《2020版高考物理人教版（山东专用）一轮复习练习：第四章 第4节 万有引力与航天 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理人教版（山东专用）一轮复习练习：第四章 第4节 万有引力与航天 Word版含解析.pdf（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 4 节 万有引力与航天 1.假设有一星球的密度与地球相同,但它表面处的重力加速度是地球 表面重力加速度的 4 倍,则该星球的质量是地球质量的( D ) A. B.4 倍 C.16 倍 D.64 倍 解析:由=mg 得 M=,所以= =,=地,即= ,得 R=4R地,故=64.选项 D 正确. 2.火星成为我国深空探测的第二颗星球,假设火星探测器在着陆前, 绕 火星表面匀速飞行(不计周围其他天体的影响),宇航员测出飞行 N 圈 用时t,已知地球质量为M,地球半径为R,火星半径为r,地球表面重力 加速度为 g.则( B ) A.火星探测器匀速飞行的速度约为 B.火星探测器匀速飞行的向心加速度约
2、为 C.火星探测器的质量为 D.火星的平均密度为 解析:火星探测器匀速飞行的速度约为 v=,向心加速度约为 a= = ,A 错误,B 正确;火星探测器匀速飞行,G=,对于地 球,g=,两式结合,得到 M火=,火星的平均密度为= ,故 D 错误;火星探测器的质量不能计算出来,故 C 错误. 3.登上火星是人类的梦想,“嫦娥之父”欧阳自远透露:中国计划于 2020 年登陆火星.地球和火星公转视为匀速圆周运动,忽略行星自转 影响.根据下表,火星和地球相比( B ) 行星半径/m质量/kg轨道半径/m 地球6.41066.010241.51011 火星3.41066.410232.31011 A.火星
3、的公转周期较小 B.火星做圆周运动的加速度较小 C.火星表面的重力加速度较大 D.火星的第一宇宙速度较大 解析:由 G=mr=ma 知,T=2,a=,轨道半径越大,公转周期 越大,加速度越小,由于 r火r地,故选项 A 错误,B 正确;由 G=mg 得 g=G,=()2=2.6,火星表面的重力加速度较小,C 错误;由 G =m 得 v=,=,火星的第一宇宙速度较小,D 错误. 4. 中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统, 是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统 (GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统.预计 2020 年左右,北斗 卫星导航系
4、统将形成全球覆盖能力.如图所示是北斗导航系统中部分 卫星的轨道示意图,已知 a,b,c 三颗卫星均做圆周运动,a 是地球同步 卫星,则( A ) A.卫星 a 的角速度小于 c 的角速度 B.卫星 a 的加速度大于 b 的加速度 C.卫星 a 的运行速度大于第一宇宙速度 D.卫星 b 的周期大于 24 h 解析:a 的轨道半径大于 c 的轨道半径,因此卫星 a 的角速度小于 c 的 角速度,选项 A 正确;a 的轨道半径与 b 的轨道半径相等,因此卫星 a 的加速度等于 b 的加速度,选项 B 错误;a 的轨道半径大于地球半径, 因此卫星 a 的运行速度小于第一宇宙速度,选项 C 错误;a 的
5、轨道半径 与 b 的轨 道半 径相等,卫星 b 的周期等于 a 的周期,为 24 h,选项 D 错 误. 5.(2019江西南昌模拟)2016 年 10 月 17 日,“神舟十一号”载人飞 船发射升空,搭载宇航员景海鹏、陈冬前往“天宫二号”空间实验室, 宇航员在“天宫二号”驻留 30 天进行了空间地球系统科学、空间应 用新技术和航天医学等领域的应用和实验.“神舟十一号”与“天宫 二号”的对接变轨过程如图所示,AC 是椭圆轨道的长轴.“神舟十 一号” 从圆轨道先变轨到椭圆轨道,再变轨到圆轨道,与在圆轨 道运行的“天宫二号”实施对接.下列描述正确的是( C ) A.“神舟十一号”在变轨过程中机械能
6、不变 B.可让“神舟十一号”先进入圆轨道,然后加速追赶“天宫二号” 实现对接 C.“神舟十一号”从 A 到 C 的动量逐渐变小 D.“神舟十一号”在椭圆轨道上运动的周期与“天宫二号”运行周期 相等 解析:“神舟十一号”飞船变轨过程中轨道升高,机械能增加,A 选项 错误;若飞船在进入圆轨道后再加速,则将进入更高的轨道飞行,不 能实现对接,选项 B 错误;由开普勒第二定律可知,飞船沿轨道由 A 到 C 速度减小,则动量逐渐减小,选项 C 正确;由开普勒第三定律可知, 在椭圆轨道上的运行周期与在圆轨道上的运行周期不相等,D 项 错误. 6.(2017海南卷,5)已知地球质量为月球质量的81倍,地球半
7、径约为 月球半径的 4 倍.若在月球和地球表面同样高度处,以相同的初速度 水平抛出物体,抛出点与落地点间的水平距离分别为 s月和 s地,则 s 月s地约为( A ) A.94B.61C.32D.11 解析:设月球质量为 M,半径为 R,地球质量为 M,半径为 R. 已知=81, =4, 根据在星球表面万有引力等于重力得 =mg 则有 g=, 因此 = 由题意从同样高度抛出, h= gt2= gt2, 联立解得 t= t, 在地球上的水平位移 s地=v0t, 在月球上的水平位移 s月=v0t; 因此 s月s地=94,故 A 正确,B,C,D 错误. 7.(2017全国卷,14)2017 年 4
8、月,我国成功发射的天舟一号货运 飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体 仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行.与天宫二号单独运行 时相比,组合体运行的( C ) A.周期变大B.速率变大 C.动能变大D.向心加速度变大 解析:设地球质量为M,对天宫二号,由万有引力提供向心力可得T=2 ,v=,a=,而对接后组合体轨道半径 r 不变,则 T,v,a 均不变, 但质量变大,由 Ek= mv2知 Ek变大,选项 C 正确. 8. (2019山西大学附中模拟)如图是两颗仅在地球引力作用下绕地 球运动的人造卫星轨道示意图,是半径为 R 的圆轨道,为椭圆轨 道,AB 为椭圆的长
9、轴且 AB=2R,两轨道和地心在同一平面内,C,D 为两 轨道的交点.已知轨道上的卫星运动到 C 点时速度方向与 AB 平行, 下列说法正确的是( A ) A.两个轨道上的卫星在 C 点时的加速度相同 B.轨道上的卫星在 B 点时的速度可能大于轨道上的卫星的速度 C.轨道上卫星的周期大于轨道上卫星的周期 D.轨道上卫星从 C 经 B 运动到 D 的时间与从 D 经 A 运动到 C 的时间 相等 解析:根据牛顿第二定律得 a= =,两轨道上的卫星在 C 点距离地心 的距离相等,则加速度相同,选项 A 正确;轨道上的卫星经 B 点时需 要加速可进入过B点的圆轨道,此圆轨道与轨道相比,卫星运动速度
10、一定小,由此可知,选项B错误;根据开普勒第三定律知=k,椭圆的半 长轴与圆轨道的半径相等,则轨道上卫星的周期等于轨道上卫星 的周期,选项 C 错误;轨道上卫星从 C 经 B 运动到 D 的时间大于从 D 经 A 到 C 的时间,选项 D 错误. 9.双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕 其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动.研究发现,双星系统 演化过程中,两星的总质量、 距离和周期均可能发生变化.若某双星系 统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后,两星总质量变 为原来的k倍,两星之间的距离变为原来的n倍,则此时圆周运动的周 期为( B ) A.TB.T C.
11、TD.T 解析:由万有引力提供向心力有 G=m1r1()2,G=m2r2()2, 又 L=r1+r2,M=m1+m2,联立以上各式可得 T2=,故当两恒星总质量变为 kM,两星间距离变为 nL 时,圆周运动的周期 T变为T,选项 B 正确. 10.(2019山东泰安质检)(多选)“嫦娥四号”是嫦娥探月工程计划 中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星,主要任务是更深层次、更加全面 地科学探测月球地貌、 资源等方面的信息,完善月球档案资料.已知月 球的半径为 R,月球表面的重力加速度为 g月,引力常量为 G,嫦娥四号 离月球中心的距离为 r,绕月周期为 T.根据以上信息可求出( BD ) A.“嫦娥四号”
12、绕月运行的速度为 B.“嫦娥四号”绕月运行的速度为 C.月球的平均密度为 D.月球的平均密度为 解析:“嫦娥四号”绕月运行时,万有引力提供向心力,G=m ,解得 v=,则 GM=R2g月,联立解得 v=,故选项 A 错误,B 正确;G=m r,解得 M=,月球的平均密度为= =,故选项 C 错误,D 正 确. 11. 假设在轨运行的“高分一号”卫星、同步卫星和月球都绕地球做 匀速圆周运动,它们在空间的位置示意图如图所示.下列有关 “高分一 号”卫星的说法正确的是( C ) A.其发射速度可能小于 7.9 km/s B.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度小 C.绕地球运行的周期比同步卫星
13、绕地球运行的周期小 D.在运行轨道上完全失重,重力加速度为 0 解析:因 7.9 km/s 是最小发射速度,所以“高分一号”卫星的发射速 度一定大于 7.9 km/s,选项 A 错误;由 G=m2r=m()2r 得= ,T=2,又 r高同月,T高T同T月,故选项 B 错误,C 正确;在运行轨道上,万有引力提供向心力,处于完全失重状态, 但重力加速度不为 0,选项 D 错误. 12.(多选)我国计划在 2020 年实现火星的着陆巡视,假设探测器飞抵 火星着陆前,沿火星近表面做匀速圆周运动,运动的周期为 T,线速度 为 v,已知引力常量为 G,火星可视为质量均匀的球体,则下列说法正 确的是( BC
14、D ) A.火星的质量为 B.火星的平均密度为 C.火星表面的重力加速度大小为 D.探测器的向心加速度大小为 解析:因探测器沿火星近表面做匀速圆周运动,故可认为轨道半径等 于火星的半径,设探测器绕火星运行的轨道半径为 r,根据 v=可得 r=,又=m ,得 M=,选项 A 错误;火星的平均密度= = ,选项B正确;火星表面的重力加速度大小g火=,选项C 正确;探测器的向心加速度大小为 a= =,选项 D 正确. 13.(2017天津卷,9)我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发 射升空后,与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体.假设 组合体在距地面高为 h 的圆形轨道上绕地球做匀速圆
15、周运动,已知地 球的半径为 R,地球表面处重力加速度为 g,且不考虑地球自转的影响. 则组合体运动的线速度大小为 ,向心加速度大小 为 . 解析:设组合体环绕地球的线速度为 v, 由 G=m得 v=, 又因为 G=mg, 所以 v=R,向心加速度 a=g. 答案:R g 14. 发射地球同步卫星时,先将卫星发射到距地面高度为 h1的近地圆 轨道上,在卫星经过 A 点时点火实施变轨进入椭圆轨道,最后在椭圆 轨道的远地点 B 再次点火将卫星送入同步轨道,如图所示.已知同步 卫星的运行周期为 T,地球的半径为 R,地球表面重力加速度为 g,忽略 地球自转的影响.求: (1)卫星在近地点 A 的加速度大小; (2)远地点 B 距地面的高度. 解析:(1)设地球质量为 M,卫星质量为 m,引力常量为 G,卫星在 A 点的 加速度为 a,根据牛顿第二定律有 G=ma. 设质量为 m的物体在地球赤道表面上受到的万有引力等于重力,有 G=mg. 由以上两式得 a=. (2)设远地点 B 距地面的高度为 h2,由于 B 点处在卫星的同步轨道,对 同步卫星有 G=m(R+h2), 解得 h2=-R. 答案:(1) (2)-R