2022年高三物理一輪復(fù)習(xí)備考 第六單元 萬有引力與航天 新人教版

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1、2022年高三物理一輪復(fù)習(xí)備考 第六單元 萬有引力與航天 新人教版 選擇題部分共13小題。在每小題給出的四個選項中,1~8小題只有一個選項正確,9~13小題有多個選項正確;全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.人類對天體運動的認(rèn)識有著漫長艱難的過程,如日心說和地心說。下列說法不正確的是 A.地心說認(rèn)為地球處于宇宙的中心靜止不動,太陽、月亮以及其他行星都繞地球運動 B.日心說認(rèn)為太陽是宇宙的中心且靜止不動,地球和其他行星都繞太陽運動 C.在天文學(xué)史上,雖然日心說最終戰(zhàn)勝了地心說,但地心說更符合人們

2、的直接經(jīng)驗 D.哥白尼經(jīng)過長期觀測和研究,提出了地心說,開普勒在總結(jié)前人大量觀測資料的基礎(chǔ)上,提出了日心說 解析:托勒密提出的是地心說,哥白尼提出的是日心說,選項D不正確。 答案:D 2.德國天文學(xué)家開普勒用了20年的時間研究了丹麥天文學(xué)家第谷的行星研究資料,提出了開普勒行星運動定律。下列說法中正確的是 A.所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上 B.對任意一個行星來說,在其軌道上運動時,離太陽越近的,其運動速度越慢 C.水星繞太陽運動的半長軸比金星的小,所以水星繞太陽運動的周期長 D.所有繞不同中心天體運行的天體的軌道半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期

3、的二次方的比值都相等 解析:根據(jù)開普勒第一定律得知,選項A正確;開普勒第二定律得知,選項B錯誤;據(jù)開普勒第三定律可知選項C錯誤;中心天體不同,繞中心天體運動的天體的軌道半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值是不相同的,選項D錯誤。 答案:A 3.隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,宇宙中飛行的衛(wèi)星也越來越多。技術(shù)更先進(jìn)、性能更優(yōu)越的衛(wèi)星不斷地替代落后的衛(wèi)星。一顆報廢的衛(wèi)星由于失去了動力,在空氣阻力作用下,其運行高度逐漸降低,在還沒有進(jìn)入大氣層燒毀之前,其 A.周期逐漸增大 B.動能逐漸增大 C.速度逐漸減小 D.加速度逐漸減小 解析:由=mr可知,隨著衛(wèi)星高度的逐漸降低,其軌道半徑越來

4、越小,周期逐漸減小,選項A錯誤;由=m得v=,線速度逐漸增大,選項B正確、C錯誤;因為加速度a=,選項D錯誤。 答案:B 4.木星是繞太陽公轉(zhuǎn)的行星之一,而木星的周圍又有衛(wèi)星繞其公轉(zhuǎn)。如果已知下列物理量,能求得木星質(zhì)量的是 A.衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期和木星的軌道半徑 B.木星的公轉(zhuǎn)周期和衛(wèi)星的軌道半徑 C.衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期和軌道半徑 D.木星的公轉(zhuǎn)周期和軌道半徑 解析:衛(wèi)星受到木星的萬有引力作用繞木星做勻速圓周運動,有=mr成立,式中m為衛(wèi)星的質(zhì)量、M為木星的質(zhì)量、r為衛(wèi)星的軌道半徑、T為衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期,解得M=,選項C正確,其他選項錯誤。 答案:C 5.通過實驗精確測得兩個

5、半徑都為R的相同實心小銅球緊靠在一起時,它們之間的萬有引力大小為F。若把兩個半徑都是2R的實心大銅球緊靠在一起,則它們之間的萬有引力的大小為 A.16F B.8F C.4F D.2F 解析:小銅球之間的萬有引力F==,若半徑變?yōu)?R,則大銅球的體積是小銅球體積的8倍,大銅球的質(zhì)量也是小銅球質(zhì)量的8倍,因此萬有引力應(yīng)為16倍,選項A正確。 答案:A 6.我國“嫦娥三號”飛船順利升空并按計劃實現(xiàn)在月球表面上的軟著陸,“玉兔”成功在月球上行走,并進(jìn)行為期三個月的探月實驗研究。飛船在月球表面軟著陸之前,在靠近月球表面的軌道上運行,若要估算月球的平均密度,唯一要測量的物理量是 A.飛船的軌

6、道半徑 B.月球的半徑 C.飛船的飛行周期 D.飛船的線速度 解析:飛船在靠近月球表面的軌道上運行時,其軌道半徑近似等于月球半徑,飛船受到月球的萬有引力充當(dāng)其做勻速圓周運動的向心力,則=mR,又因為M=ρV=,解得平均密度ρ=,選項C正確。 答案:C 7.太陽系里有八大行星,都繞太陽做近似的勻速圓周運動,水星離太陽最近,海王星離太陽最遠(yuǎn),則 A.由公式a=得知,水星的向心加速度小于金星的向心加速度 B.因為水星離太陽最近,所以水星受太陽的萬有引力最大 C.因海王星離太陽最遠(yuǎn),在八大行星中它運行的周期最小 D.無論是哪顆行星,離太陽的距離越遠(yuǎn),其向心加速度就越小 解析

7、:由公式a=得知,水星的向心加速度大于金星的向心加速度,選項A錯誤、D正確;由于不知道各行星的質(zhì)量關(guān)系,所以選項B錯誤;由=m()2r可知,海王星的周期最大,選項C錯誤。 答案:D 8.宇航員乘坐飛船到達(dá)某個天體,發(fā)現(xiàn)在該天體上以某一初速度豎直向上拋出一小球,小球上升的最大高度是在地球上以相同初速度豎直上拋達(dá)到的最大高度的k倍,已知該天體的半徑是地球半徑的m倍,若不計空氣阻力,則該天體的質(zhì)量是地球質(zhì)量的 A.km2 B. C. D. 解析:由公式G=mg和H=得M=,選項B正確。 答案:B 9.關(guān)于地球同步衛(wèi)星,下列說法中正確的是 A.同步衛(wèi)星的周期與地球的公轉(zhuǎn)周期相等 B.

8、同步衛(wèi)星的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相等 C.同步衛(wèi)星的高度是唯一的 D.同步衛(wèi)星可以定點在地球上空的任意位置 解析:同步衛(wèi)星指的是與地球自轉(zhuǎn)同步,即同步衛(wèi)星的周期也是24小時,選項A錯誤、B正確;同步衛(wèi)星是由地球?qū)ζ涞娜f有引力提供向心力,即=m(R+h),解得h=-R,選項C正確;同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空,選項D錯誤。 答案:BC 10.環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星,離地越高,則衛(wèi)星的 A.運行速度越大 B.周期越大 C.向心加速度越大 D.發(fā)射速度越大 解析:由=m得運行速度v=,選項A錯誤;=m(R+h)得運行周期T=,選項B正確;a=,選項C錯誤;衛(wèi)星越高,需要的發(fā)

9、射速度越大,選項D正確。 答案:BD 11.在遠(yuǎn)離其他天體的宇宙空間里,存在著兩個天體,它們始終繞著其連線上的某點做勻速圓周運動,則下列說法正確的是 A.這兩個天體的周期一定相等 B.這兩個天體的運行速度大小一定相等 C.這兩個天體的向心加速度大小一定相等 D.這兩個天體的質(zhì)量與運行速度的乘積一定相等 解析:在遠(yuǎn)離其他天體的宇宙空間里的兩個天體,它們做勻速圓周運動的向心力來源于它們之間的萬有引力,這兩個天體的周期一定相等,選項A正確;因為它們的質(zhì)量不一定相等,其軌道半徑也不一定相等,運行速度不一定相等,向心加速度大小不一定相等,選項B、C錯誤;=m1,=m2,又因為=,

10、m1v1=m2v2,選項D正確。 答案:AD 12.已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,若繞地球做勻速圓周運動的空間站離地面的高度也等于R,則 A.空間站的運行速度為 B.空間站的加速度為 C.空間站的周期為2π D.空間站里的人和物都處于完全失重狀態(tài),沒有重力 解析:=mg,=m,解得v=,選項A正確;空間站的加速度a===,選項B正確;=m(R+R),解得T=4π,選項C錯誤;空間站里的人和物所受到的萬有引力都用來充當(dāng)其做勻速圓周運動所需要的向心力,處于完全失重狀態(tài),但重力并沒有消失,選項D錯誤。 答案:AB 13.小行星繞恒星運動的同時,恒星均勻地向四周輻

11、射能量,質(zhì)量緩慢減小,可認(rèn)為小行星在繞恒星運動一周的過程中近似做圓周運動。則經(jīng)過足夠長的時間后,小行星運動的 A.半徑變大 B.速率變大 C.加速度變小 D.周期變小 解析:恒星均勻地向四周輻射能量,恒星質(zhì)量緩慢減小,二者之間萬有引力減小,小行星運動的半徑變大,速率變小,周期變大,加速度變小,選項A、C正確,B、D錯誤。 答案:AC 非選擇題部分共4小題,解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。 14.(10分)探月飛船“嫦娥三號”已成功在月球表面著陸,已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的,月球的半徑約為地

12、球半徑的,地球的第一宇宙速度為7.9 km/s,在地面上的發(fā)射速度為第一宇宙速度的倍時,物體將脫離地球的引力。 (1)求月球的第一宇宙速度。 (2)類比法是科學(xué)研究的重要方法之一,如果把月球與地球相類比的話,則返回式飛船“嫦娥四號”在月球表面的起飛速度至少多大才能離開月球返回地球? 解:(1)衛(wèi)星在天體表面附近運行的速度稱為第一宇宙速度,=m　 (3分) 解得第一宇宙速度v=　(2分) 即月球的第一宇宙速度v月===v=1.76 km/s?！?2分) (2)類比地球,“嫦娥四號”要返回地球,在月面起飛速度至少為: v2=×1.76 km/s=2.49 km/s?！?3分) 1

13、5.(10分)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(BDS),是繼美全球定位系統(tǒng)(GPS)和俄GLONASS之后的第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航系統(tǒng)中的地球同步衛(wèi)星可用來傳送電話信號。地球半徑約為6.4 ×106 m,無線電信號的傳播速度為3.0×108 m/s,地球表面附近的重力加速度為10 m/s2。(=4.26,=2.1,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)求同步衛(wèi)星距地的高度。 (2)如果你與同學(xué)在地面上用同步衛(wèi)星電話通話,則從你發(fā)出信號至收到對方發(fā)出的信號所需的最短時間約為多少? 解:(1)萬有引力提供衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力,則: =m(R+h)　(2分)

14、 =mg　(2分) 解得同步衛(wèi)星距地面的高度h=3.6 ×107 m?！?2分) (2)發(fā)出信號至接收到對方的信號所需的最短時間t==　(2分) 解得t=0.48 s?！?2分) 16.(13分)A、B是地球的兩顆衛(wèi)星,其軌道半徑分別為RA和RB,某時刻B衛(wèi)星正好位于A衛(wèi)星的正上方,如圖所示。已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g。 (1)求這兩顆衛(wèi)星的周期。 (2)至少經(jīng)過多長時間,B衛(wèi)星再次運動到A衛(wèi)星的正上方? 解:(1)萬有引力提供衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力,有=mARA　(2分) =mg　(2分) 可得A衛(wèi)星的周期TA=　 (2分) 同理可得,B衛(wèi)星的周

15、期TB=?！?(2分) (2)要B衛(wèi)星再次運動到A衛(wèi)星的正上方,則A衛(wèi)星至少要比B衛(wèi)星多轉(zhuǎn)過2π的角度,設(shè)時間為t,則(-)t=2π　(3分) 解得:t==?！?2分) 17.(15分)在不久的將來,我國科學(xué)家乘坐“嫦娥N號”飛上月球(可認(rèn)為是均勻球體),為了研究月球,科學(xué)家在月球的“赤道”上以大小為v0的初速度豎直上拋一物體,經(jīng)過時間t1,物體回到拋出點;在月球的“兩極”處仍以大小為v0的初速度豎直上拋同一物體,經(jīng)過時間t2,物體回到拋出點。已知月球的半徑為R,求: (1)月球的質(zhì)量。 (2)月球的自轉(zhuǎn)周期。 解:(1)科學(xué)家在“兩極”處豎直上拋物體時,由勻變速直線運動的公式得:-v0=v0-g2t2　 (2分) 解得月球“兩極”處的重力加速度g2=　 (2分) 同理可得月球“赤道”處的重力加速度g1=　 (2分) 在“兩極”沒有月球自轉(zhuǎn)的影響下,萬有引力等于重力,=mg2　 (2分) 解得月球的質(zhì)量M=?！?(2分) (2)由于月球自轉(zhuǎn)的影響,在“赤道”上,有-mR=mg1　 (3分) 解得:T=2π?！?2分)