（全國通用）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 萬有引力與航天單元綜合檢測（通用）

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1、第五章 萬有引力與航天 一、選擇題(每小題6分,共60分) 1.(2020·周口期末檢測)在萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程中,下列敘述不符合史實的是 (D) A.開普勒研究了第谷的行星觀測記錄,提出了開普勒行星運(yùn)動定律 B.牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體,得出了萬有引力定律 C.卡文迪許在實驗室中比較準(zhǔn)確地得出了引力常量G的數(shù)值 D.根據(jù)天王星的觀測資料,哈雷利用萬有引力定律計算出了海王星的軌道 【解析】開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動的三大規(guī)律,A項正確;牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體,得出了萬

2、有引力定律,B項正確;牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,卡文迪許在實驗室中準(zhǔn)確地得出了引力常量G的數(shù)值,C項正確;英國人亞當(dāng)斯和法國人勒威耶根據(jù)萬有引力推測出海王星這顆新行星的軌道和位置,柏林天文臺年輕的天文學(xué)家伽勒和他的助手根據(jù)勒威耶計算出來的新行星的位置,發(fā)現(xiàn)了第八顆新的行星——海王星,D項錯誤。 2.(2020·漳州八校聯(lián)考)2020年12月14日21時許,嫦娥三號攜帶“玉兔”探測車在月球虹灣成功軟著陸,在實施軟著陸的過程中,嫦娥三號離月球表面4 m高時做最后一次懸停,確認(rèn)著陸點。若總質(zhì)量為M的嫦娥三號在最后一次懸停時,反推力發(fā)動機(jī)對其提供的反推力為F,已知引力常量為G,月球半徑為R,則月球的質(zhì)

3、量為 (B) A. B. C. D. 【解析】懸停時,對嫦娥三號進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡條件,重力等于發(fā)動機(jī)的反推力,根據(jù)萬有引力約等于重力, ,B項正確。 3.“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研發(fā)的全球?qū)Ш较到y(tǒng),它由5顆靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)與30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成。已知月球公轉(zhuǎn)周期約為27天,則靜止軌道衛(wèi)星與月球 (A) A.角速度之比約為27∶1 B.線速度之比約為27∶1 C.半徑之比約為1∶27 D.向心加速度之比約為1∶27 【解析】根據(jù)ω=,即同步衛(wèi)星到地球的距離與月球到地球的距離之比為1∶9,再根據(jù)v=ωr,即得線速度之比約為3∶1,故B、C項錯誤;根據(jù)a向=

4、vω,得向心加速度之比約為81∶1,故D項錯誤。 4.(2020·日照期末檢測)某人造衛(wèi)星運(yùn)動的軌跡可近似看成是以地心為中心的圓。若該衛(wèi)星到地心的距離從r1慢慢減小到r2,用v1、v2;Ek1、Ek2;T1、T2;a1、a2分別表示衛(wèi)星在這兩個軌道上的速度、動能、周期和向心加速度,則 (B) A.v1>v2 B.Ek1a2 【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力有,該衛(wèi)星到地心的距離從r1慢慢減小到r2,則v1T2,a1

5、有引力常量為G,星球密度為ρ,若由于星球自轉(zhuǎn)使物體對星球表面的壓力恰好為零,則星球自轉(zhuǎn)的角速度為 (A) A. B. C.pGπ D. 【解析】物體對星球表面的壓力為零時,也就是萬有引力提供物體自轉(zhuǎn)的向心力,由2,A項正確。 6.(2020·馬鞍山三模)科學(xué)研究表明,地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢,3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時。假設(shè)這種趨勢會持續(xù)下去,而地球的質(zhì)量保持不變,未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在相比 (A) A.線速度變小 B.角速度變大 C.向心加速度變大 D.距地面的高度變小 【解析】根據(jù)人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動所需要的向心力由萬有引力提供得G2,地球自轉(zhuǎn)在逐漸變

6、慢,則地球自轉(zhuǎn)周期變大,地球同步衛(wèi)星的周期也會變大,由上述計算可知,當(dāng)衛(wèi)星的周期變大,其軌道半徑變大,線速度、角速度、向心加速度會變小,故只有A項正確。 7.(多選)探月飛船以速度v貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動,測出圓周運(yùn)動的周期為T。則 (BD) A.可以計算出探月飛船的質(zhì)量 B.可以計算出月球的半徑R= C.無法計算出月球的質(zhì)量 D.飛船若要離開月球返回地球,必須啟動助推器使飛船加速 【解析】探月飛船以速度v貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動,測出圓周運(yùn)動的周期為T,根據(jù)圓周運(yùn)動的公式得探月飛船的軌道半徑r=,可以求出月球的質(zhì)量,不能求出探月飛船的質(zhì)量,A、C項錯誤;飛船若要離開月球返回

7、地球,必須啟動助推器使飛船加速,做離心運(yùn)動,D項正確。 8.(2020·廣東陸豐甲子中學(xué)月考)將火星和地球繞太陽的運(yùn)動近似看成是同一平面內(nèi)的同方向繞行的勻速圓周運(yùn)動。已知火星的軌道半徑r1=2.3×1011 m,地球的軌道半徑為r2=1.5×1011 m,根據(jù)你所掌握的物理和天文知識,估算出火星與地球相鄰兩次距離最小的時間間隔 (B) A.1年 B.2年 C.3年 D.4年 【解析】兩星轉(zhuǎn)過的角度之差Δθ=2π時,火星與地球相鄰再次相距最近,根據(jù)開普勒第三定律21t=2π,得t=2.3年≈2年,B項正確。 9.(2020·寧德質(zhì)檢)如圖為“高分一號”衛(wèi)星與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中的“G1”衛(wèi)星

8、在空中某一平面內(nèi)繞地心O做勻速圓周運(yùn)動的示意圖。已知衛(wèi)星“G1”的軌道半徑為r,地球表面的重力加速度為g,地球半徑為R,萬有引力常量為G。則 (D) A.“高分一號”的加速度小于衛(wèi)星“G1”的加速度 B.“高分一號”的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度 C.地球的質(zhì)量為 D.衛(wèi)星“G1”的周期為 【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力G12,故D項正確。 10.(2020·陜西五校聯(lián)考)(多選)太空中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng),通常可忽略其他星體對它們的引力作用。已觀測到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式:一種是三顆星位于同一直線上,外圍兩顆星圍繞中央星在半徑同為

9、R的圓軌道上運(yùn)行;另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個頂點,并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運(yùn)行。設(shè)這三個星體的質(zhì)量均為M,并設(shè)兩種系統(tǒng)的運(yùn)動周期相同,則 (BC) A.直線三星系統(tǒng)運(yùn)行的線速度大小為v= B.直線三星系統(tǒng)的運(yùn)行周期為T=4πR C.三角形三星系統(tǒng)中星體間的距離為L=R D.三角形三星系統(tǒng)運(yùn)行的線速度大小為v= 【解析】直線三星系統(tǒng),G可知,兩種系統(tǒng)的線速度大小也不相等,D項錯誤。 二、計算題(每小題20分,共40分) 11.(2020·江南十校聯(lián)考)探月衛(wèi)星的發(fā)射過程可簡化如下:首先進(jìn)入繞地球運(yùn)行的“停泊軌道”,在該軌道上的P處,通過變速,進(jìn)入“地月轉(zhuǎn)移軌道”,

10、在快要到達(dá)月球時,衛(wèi)星再次變速被月球引力“俘獲”,成為環(huán)月衛(wèi)星,最終在環(huán)繞月球的“工作軌道”上繞月飛行(視為圓周運(yùn)動),對月球進(jìn)行探測。衛(wèi)星在“工作軌道”上周期為T,距月球表面的高度為h,月球半徑為R,引力常量為G,忽略其他天體對探月衛(wèi)星在“工作軌道”上的影響。求: (1)要使探月衛(wèi)星從“轉(zhuǎn)移軌道”進(jìn)入“工作軌道”,應(yīng)增大速度還是減小速度;(5分) (2)探月衛(wèi)星在“工作軌道”上的線速度大小;(5分) (3)月球的第一宇宙速度。(10分) 解:(1)要使探月衛(wèi)星從“轉(zhuǎn)移軌道”進(jìn)入“工作軌道”,應(yīng)減小速度做近心運(yùn)動。 (2)根據(jù)線速度與軌道半徑和周期的關(guān)系可知探月衛(wèi)星線速度的大小v=

11、 (3)設(shè)月球的質(zhì)量為M,探月衛(wèi)星的質(zhì)量為m,月球?qū)μ皆滦l(wèi)星的萬有引力提供其做勻速圓周運(yùn)動的向心力,所以G 月球的第一宇宙速度v1等于“近月衛(wèi)星”的環(huán)繞速度,設(shè)“近月衛(wèi)星”的質(zhì)量為m',則 G 由以上兩式解得v1= 12.已知地球的自轉(zhuǎn)周期和半徑分別為T和R,地球同步衛(wèi)星A的圓軌道半徑為h,衛(wèi)星B的圓軌道半徑為r(r