓第二定律和萬有引力定律得:，解得：,即，故,所以A錯誤;飛船在軌道Ⅰ繞月球運動，萬有引力充當(dāng)向心力，則13.【2014·甘肅省武威市第六中學(xué)高三第四次月考】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)，設(shè)某雙星系統(tǒng)繞其連線上的O點做勻速圓周運動，如圖所示。若AO＜OB，則（）OOABA．星球A的向心力一定大于B的向心力B．星球A的線速度一定大于B的線速度C．星球A的角速度一定小于B的角速度D．星球A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量14．【2014·北京市通州區(qū)高三1月份摸底考試】A．由于氣體阻力做負(fù)功，衛(wèi)星的動能逐漸減小B．由于地球引力做正功，引力勢能一定減小C．由于氣體阻力做功可忽略,因此機械能保持不變D．衛(wèi)星克服氣體阻力做的功等于引力勢能的減小15。【2013·北京市豐臺區(qū)高三第一學(xué)期期末考試】已知地球的質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球表面處的重力加速度為g。地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，離地面的高度為h.利用上述物理量，可推算出地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度表達式為A.B。C。D。16.【2014·黑龍江省牡丹江一中高三10月月考】某研究小組用天文望遠(yuǎn)鏡對一顆行星進行觀測，發(fā)現(xiàn)該行星有一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星在行星的表面附近繞行,并測得其周期為T，已知引力常量為G，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以估算出（）A．行星的質(zhì)量 B．行星的半徑C．行星的平均密度 D．行星表面的重力加速度17.【2014·海南省瓊海市嘉積中學(xué)高三上學(xué)期教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測】一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，假如該衛(wèi)星變軌后做勻速圓周運動,動能減小為原來的1/4,不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則變軌前后衛(wèi)星的A、向心加速度大小之比為4：1B、角速度大小之比為2:1C、周期之比為1：8D、軌道半徑之比為1：218?！?014·黑龍江省牡丹江一中高三10月月考】“嫦娥一號”衛(wèi)星發(fā)射后通過自帶的小型火箭多次變軌，進入地月轉(zhuǎn)移軌道，最終被月球引力捕獲,成為繞月衛(wèi)星，并開展對月球的探測。已知衛(wèi)星繞月運動的周期約為127分鐘，月球繞地球運動的軌道半徑與衛(wèi)星繞月球運動的軌道半徑之比約為220。利用上述數(shù)據(jù)以及日常的天文知識，可估算出地球?qū)πl(wèi)星與月球?qū)πl(wèi)星的萬有引力的比值約為（）A．2×10-3B．0.2C．7D．2×102【答案】A19?！?014·黑龍江省牡丹江一中高三10月月考】某顆人造地球衛(wèi)星離地面的高度是地球半徑的倍，那么該衛(wèi)星運行速度是地球第一宇宙速度的（）A．倍 B．倍 C．倍 D．倍【答案】D【解析】

試題分析:第一宇宙速度滿足:,造地球衛(wèi)星離地面的高度是地球半徑的倍J時速度滿足，兩式對照得D正確?？键c：本題考查萬有引力定律、圓周運動、第一宇宙速度。二、多項選擇題20。【2013·貴州省天柱民中、錦屏中學(xué)、黎平一中、黃平民中高三上期期末聯(lián)考】2012年初，我國宣布北斗導(dǎo)航系統(tǒng)正式商業(yè)運行。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)"，具有導(dǎo)航、定位等功能?！氨倍贰毕到y(tǒng)中兩顆工作星均繞地心O做勻速圓周運動，軌道半徑均為r，某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置（如圖所示)。若衛(wèi)星均順時針運行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R,不計衛(wèi)星間的相互作用力。則（）A．這兩顆衛(wèi)星的加速度大小相等，均為B．衛(wèi)星l由位置A運動至位置B所需的時間為C．衛(wèi)星l向后噴氣就一定能追上衛(wèi)星2D．衛(wèi)星1由位置A運動到位置B的過程中萬有引力做正功21?！?013·遼寧省某重點中學(xué)高三上期期末考試】如圖5所示,a為地球赤道上的物體；b為沿地球表面附近做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星；c為地球同步衛(wèi)星。關(guān)于a、b、c做勻速圓周運動的說法中正確的是(）A．角速度的大小關(guān)系為B．向心加速度的大小關(guān)系為C．線速度的大小關(guān)系為D．周期關(guān)系為22?！?014·遼寧省沈陽市高三教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(一）】已知萬有引力常量為G，地球半徑為R,地球表面重力加速度g和地球自轉(zhuǎn)周期T，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,利用以下條件可求出的物理量是A、地球的質(zhì)量B．地球與其同步衛(wèi)星之間的引力C．第一宇宙速度D．地球同步衛(wèi)星的高度23?！?013·遼寧省五校協(xié)作體高三第二次模擬考試】2010年10月“嫦娥二號”衛(wèi)星成功發(fā)射，長征三號丙火箭直接將衛(wèi)星由繞地軌道送入200km~38×104A．離開地球時，地球的萬有引力對衛(wèi)星做負(fù)功，重力勢能增加;接近月球時月球引力做正功，衛(wèi)星動能減小B．開始在200kmC．在進入不同高度的繞月軌道時，離月球越近，運動的線速度越大,角速度越小D．在某個繞月圓形軌道上，如果發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星高度偏高，可以通過向前加速實現(xiàn)糾偏24。【2014·云南省部分名校高三12月統(tǒng)一考試】美國科學(xué)家通過射電望遠(yuǎn)鏡觀察到宇宙中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)：三顆星位于同一直線上，兩顆環(huán)繞星圍繞中央星在同一半徑為R的圓形軌道上運行.設(shè)每個星體的質(zhì)量均為M，忽略其它星體對它們的引力作用，則A．環(huán)繞星運動的角速度為B．環(huán)繞星運動的線速度為C．環(huán)繞星運動的周期為4πD．環(huán)繞星運動的周期為2π25?！?014·遼寧省撫順市六校聯(lián)合體高三上期期中考試】隨著世界航空事業(yè)的發(fā)展，深太空探測已逐漸成為各國關(guān)注的熱點。假設(shè)深太空中有一顆外星球，質(zhì)量是地球質(zhì)量的2倍，半徑是地球半徑的，則下列判斷正確的是(）A．該外星球的同步衛(wèi)星周期一定小于地球同步衛(wèi)星周期B．某物體在該外星球表面上所受重力是它在地球表面上所受重力的8倍C．該外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的2倍D．繞該外星球的人造衛(wèi)星和以相同軌道半徑繞地球的人造衛(wèi)星運行速度相同26.【2014·黑龍江省雙鴨山市一中高三上期期中考試】發(fā)射地球同步衛(wèi)星要經(jīng)過三個階段：先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后使其沿橢圓軌道2運行，最后將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點,如圖所示。當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，其中說法正確的是()A衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度B衛(wèi)星在軌道3上的動能小于它在軌道1上的動能C衛(wèi)星在軌道3上的引力勢能小于它在軌道1上的引力勢能D衛(wèi)星在軌道3上的機械能大于它在軌道1上的機械能27.【2014·黑龍江省牡丹江一中高三10月月考】目前在地球同步軌道上運行的同步衛(wèi)星，下列說法中正確的是（)A．向心力大小相同B．周期相同C．向心加速度相同D．離地心的距離相同【答案】BD【解析】

試題分析：同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星,它們運動周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等，因此根據(jù)開普勒定律,則離地心的距離相同，所以B、D正確;但在不同位置，加速度方向不同，則C錯,又由于不同衛(wèi)星質(zhì)量可能不同,則向心力大小不一定相同,則錯.考點:本題考查向心加速度、人造衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、萬有引力及其在天體運動中應(yīng)用。28.【2014·海南省瓊海市嘉積中學(xué)高三上學(xué)期教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測】美國“新地平線”號探測器借助“宇宙神-5”火箭，從佛羅里達州卡納維拉爾角肯尼迪航天中心發(fā)射升空，開始長達9年的飛向冥王星的太空之旅。擁有3級發(fā)動機的“宇宙神—5”重型火箭將以每小時5.76萬公里的驚人速度把“新地平線”號送離地球，這個冥王星探測器將成為人類有史以來發(fā)射速度最高的飛行器.這一速度A、大于第一宇宙速度B、等于第二宇宙速度C、大于第三宇宙速度D、小于并接近于第三宇宙速度29.【2014·海南省瓊海市嘉積中學(xué)高三上學(xué)期教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測】下列說法中正確的是A、根據(jù)公式v=ωr，衛(wèi)星運動的軌道半徑增大到原來的2倍仍做圓周運動，則線速度增大到原來的2倍.B、根據(jù)公式F=GMm/r2，衛(wèi)星運動的軌道半徑增大到原來的2倍仍做圓周運動，則向心力減少到原來的1/4C、地球同步衛(wèi)星的角速度雖被確定，但高度和速度可以選擇，高度增加，速度增大，高度降低，速度減小D、地球同步衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)同步，因此同步衛(wèi)星的高度和速度是一定的，且地球同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空【答案】BD

【解析】

試題分析：根據(jù)萬有引力提供衛(wèi)星的向心力，由F=GMm/r2可知軌道半徑增大到原來的2倍,則向心力減少到原來的1/4B正確；根據(jù),所以有:，半徑增大到原來的2倍，則線速度變?yōu)樵瓉淼谋?，A錯誤；同步衛(wèi)星周期為24h固定不變，根據(jù)可知高度和速度是一定的，C錯誤，D正確。

考點：本題考查了萬有引力與衛(wèi)星問題。

30.【2014·貴州省遵義市第四中學(xué)高三上學(xué)期第三次月考】一宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運動，飛船艙內(nèi)有一質(zhì)量為m的人站在可稱體重的臺秤上．用R表示地球的半徑，g表示地球表面處的重力加速度大小，g′表示宇宙飛船所在處的地球引力加速度大小,a表示宇宙飛船做圓周運動的向心加速度大小，V表示宇宙飛船做圓周運動的線速度大小，F(xiàn)N表示人對秤的壓力,下面說法中正確的是()A．FN＝0B．g′＝ａC．D．非選擇題31.【2014·遼寧省五校協(xié)作體高三上期期中考試】某星球半徑為R，一物體在該星球表面附近自由下落,若在連續(xù)兩個T時間內(nèi)下落的高度依次為h1、h2，則該星球的第一宇宙速度為。（2分)考點:考查了自由落體運動，第一宇宙速度32。【2014·北京市大興區(qū)高三第一學(xué)期期末試卷】（7分）“嫦娥三號”探測器于2013年12月2日凌晨在西昌發(fā)射中心發(fā)射成功。“嫦娥三號”經(jīng)過幾次成功變軌以后，探測器狀態(tài)極其良好，成功進入繞月軌道。12月14日21時11分,“嫦娥三號”探測器在月球表面預(yù)選著陸區(qū)域成功著陸，標(biāo)志我國已成為世界上第三個實現(xiàn)地外天體軟著陸的國家。設(shè)“嫦娥三號”探測器環(huán)繞月球的運動為勻速圓周運動，它距月球表面的高度為h，已知月球表面的重力加速度為g、月球半徑為R，引力常量為G,則(1）探測器繞月球運動的向心加速度為多大；（2）探測器繞月球運動的周期為多大。33?！?014·北京市東城區(qū)示范校高三第一學(xué)期12月聯(lián)考試卷】有一質(zhì)量為m的衛(wèi)星以軌道半徑為r、周期為T環(huán)繞某行星做圓軌道運動，已知引力常量為G。求：（1）行星的質(zhì)量M;（2）作用于衛(wèi)星上的引力F；（3）若行星的半徑是衛(wèi)星軌道半徑的，行星表面的重力加速度g是多大？【答案】（1）（2）（3）【解析】34。【2014·遼寧省五校協(xié)作體高三上期期中考試】(8分）2008年9月27日，“神舟七號”宇宙飛船載著翟志剛等三名航天員進入了太空，中國航天員首次實現(xiàn)了在太空的艙外活動，這是我國航天發(fā)展史上的又一里程碑。已知萬有引力常量為G,地球質(zhì)量為M，地球半徑為R。飛船繞地球做勻速圓周運動的過程中，距地面的高度為h，求:(1）航天員在艙外活動時的加速度a的大??；（2)飛船繞地球做勻速圓周運動的周期T。35。【2014·貴州省六校聯(lián)盟高三第一次聯(lián)考】（6分）“健身彈跳球”是最近在少年兒童中特別流行的一項健身益智器材，少年兒童在玩彈跳球時如圖一要雙腳站在彈跳球的水平跳板上，用力向下壓彈跳球，形變的彈跳球能和人一起跳離地面。該過程簡化為：一、形變彈跳球向上恢復(fù)原狀，二、人和彈跳球豎直上升，假設(shè)小孩質(zhì)量為m，人和球一起以速度大小v0離開地面還能豎直上升h高（上升過程小孩只受重力作用)，地球半徑為R,引力恒量為G，求(1）、此次起跳過程彈跳球?qū)π『⒆龆嗌俟?？?）地球的質(zhì)量為多少？36.【2014·黑龍江省牡丹江一中高三10月月考】天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒