2020屆高三物理一輪復習專題精練 專題5 萬有引力定律（通用）

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1、2020屆高三物理一輪復習專題精練 專題5 萬有引力定律 一、選擇題 1．（安徽省馬鞍山市2020屆高三第一次教學質(zhì)檢試題理綜卷）嫦娥一號衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道，軌道高度200 km，運行周期：127min。若還知道引力常量G和月球平均半徑r，僅利用以上條件不能求出的是（ ） A．月球?qū)πl(wèi)星的吸引力 B．月球表面的重力加速度 C．衛(wèi)星繞月球運行的速度 D．衛(wèi)星繞月運行的加速度 1．A 2．（山東省沂水縣2020屆高三上學期期末考試物理試題）宇宙飛船運動中需要多次“軌道維持”。所謂“軌道維持”就是通過控制飛船上發(fā)動機的點火時間和推力的大小、

2、方向，使飛船能保持在預定軌道上穩(wěn)定運行。如果不進行“軌道維持”，由于飛船受軌道上稀薄空氣的影響，軌道高度會逐漸降低，在這種情況下飛船的動能、重力勢能和機械能的變化情況將會是 A．動能、重力勢能和機械能逐漸減小 B．重力勢能逐漸減小，動能逐漸增大，機械能不變 C．重力勢能逐漸增大，動能逐漸減小，機械能不變 D．重力勢能逐漸減小，動能逐漸增大，機械能逐漸減小 2.D 3．（江西省重點中學協(xié)作體2020屆高三第二次聯(lián)考理綜卷）設(shè)地球的半徑為R0，質(zhì)量為m的衛(wèi)星在距地面2R0高處做勻速圓周運動，地面的重力加速度為g，則（ ） A．衛(wèi)星的線速度為 B．衛(wèi)星的角

3、速度為 C．衛(wèi)星的加速度為 D．衛(wèi)星的周期為2π 3.D 4．（浙江省五校2020屆高三上學期第一次聯(lián)考）科學研究表明地球的自轉(zhuǎn)在變慢，四億年前，地球每年是四百多天，那么，地球每自轉(zhuǎn)一周的時間約為21.5 h，比現(xiàn)在要快2.5 h，據(jù)科學家分析，地球自轉(zhuǎn)變慢的原因主要有兩個：一個是潮汐時海水與海岸碰撞、與海底摩擦而使能量變成內(nèi)能；另一個是由于潮汐的作用，地球把部分自轉(zhuǎn)能量傳給了月球，使月球的機械能增加了（不考慮對月球自轉(zhuǎn)的影響）。由此可以判斷，與四億年前相比，現(xiàn)在月球繞地球公轉(zhuǎn)的（ ） A．半徑減小 B．速度增大

4、 C．周期增大 D．角速度增大 4.C 5．（河北省唐山一中2020屆高三下學期2月五校聯(lián)考理綜卷）2020年11月1日“神舟八號”飛船發(fā)射升空后，先后經(jīng)歷了5次變軌，調(diào)整到處于“天宮一號”目標飛行器后方約52公里處，并與“天宮一號”處于同一離地面高343公里的圓形軌道上，與“天宮一號”實施首次交會對接，完成浪漫的“太空之吻”。在實施對接前“神舟八號”飛船與“天宮一號” 目標飛行器軌道示意圖如圖所示，忽略它們之間的萬有引力，則：（ ） 神舟八號 天宮一號 A．“神舟八號”飛船與“天宮一號”飛行器受到地球的吸引力大小相等 B．“神舟八號”飛船與“

5、天宮一號” 飛行器的加速度大小相等 C．“神舟八號”飛船比“天宮一號” 飛行器的速度大 D．“神舟八號”飛船與“天宮一號” 飛行器速度一樣大，但比地球同步衛(wèi)星速度小 5．B 6．（湖南省岳陽市一中2020屆高三下學期第二次周考理綜卷）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，g' 表示宇宙飛船所在處的地球引力加速度，N表示人對秤的壓力，下面一些關(guān)系式正確的是 （ ） A．g'=g B．g'=0 C．N=mg D．N=0 6.D 7．（安

6、徽省合肥八中2020屆高三第一次模擬考試物理試題）“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面，為天氣預報提供準確、全面和及時的氣象資料。設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，下列說法中正確的是（ ） A．同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的倍 B．同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)獲得的速度的倍 C．同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度倍 D．同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍 7.C 8．（山東省濟南市2020屆高三下學期2月份月考物理卷）如右圖所示，從地面上A點發(fā)射一枚遠程彈道導彈，假設(shè)導彈僅在地球引力作用下，沿ACB橢圓軌道飛行擊中

7、地面目標B，C為軌道的遠地點，距地面高度為h。已知地球半徑為R，地球質(zhì)量為M，引力常量為G。則下列結(jié)論正確的是學 A B R C h 地球 M A．導彈在C點的速度大于 B．導彈在C點的速度等于 學 C．導彈在C點的加速度等于 D．導彈在C點的加速度大于 8．C 9．（廣東省揭陽一中、金山中學2020屆高三下學期兩校聯(lián)考理綜卷）關(guān)于地球同步通訊衛(wèi)星，下列說法中正確的是 A．它一定在赤道上空運行　　　 B．各國發(fā)射的這種衛(wèi)星軌道半徑都一樣 　　C．它運行的線速度一定大于第一宇宙速度　　　 D．它可以在南北極上空運行 9.AB 10.（江蘇

8、省南京市、鹽城市2020屆高三第一次模擬考試試卷）我國“神舟八號”飛船與“天宮一號”成功實現(xiàn)交會對接。如圖所示，圓形軌道Ⅰ為“天宮一號”運行軌道，圓形軌道Ⅱ為“神舟八號”運行軌道的一部分，在實現(xiàn)交會對接前，“神舟八號”要進行了多次變軌。則(　 　) Ⅰ Ⅱ A．“天宮一號”的運行速率小于“神舟八號”在軌道Ⅱ上的運行速率 B．“天宮一號”的向心加速度小于“神舟八號” 在軌道Ⅱ上的向心加速度 C．“神舟八號” 軌道Ⅱ上運行過程中的機械能守恒 D．“神舟八號” 在第一次變軌后到第二次變軌前，機械能增加 10.ABC 11.（陜西省西安市2020屆高三年級第一次質(zhì)量檢測試題理綜卷

9、）天宮一號在仙女般升空后，等待它的“情郎”神舟八號于今年11月在太空“敖包相會”，它們的這次“約會”成為我國航天史上的首次交會對接。交會對接猶如“穿針引線”有人比喻，神八與天宮一號的對接過程，就如同太空中兩列沒有鐵軌的高速運行的列車實現(xiàn)首尾相接。天宮一號發(fā)射升空后進人高度約為350公里的近圓軌道。神八發(fā)射前，天宮一號降至高度約343公里的近圓軌道，等待交會對接。神舟八號追上去，然后兩者連接在一起，不僅嚴絲合縫，還要把液、電、氣通上。曾有專家說，這就好像上面放了一根針，底下用一根線，差了幾百公里,最后要拿那個線去穿過那個針眼，非常困難c (地球半徑為6400km)根據(jù)以上信息得到 A. 天宮一

10、號降至高度約343公里的近圓軌道環(huán)繞速度約8km/s B. 神八在追趕天宮一號時它們是在同一軌道上，但神八的速度要大一些 C. 神八在追趕天宮一號時它距地面的高度要比天宮一號低 D. 天宮一號從350公里的近圓軌道降到343公里的近圓軌道主要是空氣阻力造成的 11.ACD 12.（廣東省粵西北“九?！?020屆高三聯(lián)考理綜試題）火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓。已知火衛(wèi)一的周期為7小時39分，火衛(wèi)二的周期為30小時18分。則兩顆衛(wèi)星相比 A.火衛(wèi)一距火星表面較近 B.火衛(wèi)二的角速度較大 C.火衛(wèi)一的運動速度較大 D.火衛(wèi)二的向心加速度較大

11、 12.AC 13．（江西省上高二中2020屆高三第五次月考理綜卷）2020年8月26日消息，英國曼徹斯特大學的天文學家認為，他們已經(jīng)在銀河系里發(fā)現(xiàn)一顆由曾經(jīng)的龐大恒星轉(zhuǎn)變而成的體積較小的行星，這顆行星完全由鉆石構(gòu)成。若已知萬有引力常量，還需知道哪些信息可以計算該行星的質(zhì)量（ ） A．該行星表面的重力加速度及繞行星運行的衛(wèi)星的軌道半徑 B．圍繞該行星做圓周運動的衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期及運行半徑 C．該行星的自轉(zhuǎn)周期與星體的半徑 D．圍繞該行星做圓周運動的衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期及公轉(zhuǎn)線速度 13.BD 14．（四川省瀘州市2020屆高三第二次診斷性考試理綜試題）我國發(fā)射的“天宮一號”目標飛行

12、器，在地球上空飛行軌道如圖所示，飛行器繞橢圓軌道飛行后，在橢圓軌道遠地點343km的P處點火加速，由橢圓軌道變成軌道半徑為343km的圓軌道2上作周期約為90分鐘的勻速圓周運動。下列判斷正確的是 A．飛行器在橢圓軌道l和圓軌道2上運行時的機械能不相等 B．飛行器在圓軌道2上運行時完全失重，不再受到地球引力的作用 C．飛行器在圓軌道2上運行的角度速度小于同步衛(wèi)星運行的角速度 D．飛行器變軌前通過橢圓軌道遠地點P時加速度的大小等于變軌后在圓軌道2上運行時加速度的大小 14.AD 二、非選擇題 15.利用航天飛機，人們可以到太空維修出現(xiàn)故障的人造地球衛(wèi)星。已知一顆人造地球衛(wèi)星在離地

13、高度一定的圓軌道上運行。當航天飛機接近這顆衛(wèi)星并與它運行情況基本相同時，速度達到了6.4km/s。取地球半徑為R = 6400km，地球表面的重力加速度為g = 9.8m/s2，試求這顆衛(wèi)星離地面的高度。 15．解析：萬有引力提供人造地球衛(wèi)星運行所需的向心力； 在地球表面有，，代入數(shù)據(jù)可得。 16．（甘肅省河西五市部分高中2020屆高三第一次聯(lián)考試題）“嫦娥一號”探月衛(wèi)星與稍早日本的“月亮女神號”探月衛(wèi)星不同，“嫦娥一號”衛(wèi)星是在繞月極地軌道上運動的，加上月球的自轉(zhuǎn)，因而“嫦娥一號”衛(wèi)星能探測到整個月球的表面。12月11日“嫦娥一號”衛(wèi)星CCD相機已對月球背面進行成像探測，并獲取了月球背

14、面部分區(qū)域的影像圖。衛(wèi)星在繞月極地軌道上做圓周運動時距月球表面高為H，繞行的周期為TM；月球繞地公轉(zhuǎn)的周期為TE，半徑為R0，地球半徑為RE，月球半徑為RM。 （1）若忽略地球及太陽引力對繞月衛(wèi)星的影響，試求月球與地球質(zhì)量之比； （2）當繞月極地軌道的平面與月球繞地公轉(zhuǎn)的軌道平面垂直，也與地心到月心的連線垂直（如圖所示）。此時探月衛(wèi)星向地球發(fā)送所拍攝的照片，此照片由探月衛(wèi)星傳送到地球最少需要多長時間?（已知光速為c。） 16．解析：（1）由牛頓第二定律得，萬有引力定律公式為：，月球繞地公轉(zhuǎn)時由萬有引力提供向心力，故；同理，探月衛(wèi)星繞月運動時有：，解得：。 （2）設(shè)探月極地軌道上衛(wèi)星

15、到地心的距離為L0，則衛(wèi)星到地面的最短距離為，由幾何知識得：，故將照片發(fā)回地面的時間。 17．（2020屆·浙江省臺州市高三期末質(zhì)量評估試題）已知萬有引力常量為G，地球半徑為R，同步衛(wèi)星距地面的高度為h，地球的自轉(zhuǎn)周期為T，地球表面的重力加速度為g。某同學根據(jù)以上條件，提出一種計算地球赤道表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度大小的方法： 地球赤道表面的物體隨地球做勻速圓周運動，由牛頓運動定律有；又根據(jù)地球上的物體的重力與萬有引力的關(guān)系，可以求得地球赤道表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度的大小v。 （1）請判斷上面的方法是否正確。如果正確，求出v的結(jié)果；如不正確，給出正確的解法和結(jié)果。 （2）由題目給出的條件再估算地球的質(zhì)量。 17．解析：（1）不正確；正確解答：地球赤道表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的周期為T，軌道半徑為R，所以線速度大小為。 （2）設(shè)地球的質(zhì)量M，設(shè)同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，軌道半徑為r=R+h，周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期為T，由牛頓第二定律有，可得。 （或由，得M=gR2/G）