全國高考物理試題匯編（第四期）D5萬有引力與天體運動（含解析）

D5萬有引力與天體運動【題文】（理綜卷·屆廣東省廣州市海珠區(qū)高三摸底考試（.08））20．如圖所示，A是靜止在赤道上的物體，B、C是同一平面內兩顆人造衛(wèi)星．B位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上，C是地球同步衛(wèi)星.關于以下判斷正確的是AABCA．衛(wèi)星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度B．A、B的線速度大小關系為vA>vBC．周期大小關系為TA=TC>TBD．若衛(wèi)星B要靠近C所在軌道，需要先加速【知識點】人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關系；萬有引力定律及其應用．D5【答案解析】CD解析：A、第一宇宙速度為近地衛(wèi)星的速度，為最大環(huán)繞速度，所以B的速度小于第一宇宙速度，故A錯誤；B、a、c相比較，角速度相等，由v=ωr，可知，根據衛(wèi)星的速度公式v=得vc＜vb，則va＜vc＜vb，故B錯誤；C、衛(wèi)星c為同步地球衛(wèi)星，所以Ta=Tc根據v=，T=得：衛(wèi)星的周期T=2π，可知Tc＞Tb，所以Ta=Tc＞Tb，故C正確；D、衛(wèi)星要想從低軌道到達高軌道，需要加速做離心運動，故D正確；故選：CD．【思路點撥】本題中涉及到三個做圓周運動物體，a、c轉動的周期相等，b、c都為衛(wèi)星，故比較他們的周期、角速度、線速度、向心加速度的關系時，涉及到兩種物理模型，要兩兩比較，最后再統(tǒng)一比較．【題文】（物理卷·屆安徽省六校教育研究會高三第一次聯考試卷（.08））9．宇航員乘飛船繞月球做勻速圓周運動，最后飛船降落在月球上。在月球上，宇航員以初速度豎直向上拋出一個小球。已知萬有引力常量為，由下列已知條件能求出小球上升最大高度的是（）A．飛船繞月球勻速圓周運動的周期和半徑B．飛船繞月球勻速圓周運動的周期、線速度以及月球的半徑C．飛船繞月球勻速圓周運動的周期、角速度以及月球的半徑D．飛船繞月球勻速圓周運動的線速度、角速度和半徑【知識點】萬有引力定律及其應用．D5【答案解析】B解析：AB、根據萬有引力提供向心力，得月球的質量為M=在月球表面的物體受到的重力等于萬有引力mg＝，所以月球表面的重力加速度g=小球做豎直上拋運動的高度為h＝，故A錯誤、B正確．C、根據v=ωr可知，不知道飛船的軌道半徑，不知道飛船的線速度，由上面的分析可知，不能計算出月球表面的重力加速度，故不能求出小球上升的高度，故C錯誤．

D、由于不知道月球的半徑，故不能計算出月球表面重力加速度，故不能求出小球上升的高度，故D錯誤．故選：B．【思路點撥】小球做豎直上拋運動的高度為h＝，故要計算上升的高度，需要知道月球表面的重力加速度，根據萬有引力提供向心力和重力等于萬有引力計算月球的表面重力加速度．本題要掌握萬有引力提供向心力和重力等于萬有引力這兩個關系，要知道小球做豎直上拋運動，要計算上升的高度，需要知道月球表面的重力加速度．【題文】（物理卷·屆河北省石家莊二中高三開學考試（.08））8.如圖所示，三顆質量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上，設地球質量為M、半徑為R.下列說法正確的是()A．地球對一顆衛(wèi)星的引力大小為B．一顆衛(wèi)星對地球的引力大小為eq\f(GMm,r2)C．兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為eq\f(Gm2,3r2)D．三顆衛(wèi)星對地球引力的合力大小為eq\f(3GMm,r2)【知識點】萬有引力定律及其應用；向心力．D4D5【答案解析】BC解析：A、地球對一顆衛(wèi)星的引力F＝，則一顆衛(wèi)星對地球的引力為．故A錯誤，B正確．C、根據幾何關系知，兩顆衛(wèi)星間的距離l=r，則兩衛(wèi)星的萬有引力F＝．故C正確．D、三顆衛(wèi)星對地球的引力大小相等，三個力互成120度，根據合成法，知合力為零．故D錯誤．故選：BC【思路點撥】根據萬有引力定律公式，求出地球與衛(wèi)星、衛(wèi)星與衛(wèi)星間的引力，結合力的合成求出衛(wèi)星對地球的引力．本題考查萬有引力定律的基本運用，難度不大，知道互成120度三個大小相等的力合成，合力為零．【題文】（物理卷·屆江西省師大附中等五校高三第一次聯考（.08））1．下列敘述正確的是（）A．力、長度和時間是力學中三個基本物理量，它們的單位牛頓、米和秒就是基本單位B．法拉第最先提出電荷周圍存在電場的觀點C．伽利略用“月—地檢驗”證實了萬有引力定律的正確性D．牛頓在給出萬有引力定律的同時給出了引力常量【知識點】力學單位制；萬有引力定律的發(fā)現和萬有引力恒量的測定．C2D5【答案解析】B解析：A、“力”不是基本物理量，“牛頓”也不是力學中的基本單位，故A錯誤；B、法拉第最先提出電荷周圍存在電場的觀點，故B正確；C、牛頓用“月-地“檢驗法驗證了牛頓定律的正確性，故C錯誤；D、牛頓定律不是普適規(guī)律，具有局限性，故D錯誤．故選：B【思路點撥】力學中的基本物理量有三個，它們分別是長度、質量、時間，它們的單位分別為m、kg、s，牛頓用“月-地“檢驗法驗證了牛頓定律的正確性，牛頓定律不是普適規(guī)律，具有局限性．國際單位制規(guī)定了七個基本物理量，這七個基本物理量分別是誰，它們在國際單位制分別是誰，這都是需要學生自己記住的．【題文】（物理卷·屆江西省師大附中等五校高三第一次聯考（.08））2.土星的衛(wèi)星很多，現已發(fā)現達數十顆，下表是有關土衛(wèi)五和土衛(wèi)六兩顆衛(wèi)星的一些參數，則兩顆衛(wèi)星相比較，下列判斷正確的是（）衛(wèi)星距土星距離/km半徑/km質量/kg發(fā)現者發(fā)現日期土衛(wèi)五5270007652.49×1021卡西尼1672年土衛(wèi)六12225751.35×1023惠更斯1655年A．土衛(wèi)五的公轉速度大B．土星對土衛(wèi)六的萬有引力小C．土衛(wèi)六表面的重力加速度小D．土衛(wèi)五的公轉周期大【知識點】萬有引力定律及其應用．D5【答案解析】A解析：A、D、根據萬有引力提供向心力得：，解得：T=2π，v=因為土衛(wèi)六的軌道半徑大于土衛(wèi)五的軌道半徑，則土衛(wèi)六的周期大，線速度小，故A正確，D錯誤；B、萬有引力：F=對土衛(wèi)5，有：對土衛(wèi)6，有：故對土衛(wèi)6的萬有引力大，故B錯誤；C、在衛(wèi)星表面，萬有引力等于重力，有：

mg=G解得：g=G對土衛(wèi)5，有：對土衛(wèi)6，有：故土衛(wèi)5表面的重力加速度大，故C錯誤；故選：A．【思路點撥】根據萬有引力提供向心力求出衛(wèi)星周期、線速度與軌道半徑的關系，從而比較出大?。鶕f有引力等于重力得出衛(wèi)星表面重力加速度與衛(wèi)星質量和半徑的關系，從而比較出重力加速度的大?。鉀Q本題的關鍵掌握萬有引力提供向心力和萬有引力等于重力兩個理論，并能靈活運用比例法求解．【題文】（物理卷·屆內蒙古赤峰二中（赤峰市）高三9月質量檢測試題（.09））4.衛(wèi)星電話信號需要通過地球衛(wèi)星傳送．如果你與同學在地面上用衛(wèi)星電話通話，則從你發(fā)出信號至對方接收到信號所需要最短時間最接近于（可能用到的數據：月球繞地球運動的軌道半徑為3.8×105km，運動周期約為27天，地球半徑約為6400km，無線電信號的傳播速度為3×10A．0.1s B．0.25s C．0.5s D．1s【知識點】人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關系；萬有引力定律及其應用．D5【答案解析】B解析：根據萬有引力提供向心力，解得：r=，已知月球和同步衛(wèi)星的周期比為27：1，則月球和同步衛(wèi)星的軌道半徑比為9：1．同步衛(wèi)星的軌道半徑r′=×3.8×105=4.2×104km．所以接收到信號的最短時間t=≈0.25s，故選B．【思路點撥】同步衛(wèi)星和月球都是繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力，求出軌道半徑比，從而得出同步衛(wèi)星的軌道半徑以及高度，根據速度公式求出時間．解決本題的關鍵掌握萬有引力提供向心力．【題文】（物理卷·屆天津一中高三上學期零月月考（.09））5.假設地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，則（）A．同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的n倍B．同步衛(wèi)星的運行速度是第一宇宙速的倍C．同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉速度的n+1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【知識點】同步衛(wèi)星．D5【答案解析】B解析：A、研究同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力，列出等式：，其中r為同步衛(wèi)星的軌道半徑．地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，即r=nR，所以而第一宇宙速度為：所以同步衛(wèi)星的運行速度是第一宇宙速的倍．故A錯誤，B正確．C、同步衛(wèi)星的周期與地球自轉周期相同，即同步衛(wèi)星和地球赤道上物體隨地球自轉具有相等的角速度．根據圓周運動公式得：v=ωr，因為r=nR所以同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉速度的n倍，故C錯誤．D、研究同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力，列出等式：根據地球表面萬有引力等于重力得：,,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．故D錯誤．故選C．【思路點撥】研究同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力，列出等式表示出所要比較的物理量．根據已知量結合關系式求出未知量．了解同步衛(wèi)星的含義，即同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉周期相同．求一個物理量之比，我們應該把這個物理量先用已知的物理量表示出來，再根據表達式進行比較．向心力的公式選取要根據題目提供的已知物理量或所求解的物理量選取應用．【題文】（物理卷·屆吉林省長春市高三上學期第一次模擬考試（.09））7.某行星的質量約是地球質量的5倍，直徑約是地球直徑的2倍．現假設有一艘宇宙飛船飛臨該星球表面附近做勻速圓周運動，則（）A．該行星的平均密度比地球平均密度大B．該行星表面處的重力加速度小于9.8m/s2C．飛船在該行星表面附近運行時的速度大于7.9km/sD．飛船在運行時的周期要比繞地球表面運行的衛(wèi)星周期小【知識點】萬有引力定律及其應用；人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關系．D5D6【答案解析】C解析：A、行星的平均密度ρc=，故A錯誤；B、物體受到的萬有引力等于重力．所以有G=mg′忽略地球自轉，物體受到的萬有引力等于重力．所以有G=mg整理得＞1，所以行星表面處的重力加速度大于9.8m/s2．故B錯誤．C、由萬有引力提供向心力得：G=m，所以，則飛船在行星表面做圓周運動時的速度大于

7.9km/s，故