（浙江選考）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 4 第4節(jié) 萬有引力與航天練習(xí)（含解析）

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1、萬有引力與航天 【隨堂檢測】 1．(2017·11月浙江選考)如圖所示是小明同學(xué)畫的人造地球衛(wèi)星軌道的示意圖，則衛(wèi)星(　　) A．在a軌道運(yùn)行的周期為24 h B．在b軌道運(yùn)行的速度始終不變 C．在c軌道運(yùn)行的速度大小始終不變 D．在c軌道運(yùn)行時受到的地球引力大小是變化的 答案：D 2.(2017·4月浙江選考)如圖所示，設(shè)行星繞太陽的運(yùn)動是勻速圓周運(yùn)動，金星自身的半徑是火星的n倍，質(zhì)量為火星的k倍．不考慮行星自轉(zhuǎn)的影響，則(　　) A．金星表面的重力加速度是火星的倍 B．金星的“第一宇宙速度”是火星的 倍 C．金星繞太陽運(yùn)動的加速度比火星小 D．金星繞太陽運(yùn)動的周期比

2、火星大 答案：B 3．質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運(yùn)動視為勻速圓周運(yùn)動．已知月球質(zhì)量為M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則航天器的(　　) A．線速度v＝ 　　　　　 B．角速度ω＝ C．運(yùn)行周期T＝2π D．向心加速度a＝ 解析：選A.由萬有引力提供向心力可得G＝ma＝m＝mω2R＝mR，再結(jié)合忽略自轉(zhuǎn)后G＝mg，在解得相關(guān)物理量后可判斷A正確． 4．(2016·10月浙江選考)如圖所示，“天宮二號”在距離地面393 km的近圓軌道運(yùn)行．已知萬有引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，地球質(zhì)量M＝6.

3、0×1024 kg，地球半徑R＝6.4×103 km.由以上數(shù)據(jù)可估算(　　) A．“天宮二號”質(zhì)量 B．“天宮二號”運(yùn)行速度 C．“天宮二號”受到的向心力 D．地球?qū)Α疤鞂m二號”的引力 答案：B 【課后達(dá)標(biāo)檢測】 一、選擇題 1．(2019·麗水質(zhì)檢)牛頓把天體運(yùn)動與地上物體的運(yùn)動統(tǒng)一起來，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)．隨著近代物理學(xué)的發(fā)展，科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典力學(xué)無法解釋的事實(shí)，關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的局限性，下列說法正確的是(　　) A．火車提速后，有關(guān)速度問題不能用經(jīng)典力學(xué)來處理 B．由于經(jīng)典力學(xué)有局限性，所以一般力學(xué)問題都用相對論來解決 C．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速運(yùn)動的物體 D．

4、經(jīng)典力學(xué)只適用于像地球和太陽那樣大的宏觀物體 答案：C 2．登上火星是人類的夢想．“嫦娥之父”歐陽自遠(yuǎn)透露：中國計(jì)劃于2020年登陸火星．地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動，忽略行星自轉(zhuǎn)影響．根據(jù)下表，火星和地球相比(　　) 行星 半徑/m 質(zhì)量/kg 軌道半徑/m 地球 6.4×106 6.0×1024 1.5×1011 火星 3.4×106 6.4×1023 2.3×1011 A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小 B．火星做圓周運(yùn)動的加速度較小 C．火星表面的重力加速度較大 D．火星的第一宇宙速度較大 答案：B 3.(2019·寧波月考)如圖，拉格朗日點(diǎn)L1位于地球和

5、月球連線上，處在該點(diǎn)的物體在地球和月球引力的共同作用下，可與月球一起以相同的周期繞地球運(yùn)動．據(jù)此，科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日點(diǎn)L1建立空間站，使其與月球同周期繞地球運(yùn)動．以a1、a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大?。韵屡袛嗾_的是(　　) A．a(chǎn)2>a3>a1　　　　　　 B．a(chǎn)2>a1>a3 C．a(chǎn)3>a1>a2 D．a(chǎn)3>a2>a1 答案：D 4．(2019·浙江省名校考前押寶)在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動的宇宙飛船中，下列實(shí)驗(yàn)?zāi)茉陲w船上做的是 (　　) A．用托盤天平測質(zhì)量 B．用刻度尺測長度 C．用彈簧秤測一個物體的重力 D．驗(yàn)證

6、機(jī)械能守恒定律 解析：選B.本題考查的是宇宙飛船中的失重現(xiàn)象．在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動的宇宙飛船中，物體處于完全失重狀態(tài)，因此凡是涉及重力的實(shí)驗(yàn)都無法做．故只有B對． 5．兩個繞地球做勻速圓周運(yùn)動的人造地球衛(wèi)星，軌道半徑分別為R1和R2，則兩衛(wèi)星的繞行速度比是(　　) A.　　　B.　　　C. 　　　D. 解析：選D.由＝，得v＝ ，所以v1∶v2＝，故D選項(xiàng)正確． 6．(2019·溫州質(zhì)檢)我國首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子”已于酒泉成功發(fā)射，將在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信．“墨子”由火箭發(fā)射至高度為500千米的預(yù)定圓形軌道．此前6月在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了第二十三顆

7、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星G7.G7屬地球靜止軌道衛(wèi)星(高度約為36 000 千米)，它將使北斗系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步提高．關(guān)于衛(wèi)星以下說法中正確的是(　　) A．這兩顆衛(wèi)星的運(yùn)行速度可能大于7.9 km/s B．通過地面控制可以將北斗G7定點(diǎn)于西昌正上方 C．量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子”的周期比北斗G7小 D．量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子”的向心加速度比北斗G7小 解析：選C.7.9 km/s是地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，所以A錯誤；地球靜止軌道衛(wèi)星為地球同步衛(wèi)星，只能定點(diǎn)在赤道上空，西昌在北半球，所以B錯誤；由G＝ma＝m，和r墨子＜r同步知C正確，D錯誤． 7．(2019·麗水月考)若在某行星和地球上相對于

8、各自水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體，它們在水平方向運(yùn)動的距離之比為2∶.已知該行星質(zhì)量約為地球的7倍，地球的半徑為R.由此可知，該行星的半徑為(　　) A.R B.R C．2R D.R 解析：選C.由平拋運(yùn)動規(guī)律：x＝v0t，h＝gt2得x＝v0，兩種情況下，拋出的速度相同，高度相同，故＝；由G＝mg可得g＝G，故＝＝，解得R行＝2R，選項(xiàng)C正確． 8．(2019·溫州質(zhì)檢)我國曾連續(xù)發(fā)射多顆“北斗一號”導(dǎo)航定位衛(wèi)星，該衛(wèi)星處于地球的同步軌道上，假設(shè)其離地面高度為h，地球半徑為R，地面附近重力加速度為g，則下列說法錯誤的是(　　)

9、A．該衛(wèi)星運(yùn)行周期為24 h B．該衛(wèi)星所在處的重力加速度為g C．該衛(wèi)星周期與近地衛(wèi)星周期之比為 D．該衛(wèi)星運(yùn)動的動能為 答案：C 9．(2019·杭州質(zhì)檢)在星球表面發(fā)射探測器，當(dāng)發(fā)射速度為v時，探測器可繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動；當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到v時，可擺脫星球引力束縛脫離該星球．已知地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為10∶1，半徑比約為2∶1，下列說法正確的有(　　) A．探測器的質(zhì)量越大，脫離星球所需要的發(fā)射速度越大 B．探測器在地球表面受到的引力比在火星表面的大 C．探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等 D．探測器脫離星球的過程中，勢能逐漸減小 解析：選B.探測器在星

10、球表面做勻速圓周運(yùn)動時，由G＝m，得v＝ ，則擺脫星球引力時的發(fā)射速度v＝ ，與探測器的質(zhì)量無關(guān)，選項(xiàng)A錯誤；設(shè)火星的質(zhì)量為M，半徑為R，則地球的質(zhì)量為10M，半徑為2R，地球?qū)μ綔y器的引力F1＝G＝，比火星對探測器的引力F2＝G大，選項(xiàng)B正確；探測器脫離地球時的發(fā)射速度v1＝?。健?，脫離火星時的發(fā)射速度v2＝　，v2＜v1，選項(xiàng)C錯誤；探測器脫離星球的過程中克服引力做功，勢能逐漸增大，選項(xiàng)D錯誤． 10.如圖所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ，然后在Q點(diǎn)通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道Ⅱ.若衛(wèi)星的發(fā)射速度為v0，第一宇宙速度為v1，在同步軌道Ⅱ上的運(yùn)行速度為

11、v2，則(　　) A．v0＜v1＜v2 B．若衛(wèi)星的發(fā)射速度為2v0，衛(wèi)星最終圍繞地球運(yùn)行的軌道半徑將變大 C．在軌道Ⅰ上，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度等于在Q點(diǎn)的速度 D．衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過加速實(shí)現(xiàn)由軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ 答案：D 二、非選擇題 11．(2019·浙江十校聯(lián)考)在天體運(yùn)動中，將兩顆彼此相距較近的行星稱為雙星．它們在相互的萬有引力作用下間距保持不變，并沿半徑不同的同心圓軌道做勻速圓周運(yùn)動．如果雙星間距為L，質(zhì)量分別為M1和M2，試計(jì)算： (1)雙星的軌道半徑； (2)雙星的運(yùn)行周期； (3)雙星的線速度的大?。? 解析：因?yàn)殡p星受到同樣大小的萬有引力作用，且保持距離不變，繞同一

12、圓心做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示，所以具有周期、頻率和角速度均相同，而軌道半徑、線速度不同的特點(diǎn)． (1)由于兩星受到的向心力相等， 則M1ω2R1＝M2ω2R2，L＝R1＋R2. 由此得：R1＝L，R2＝L. (2)由萬有引力提供向心力得 G＝M1R1＝M2R2. 所以，周期為T＝2πL . (3)線速度v1＝＝M2， v2＝＝M1. 答案：(1)R1＝L　R2＝L (2)2πL (3)v1＝M2　v2＝M1 12.(2019·嘉興質(zhì)檢)如圖所示，火箭內(nèi)平臺上放有測試儀器，火箭從地面啟動后，以的加速度豎直向上勻加速運(yùn)動，升到某一高度時，測試儀對平臺的壓力為啟動前壓力的.已知地球半徑為R，求： (1)此時火箭所在位置的重力加速度； (2)火箭此時離地面的高度．(g為地面附近的重力加速度) 解析：(1)在地面附近的物體，所受重力近似等于物體所受到的萬有引力． 取測試儀為研究對象，火箭啟動前、后，其受力分析如圖甲、乙所示，據(jù)物體的平衡條件有FN1＝mg1，g1＝g 當(dāng)升到某一高度時，根據(jù)牛頓第二定律有 FN2－mg2＝m 所以FN2＝＋mg2＝mg 所以g2＝g. (2)設(shè)火箭距地面高度為H， mg2＝G·，mg＝ 解得H＝. 答案：(1)g　(2) - 7 -