2022年高考物理真题分类解析专题万有引力与航天含解析 .pdf

学习好资料欢迎下载专题五、万有引力与航天1 （2013 全国新课标理综1 第 20 题） 2012 年 6 曰 18 日，神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km 的近圆轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，下面说法正确的是A.为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B.如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加C. 如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低D.航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用【命题意图】本题考查万有引力定律、卫星的运动、第一宇宙速度、机械能、失重等基础知识点，意在考查考生应用相关知识定量分析物理问题，解决问题的能力。答案： BC 解析：为实现对接，两者运行速度的大小都小于第一宇宙速度，选项A 错误。如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的机械能减小，天宫一号的轨道高度将缓慢降低，重力做功，动能可能会增加，选项BC正确。航天员在天宫一号中处于失重状态，但是航天员仍受地球引力作用，选项D错误。2。 (2013高考江苏物理第1 题) 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（A）太阳位于木星运行轨道的中心（B）火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等（C）火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方（D）相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积答案： C 解析：太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上，选项A 错误。由于火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，火星和木星绕太阳运行速度的大小变化，选项B 错误。根据开普勒行星运动定律可知，火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，选项C 正确。相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项D 错误。3 （2013 高考上海物理第9 题）小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页学习好资料欢迎下载减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动。则经过足够长的时间后，小行星运动的(A) 半径变大 (B) 速率变大(C) 角速度变大(D) 加速度变大答案： A 解析：恒星均匀地向四周辐射能量，根据爱因斯坦的质能方程关系式，恒星质量缓慢减小，二者之间万有引力减小，小行星运动的半径增大，速率减小，角速度减小，加速度减小，选项 A正确 BCD错误。4. （ 2013 高考广东理综第14 题）如图 3，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和 2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是A. 甲的向心加速度比乙的小B. 甲的运行周期比乙的小C. 甲的角速度比乙大D. 甲的线速度比乙大4. 考点：万有引力和匀速圆周运动答案： A 解析：由万有引力提供向心力得：2rMmG=ma ，解得2rGMa，甲的向心加速度比乙的小，选项A 正确。由rvmrMmG22解得：rGMv，甲的线速度比乙小，选项D 错误。由2rMmG=rm2解得：3rGM，甲的角速度比乙小。选项C 错误。由2rMmG=mr224T解得： T=2GMr3, 甲的运行周期比乙的大，选项B错误。5 （2013 高考上海物理第22B 题）若两颗人造地球卫星的周期之比为T1T221，则它们的轨道半径之比R1R2，向心加速度之比a1a2。答案：341 1232精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页学习好资料欢迎下载解析：由开普勒定律，R1R2231T232T341. 由牛顿第二定律，G2MmR=ma ，向心加速度之比a1a2R22R12 1232。6（2013 高考天津理综物理第9 题） （1）“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行，标志着我国探月工程的第一阶段己经完成。设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h，己知月球的质量为M 、半径为R，引力常量为G ，则卫星绕月球运动的向心加速度a，线速度v=. 答案：（1）2GMRh+GMR h解析：万有引力提供卫星运动的向心力，有：G2MmRh=m a ，解得a=2GMRh. 由G2MmRh=m2vRh解得 v=+GMR h。7 （2013 高考福建理综第13 题）设太阳质量为M ，某行星绕太阳公转周期为T，轨道可视为r 的圆。已知万有引力常量为G ，则描述该行星运动的上述物理量满足A2324rGMT B 2224rGMTC2234rGMT D 324 rGMT答案： A 解析： 由 G2Mmr=mr(2T)2, ，可得描述该行星运动的上述物理量满足2324rGMT，选项A正确。8（ 2013 全国高考大纲版理综第18 题）“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km 的圆形轨道上运行，运行周期为127 分钟。已知引力常量G6.6710 11N?m2/kg2，月球的半径为1.74103 km。利用以上数据估算月球的质量约为（）A8.1 1010 kg B7.4 1013 kg C5.4 1019 kg D7.4 1022 kg 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学习好资料欢迎下载8答案： D解析：由G2MmRh=m(R+h)(2T)2，解得 月球的质量M=4 2(R+h)3/GT2，代入数据得： M= 7.4 1022 kg, ，选项 D正确。9. （ 2013 高考山东理综第20 题）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A32nkTB3nkTC2nkTDnkT答案： B 解析：设两恒星中一个恒星的质量为m ，围绕其连线上的某一点做匀速圆周运动的半径为r ，两 星 总 质 量 为M， 两 星 之 间 的 距 离 为R ， 由G2m MmR=mr224T, ，G2m MmR=(M-m)(R-r)224T, ，联立解得： T=23RGM. 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T=23nRG kM=3nkT。选项 B正确。10 （2013 高考浙江理综第18 题）如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r 的圆轨道上，设地球质量为M ，半径为R 。下列说法正确的是A地球对一颗卫星的引力大小为2)(RrGMmB一颗卫星对地球的引力大小为2rGMm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学习好资料欢迎下载C两颗卫星之间的引力大小为223rGmD三颗卫星对地球引力的合力大小为23rGMm答案： BC 解析：由万有引力定律，地球对一颗卫星的引力大小为2rGMm，一颗卫星对地球的引力大小为2rGMm， 选项 A错误 B正确。由 2rcos30 =L 可得两颗卫星之间的距离为L=3r ，由万有引力定律，两颗卫星之间的引力大小为223rGm，选项 C正确。 三颗卫星对地球引力的合力大小为零，选项D错误。11 （ 2013 高考四川理综第4 题）太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Glicsc581 ”运行的行星“Gl-581c ”却很值得我们期待。该行星的温度在0到 40之间，质量是地球的6 倍，直径是地球的1.5 倍、公转周期为13 个地球日。 “Glicsc581 ”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则A在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同2 B如果人到了该行星，其体重是地球上的322倍C该行星与“Glicsc581 ”的距离是日地距离的36513倍D由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短答案 .B解析：由Gm=gR2，可得 该行星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为gg=22RRmm=625.11=38，如果人到了该行星，其体重是地球上的38=322倍，选项B正确。在该行星上发射卫星的第一宇宙速度v=Rg=4gR，是地球上发射卫星的第一宇宙速度的4倍 ， 选 项A错 误 。 由G2rMm=mr22T， G2rmM=mr22T， 可 得33rr=MM 22TT=0.31 2213365， 该行 星与“Glicsc581 ”的距离r 是日 地距离r的3221336531. 0倍，选项 C错误。 该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学习好资料欢迎下载在该行星上观察，其长度不变，选项D错误。12. （2013 高考安徽理综第17 题）质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r 时，引力势能可表示为EP=-GMmr，其中 G为引力常量， M为地球质量。该卫星原来的在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2，此过程中因摩擦而产生的热量为A. GMm(21R-11R) B. GMm(11R-21R)C.12GMm(21R-11R) D.12GMm(11R-21R)【答案】 C 【 解析】卫星降低轨道，减少的引力势能，EP=-G1MmR-(-G2MmR)=GMm(21R-11R) 。由G2MmR=mv2/R，可得卫星在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动的动能Ek1=12mv2= 12GMmR，卫星在半径为R2的轨道上绕地球做匀速圆周运动的动能Ek2=12mv2= 22GMmR，动能增加 Ek=22GMmR-12GMmR，由功能关系EP=Ek+Q ，联立解得：此过程中因摩擦而产生的热量为 Q=12GMm(21R-11R) ，所以正确选项为C。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页