高考物理试题分项版汇编系列专题06万有引力与航天含解析.doc

1 / 37【2019【2019最新最新】精选高考物理试题分项版汇编系列专题精选高考物理试题分项版汇编系列专题0606万有引力与航万有引力与航天含解析天含解析 一、单选题一、单选题1科学家经过深入观测研究，发现月球正逐渐离我们远去，并且将越来越暗。有地理学家观察了现存击中鹦鹉螺化石，发现其贝壳上的波状螺纹具有树木年轮一样的功能，螺纹分许多隔，每隔上波状生长线在30条左右，与现代农历一个月的天数完全相同。观察发现，鹦鹉螺的波状生长线每天长一条，每月长一隔。研究显示，鹦鹉螺的贝壳上的生长线，现代是30条，中生代白垩纪是22条，侏罗纪是18条，奥陶纪是9条。已知地球表面的重力加速度为g，地球半径为，现在月球到地球的距离约为38万公里。始终将月球绕地球的运动视为圆周轨道，由以上条件可以估算奥陶纪月球到地球的距离约为（）6400kmA. B. C. D. 81.7 10 m88.4 10 m71.7 10 m78.4 10 m【答案】A22017年6月15日，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”。“慧眼”的成功发射将显著提升我国大型科学卫星研制水平，填补我国国X射线探测卫星的空白，实现我国在空间高能天体物理领域由地面观测向天地联合观测的超越。“慧眼”研究的对象主要是黑洞、中子星和射线暴等致密天体和爆发现象。在利用“慧眼”观测美丽的银河系时，若发现某双黑洞间的距离为L，只在彼此之间的万有引力作用下做匀速圆周运动，其运动周期为T，引力常量为G，则双黑洞总质量为（）A. B. C. D. 2324L GT2324 3L GT3224GL T2324T GL【答案】A【解析】对双黑洞中的任一黑洞：得2 12 1122m mGmrLT2 2 122mGrLT对另一黑洞：得2 12 2222m mGmrLT2 1 222mGrLT2 / 37又联立可得：12rrL22 21 122222mmGGrrLLTT则即2 21 1222mmGrrLT222MGLLT双黑洞总质量。故A项正确。2324LMGT点睛：双星模型与卫星模型是万有引力部分的典型模型，要能熟练应用。3在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。下列关于科学家和他们的贡献的叙述中，符合史实的是A. 安培最先发现电流能够产生磁场B. 牛顿通过扭秤实验，测出了引力常量C. 笛卡儿巧妙地利用“月一地”检验，证明了天、地引力的统一D. 法拉第不仅提出了场的概念，而且还引入了电场线和磁场线的概念【答案】D【解析】A. 奥斯特第通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，故A错误；B. 牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许利用扭秤实验巧妙地测出了万有引力常量G，故B错误；C. 牛顿巧妙地利用“月一地”检验，证明了天、地引力的统一，故C错误；D. 法拉第不仅提出了场的概念，而且还引入了电场线和磁场线的概念，故D正确；故选：D。4下列说法正确的是（ ）A. 密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值B. 卡文迪许最先通过实验测出了静电力常量C. 库仑研究了电荷之间的作用力，安培提出了电荷周围存在着它产生的电场D. 奥斯特发现了判定电流产生磁场方向的右手螺旋定则【答案】A3 / 37【解析】密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值,选项A正确；卡文迪许最先通过实验测出了万有引力常量，选项B错误；库仑研究了电荷之间的作用力，法拉第提出了电荷周围存在着它产生的电场，选项C错误；安培发现了判定电流产生磁场方向的右手螺旋定则，选项D错误；故选A.5天文学家发现某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期，万有引力恒量为，由此可推算出（）GA. 行星的质量B. 行星的加速度C. 恒星的质量D. 恒星的密度【答案】BC【解析】行星围绕恒星转动时，万有引力提供向心力：，a=当知道行星的轨道半径和运行周期时，可以求出恒星的质量及行星的加速度，无法求出行星的质量及恒星的密度，故BC正确，AD错误。222MmGmRRT22RTM6地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍，则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为( )A. 0.19 B. 0.44C. 2.3 D. 5.2【答案】B【解析】由得：，所以有：，B正确；ACD错误；22GmMmv rrvGM r12210.44vr vr故选B。视频7天文学家发现某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期，万有引力恒量为，由此可推算出（）G4 / 37A. 行星的质量B. 行星的加速度C. 恒星的质量D. 恒星的密度【答案】BC【解析】行星围绕恒星转动时，万有引力提供向心力：，a=当知道行星的轨道半径和运行周期时，可以求出恒星的质量及行星的加速度，无法求出行星的质量及恒星的密度，故BC正确，AD错误。222MmGmRRT22RTM8质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，其引力势能可表示为Ep，其中G为引力常量，M为地球质量。假设该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气摩擦的作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2，则在此过程中因摩擦而产生的热量为（）GMm rA. GMm() B. GMm()2111-RR1211-RRC. () D. ()2GMm2111-RR2GMm1211-RR【答案】C【点睛】求出卫星在半径为圆形轨道和半径为的圆形轨道上的动能，从而得知动能的减小量，通过引力势能公式求出势能的增加量，根据能量守恒求出热量1R2R9如图所示,a是地球赤道上的一点,某时刻在a的正上方有三颗卫星b、c、d,他们的圆轨道与赤道平面共面,各卫星的运行方向均与地球自转方向相同(顺时针方向,图(甲)中已标出).其中d是地球同步卫星.从该时刻起,经过一段时间t(在t时间内,b卫星还没有运行完一周),各卫星相对a的位置最接近实际的是下图中的( )5 / 37A. B. C. D. 【答案】C【解析】万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：T=2，轨道半径r越大，周期T越大，则角速度越小，所以经过相同的时间，三个卫星中，b转过的角度最大，c次之，d最小，d为同步卫星，与赤道上的a保持相对静止故ABD错误，C正确故选C222MmGmrrT3r GM10发射地球同步卫星要经过三个阶段：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后使其沿椭圆轨道2运行，最后将卫星送入同步圆轨道3轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如题图所示当卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时，则以下说法正确的是（ ）A. 卫星在轨道3上的运行速率大于7.9km/sB. 卫星在轨道3上的机械能小于它在轨道1上的机械能C. 卫星在轨道3上的运行速率小于它在轨道1上的运行速率D. 卫星沿轨道1经过Q点时的加速度小于轨道2经过Q点时的加速度【答案】C【解析】为最大环绕速度，则卫星在轨道上的运行速率小于，故A错误；卫星从轨道1到轨道3需要克服引力做较多的功，故在轨道3上机械能较大，故B错误；依据万有引力公式，则卫星在轨道上的运行速率小于它在轨道上的运行速率，故C正确；依据牛二定律卫星沿轨道经过点时的加速度等于轨道经过点时的加速度，故D错误故选C7.9/vkm s37.9km/s22GMmmv rrGMvr312GMmmar1Q2Q点睛：解答此类问题就是根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、向心加速度、和向心力的表达式进行讨论即可11a是地球赤道上一幢建筑，b是在赤道平面内做匀速圆周运动的卫星，c是地6 / 37球同步卫星，已知b的轨道半径为c的，某一时刻b、c刚好位于a的正上方（如图所示），经48 h，a、b、c的大致位置是四个选项中的2 5A. B. C. D. 【答案】B【解析】由于a物体和同步卫星c的周期都为24h所以48h后两物体又回到原位置，根据开普勒第三定律得3322cbcbrr TT解得5.56bTh然后再算b卫星在48小时内运行的圈数圈，故B正确，ACD错误；488.635.56n 故选B。122016年8月16日，墨子号量子科学实验卫星成功发射升空，这标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。已知卫星在距地球表面高度为h的圆形轨道上运动，运行周期为T，引力常量为G，地球半径为R，则地球的质量可表示为（ ）A. B. C. D. 2324R GT3224RhGT224RhGT2224RhGT【答案】B【解析】根据万有引力提供向心力有：2224GMmmRhTRh 解得：M= ，故B正确，ACD错误。3224RhGT故选：B.13地球赤道上的重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，7 / 37卫星甲、乙、丙在如图所示的三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切。不计阻力，以下说法正确的是（ ）A. 如果地球的转速为原来的倍，那么赤道上的物体将会“飘”起来而处于完全失重状态B. 卫星甲、乙分别经过P点时的速度相等C. 卫星甲的机械能最大D. 卫星甲的周期最小【答案】A【解析】物体在赤道上随地球转动时，根据牛顿定律：；当物体飘起来的时候，万有引力完全提供向心力，则此时物体的向心加速度为，即此时的向心加速度a=g+a；根据向心加14如图所示，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器于北京时间2011年11月3日凌晨实现刚性连接，形成组合体，使中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功若已知地球的自转周期T、地球半径R、地球表面的重力加速度g、组合体运行的轨道距地面高度为h，下列表达式正确的是（ ）A. 组合体所在轨道处的重力加速度RggRh B. 组合体围绕地球作圆周运动的角速度大小=g RhC. 组合体的线速度大小2RhvT8 / 37D. 组合体的运行周期3224RhTgR【答案】D【解析】地球表面的物体受到的重力等于万有引力，即：，则：，组合体绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力；2''MmGm gR2GMgRA、由万有引力定律得：，解得：，故A错误；2'MmGmg Rh 22'gRg Rh B、由万有引力定律得：，解得：，故B错误；2 2MmGmRh Rh （）23gRRh C、由万有引力定律得：，解得：，组合体的轨道半径：，组合体的周期：，组合体的线速度：，故C错误；222MmGmrrT3 2rTGMRhR 'TT22 'RhRhvTTD、由万有引力定律得：，解得：，故D正确；222 'MmGmRhTRh（）3224'RhTgR点睛：本题考查了万有引力定律的应用，知道万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律即可解题，解题时注意“黄金代换”的应用。15火星探测器绕火星近地做圆周轨道飞行，其线速度和相应的轨道半径为v0和R0，火星的一颗卫星在圆轨道上的线速度和相应的轨道半径为v和R，则下列关系正确的是（ ）A. lg（）=lg（） B. lg（）=2lg（）0v v0R R0v v0R RC. lg（）=lg（） D. lg（）=2lg(）0v v0R R0v v0R R【答案】A9 / 37【解析】人造卫星的向心力由万有引力提供，故有22MmvGmRR2 0 2 00vMmGmRR由两式得2 0 2 0Rv vR由对数运动算可得2 0 2 0lglgRv vR所以，故A正确，BCD错误；00lg2lgvR vR故选A。162016年10月19日，天宫二号空间实验室与神舟十一号载人飞船在距地面393公里的轨道高度交会对接成功。由此消息对比神舟十一号与地球同步卫星的认识，正确的是（ ）A. 神舟十一号载人飞船中宇航员没有受到力的作用B. 神舟十一号载人飞船的周期为24小时C. 神舟十一号载人飞船的周期小于同步卫星的周期D. 神舟十一号载人飞船中天平可以正常使用【答案】C【解析】飞船绕地球做匀速圆周运动，宇航员仍然受到万有引力，只是万有引力提供圆周运动的向心力；故A错误；神舟十一号的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则由可知，神舟十一号的运行周期小于同步卫星的周期，即小于24小时故B错误，C正确；神舟十一号载人飞船中天平处于完全失重状态，不能正常使用；故D错误；故选C.234RTGM点睛：解决本题的关键是理解宇宙员处于完全失重状态，靠地球的万有引力提供向心力，做圆周运动；明确飞船上所有天体均做匀速圆周运动17行星A和B都是均匀球体，其质量之比是1：3，半径之比是1：3，它们分别有卫星a和b，轨道接近各自行星表面，则两颗卫星a和b的周期之比为 （ ）10 / 37A. 1：27 B. 1：9 C. 1：3 D. 3：1【答案】C【解析】:研究同卫星绕行星做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力，由得：222MmGmrrT3 2rTGM在行星表面运动,轨道半径可以认为就是行星的半径.行星A和B质量之比是 ,半径之比是1:31:3则故C正确331 3aaabbbr MT Tr M综上所述本题答案是：C18由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动(图为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况)若A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，则下列说法正确的是( )A. A星体所受合力大小FA222mGaB. B星体所受合力大小FB222 7mGaC. C星体的轨道半径RCa7 2D. 三星体做圆周运动的周期T3a Gm【答案】D【解析】A、由万有引力定律，A星受到B、C的引力的大小：222BACAG mFFa11 / 37方向如图，则合力的大小为：，A错误；2 0 22 32cos30ABAGmFFaB、同上，B星受到的引力分别为：,，方向如图；222ABG mFa22CBGmFaFB沿x方向的分力：2 0 22cos60BxABCBGmFFFa故选：D。19如图所示，“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室对接后，组合体在时间t内沿圆周轨道绕地球转过的角度为，组合体轨道半径为r，引力常量为G，不考虑地球自转。则（ ）A. 组合体做圆周运动的线速度为trB. 可求出组合体受到地球的万有引力C. 地球的质量为232r GtD. 可求出地球的平均密度【答案】C【解析】A、组合体在时间t内沿圆周轨道绕地球转过的角度为 ,则角速度:t所以，故A错误；vrrtB、因为不知道组合体的质量,所以不能求出组合体受到的万有引力，故B错误；C、万有引力提供组合体的向心力,则:2 2GMmmrr所以:故C正确；23232rrMGGtD、根据 ，但不知道星球自身的半径，所以无法求地球的平均密度，故D错误；M V23232rrMGGt12 / 37综上所述本题答案是：C20已知地球和月球半径的比值为4 ，地球和月球表面重力加速度的比值为6 ，则地球和月球密度的比值为A. B. C. 4 D. 62 33 2【答案】B【解析】试题分析：在星球表面、重力等于万有引力，根据万有引力定律列式求解出质量、由密度定义求解密度表达式进行分析即可设月球的半径为，地球的半径为R，月球表面的重力加速度为，地面表面的重力加速度为g，在地球表面，重力等于万有引力，故，解得，故密度，同理月球的密度，故地球和月球的密度之比，B正确0R0g2MmmgGR2gRMG233 44 3gR MgG VGRR0 0 03 4g GR00013642gR g R 21在物理学发展过程中，有许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是（ ）A. 牛顿通过多年观测记录行星的运动，提出了行星运动的三大定律B. 卡文迪许发现万有引力定律，被人们称为“能称出地球质量的人”C. 伽利略利用“理想斜面”得出“力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因”的观点D. 开普勒从理论和实验两个角度，证明了轻、重物体下落一样快，从而推翻了古希腊学者亚里士多德的“小球质量越大下落越快”的错误观点【答案】C【解析】解: A、开普勒提出了行星运动的三大定律,牛顿在此基础上发现了万有引力定律,故A13 / 37错误.B、牛顿发现万有引力定律后,英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了万有引力常量G,所以B选项是错误的. C、伽利略利用“理想斜面”否定了“力是维持物体运动的原因”的观点,得出了“力是改变物体运动状态的原因”的观点,故C正确. D、伽利略从理论和实验两个角度,证明了轻、重物体下落一样快,从而推翻了古希腊学者亚里士多德的“小球质量越大下落越快”的错误观点.故D错误. 所以C选项是正确的22下列各叙述中正确的是（ ）A. 牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量B. 伽利略首先将实验事实和逻辑推理（包括数学推理）和谐地结合起来C. 理想化模型是把实际问题理想化，略去次要因素，突出主要因素，例如质点.位移等D. 用比值定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如速度.加速度都是采用了比值法定义的svtFam【答案】B【解析】牛顿总结出了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了引力常量，选项A错误；伽利略首先将实验事实和逻辑推理（包括数学推理）和谐地结合起来，选项B正确；理想化模型是把实际问题理想化，略去次要因素，突出主要因素，例如质点，点电荷等，选项C错误；用比值定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如速度；加速度不是采用了比值法定义的，选项D错误；故选B.svtFam23“天舟一号”货运飞船2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，14 / 37与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距地面约380km的圆轨道上飞行，已知地球距地面卫星的高度约为36000km，则“天舟一号”（ ）A. 线速度小于地球同步卫星的线速度B. 线速度大于第一宇宙速度C. 向心加速度小于地球同步卫星加速度D. 周期小于地球自转周期【答案】D【解析】A. “天舟一号”的轨道半径比地球同步卫星的小，由开普勒第二定律知其线速度大于同步卫星的线速度。故A错误；B. 第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度，“天舟一号”的线速度小于第一宇宙速度。故B错误；C. 万有引力等于向心力，则向心加速度知，“天舟一号”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，C错误；D. 万有引力等于向心力，得,“天舟一号”的周期小于同步卫星的周期，而同步卫星的周期等于地球的自转周期，D正确。故选：D。24据报道，2020年前我国将发射8颗海洋系列卫星，包括2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星(这4颗卫星均绕地球做匀速圆周运动)，以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛全部岛屿附近海域的监测。设海陆雷达卫星的轨道半径是海洋动力环境卫星的n倍，下列说法正确的是( )A. 在相同时间内，海陆雷达卫星到地心的连线扫过的面积与海洋动力环境卫星到地15 / 37心的连线扫过的面积相等B. 海陆雷达卫星做匀速圆周运动的半径的三次方与周期的平方之比等于海洋动力环境卫星做匀速圆周运动的半径的三次方与周期的平方之比C. 海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星角速度之比为3 2:1nD. 海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星周期之比为3 21:n【答案】B【解析】根据可得，卫星到地心的连线扫过的面积为，半径不同，面积不同，A错误；由可知，是一个定值，B正确；根据可知角速度之比为，C错误；根据可知周期之比为，D错误2 2 224MmGmrmrrT332rGMTGMr，22 222ttGMrSrrt3 2rTGM3224rGM T32r T3GM r3 21:n3 2rTGM3 2:1n25A、B两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，A的运行周期大于B的运行周期，则A. A距离地面的高度一定比B的小 B. A的运行速率一定比B的大C. A的向心加速度一定比B的小 D. A的向心力一定比B的大【答案】CD、两颗卫星的向心力都由地球的万有引力提供，由于两卫星质量关系未知，不能比较向心力的大小，故D错误；故选C。26研究发现太阳系外有一颗适合人类居住的星球A，星球A的质量约为地球质量的2倍，直径约为地球直径的2倍，其自转周期与地球自转周期近似相等.则A. 同一物体在星球表面的重力约为在地球表面的重力的倍A2B. 星球的卫星的最大环绕速度与地球卫星的最大环绕速度近似相等AC. 若星球的卫星与地球的卫星以相同的轨道半径运行，则两卫星的线速度大小近似16 / 37相等AD. 星球的同步卫星的轨道半径与地球的同步卫星的轨道半径近似相等A【答案】B【解析】A、由可以知道: ,故A错误；2GMgR2 0 22 0021 22AAAM Rg gM RB、根据万有引力提供向心力得: ,得最大环绕速度: ,22GMmvmrrGMvR000212AAAM Rv vM R即星球的卫星的最大环绕速度与地球卫星的最大环绕速度近似相等，故B正确AC、若星球的卫星与地球的卫星以相同的轨道半径运行，根据万有引力提供向心力得:，得卫星的环绕速度：则，故C错误；A22GMmvmrrGMvr00221AAvM vMD、根据题给条件星球自转周期与地球自转周期近似相等，根据万有引力提供向心力得：得： ,故D错误；2222GMmmrrT2 332 0002AAArM T rM T综上所述本题答案是：B27“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距离地面约380km的圆轨道上飞行，已知地球同步卫星距地面的高度约为36000km，则“天舟一号”（ ）A. 线速度小于地球同步卫星的线速度B. 线速度小于第一宇宙速度C. 向心加速度小于地球同步卫星加速度D. 周期大于地球自转周期【答案】B【解析】根据卫星的速度公式，向心加速度公式，周期公式，将“天舟一号”与17 / 37地球同步卫星比较，由于“天舟一号”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，故“天舟一号”的线速度大于地球同步卫星的线速度，向心加速度小于地球同步卫星加速度，周期小于地球同步卫星的周期，而地球同步卫星的周期等于地球自转周期，所以其周期小于地球自转周期，故ACD错误；第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度，知其线速度小于第一宇宙速度，故B正确；故选B. GMvr2GMar3 2rTGM【点睛】根据卫星的速度公式，向心加速度公式，周期公式，进行分析；第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度。GMvr2GMar3 2rTGM28如图所示，A、B为地球的两个轨道共面的人造卫星，运行方向相同，A为地球同步卫星，A、B卫星的轨道半径的比值为k，地球自转周期为T0某时刻A、B两卫星距离达到最近，从该时刻起到A、B间距离最远所经历的最短时间为（ ）A. B. C. D. 0321Tk 031Tk 0321Tk 031Tk 【答案】C【解析】由开普勒第三定律得：，设两卫星至少经过时间t距离最远，即B比A多转半圈，又，解得：，故选项C正确。3322ABABrr TT1 2BA BAttnnTT0ATT0321Tt k 点睛：本题主要考查了开普勒第三定律的直接应用，注意只有围绕同一个中心天体运动才可以使用开普勒第三定律。29有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点，现在从M中挖去一半径为的球体（如图），然后又在挖空部分填满18 / 37另外一种密度为原来2倍的物质，如图所示。则填充后的实心球体对m的万有引力为（）2RA. B. C. D. 211 36GMm R25 18GMm R21 3GMm R213 36GMm R【答案】A【解析】设密度为，则， 3=4 3MR 在小球内部挖去直径为R的球体，其半径为R/2，挖去小球的质量为：24 32Rm=M/8，故选：A。点睛：由题意可知，在小球内部挖去直径为R的球体，其半径为R/2，计算出挖去部分对质点的引力，再计算出填充部分对质点的引力，用原来整个大球对质点的引力减去挖去部分对质点的引力，加上填充部分对质点的引力即可。30如图所示为a、b两颗卫星运行的示意图，a为绕地球做椭圆轨道运动的卫星，b为地球同步卫星，P为两卫星轨道的切点P、Q分别为椭圆轨道的远地点和近地点卫星在各自的轨道上正常运行，下列说法中正确的是A. 卫星a、b的周期可能相等B. 卫星a在由近地点Q向远地点P运行过程中，引力势能逐渐减小C. 卫星b经过P点时的速率一定大于卫星a经过P点时的速率D. 卫星b经过P点时的向心力一定等于卫星a经过P点时的向心力【答案】C【解析】根据开普勒第三定律，结合b轨道的半径大于a轨道的半长轴，可知卫星b的周期一定大于卫星a的周期，A错误；卫星a在由近地点Q向远地点P运行过程中，离地越来越高，引力做负功，引力势能逐渐增大，B错误；因为卫星在轨道a经过P点要加速做离心运动才能进入轨道b，故卫星在b轨道经过P点的时速率大于在a轨道经过P点时的速率，C正确；由于不知道两颗卫星的质量是否相等，所以不19 / 37能判断出二者在P点受到的向心力相等，D错误32akT31在人类对物体运动规律的认识过程中，许多物理学家大胆猜想、勇于质疑，取得了辉煌的成就，下列有关科学家及他们的贡献描述中正确的是A. 开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出“万有引力定律”B. 牛顿最早证明了行星公转轨道是椭圆，行星所受的引力大小跟行星到太阳距离的二次方成反比C. 亚里士多德对运动的研究，确立了许多用于描述运动的基本概念，比如平均速度、瞬时速度以及加速度D. 伽利略探究物体下落规律的过程中使用的科学方法是：问题猜想数学推理实验验证合理外推得出结论【答案】D【解析】牛顿发现了万有引力定律，A错误；开普勒三定律最早证明了行星公转轨道是椭圆，牛顿证明了行星所受的引力大小跟行星到太阳距离的二次方成反比，B错误；伽利略对运动的研究，确立了许多用于描述运动的基本概念，比如平均速度、瞬时速度、加速度，C错误；伽利略探究物体下落规律的过程使用的科学方法是：问题猜想数学推理实验验证合理外推得出结论，D正确32颗围绕地球运行的飞船，其轨道为椭圆.已知地球质量为M，地球半径为R，万有引力常量为G，地球表面重力加速度为.则下列说法正确的是( )gA. 飞船在远地点速度一定大于gRB. 飞船在近地点瞬间减速转移到绕地圆轨道后，周期一定变小C. 飞船在远地点瞬间加速转移到绕地圆轨道后，机械能一定变小20 / 37D. 飞船在椭圆轨道上的周期不可能等于27 5R g【答案】B【解析】第一宇宙速度等于，是近地卫星的环绕速度，故飞船在远地点速度一定小于，A错误；飞船在近地点瞬间减速转移到绕地圆轨道后，半长轴减小，故周期减小，B正确；飞船在远地点瞬间加速转移到绕地圆轨道后，动能增加，势能不变，故机械能增加，C错误；近地卫星最快，根据牛顿第二定律有：，故最小周期为：，因为，故是可能的，D错误；选B.gRgR2224MmGmgmRRT2RTg27 5RTg33如图所示，A为太阳系中的天王星，它绕太阳O运行的轨道视为圆时，运动的轨道半径为R0，周期为T0，长期观测发现，天王星实际运动的轨道与圆轨道总有一些偏离，且每隔t0时间发生一次最大偏离，即轨道半径出现一次最大根据万有引力定律，天文学家预言形成这种现象的原因可能是天王星外侧还存在着一颗未知的行星(假设其运动轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同)，它对天王星的万有引力引起天王星轨道的偏离，由此可推测未知行星的运动轨道半径是( )A. B. C. D. 0 0 00tRtT30 0 00tRtT 20030 0tTRt 2030 00tRtT 【答案】D【解析】设未知的行星的周期为T，依题意有：，则，根据开普勒第三定律：，联立解得：，D正确，ABC错误0001tt TT0000tTT tT22 00 22TR TR2030 00tRRtT故选：D。34已知引力常量G、月球中心到地球中心的距离R和月球绕地球运行的周期T。仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有A. 月球的质量 B. 地球的质量 C. 地球的半径 D. 地球的密度21 / 37【答案】B故选B。35已知地球半径为R，地球自转周期为T。a是地球赤道上的一栋建筑，b是与地心的距离为r的地球同步卫星，c是在赤道平面内作匀速圆周运动、与地心距离为的卫星，b、c运行方向和地球自转方向相同。某一时刻b、c刚好位于a的正上方，如图所示，则经过时间，a、b、c的相对位置是下图中的( )32 2r21,1,2,3.2ntTNA. B. C. D. 【答案】A【解析】a是地球赤道上的一栋建筑，b是与地心的距离为r的地球同步卫星，周期都为T，某一时刻b、c刚好位于a的正上方，经过时间，a、 b都运动到地心正下方，故B、D错误；由开普勒第三定律，有，b的周期是c的周期的2倍， b运动到地心正下方，c运动到地心正上方，故A正确，C错误；21)T2nt（3322rcbcbr TT故选A。36下列说法正确的是（ ）A. 开普勒测出了万有引力常量B. 卡文迪许发现地月间的引力满足距离平方反比规律C. 22 / 37伽利略将实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了科学的思维方式和研究方法D. 牛顿第一定律能通过现代的实验手段直接验证【答案】C【解析】A、卡文迪许测出了万有引力常量，故A错误；B、牛顿发现了万有引力定律，发现地月间的引力满足距离平方反比规律，B错误；C、伽利略将实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了科学的思维方式和研究方法，故C错误；D、牛顿第一定律是理想的实验定律，不能通过现代的实验手段直接验证，故D错误；故选：C。37“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G=6.67×1011 N·m2/kg2，月球半径约为1.74×103 km，利用以上数据估算月球的质量约为( )A. 5.1×1013 kg B. 7.4×1013 kg C. 5.4×1022 kg D. 7.4×1022 kg【答案】D【解析】嫦娥一号卫星的轨道半径，运行周期，根据万有引力提供圆周运动向心力有，可得中心天体月球的质量，故D正确31.74 102001940000rkmm127 607620Tss2224MmGmrrT 3223 22 22114 3.14194000047.4 10 6.67 107620rMkgkgGT 38我国“北斗”卫星导航定位系统将由5颗静止轨道卫星(同步卫星)和30颗非静止轨道卫星组成，30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星轨道高度约为2.15×104km，静止轨道卫星的高度约为3.60×104km。下列说法正确的是（ ）A. 中轨道卫星的线速度大于7.9km/s23 / 37B. 静止轨道卫星的线速度大于中轨道卫星的线速度C. 静止轨道卫星的运行周期大于中轨道卫星的运行周期D. 静止轨道卫星的向心加速度大于中轨道卫星的向心加速度【答案】C【解析】第一宇宙速度是卫星近地面飞行时的速度，由于中轨道卫星的半径大于地球半径，故中轨道卫星的线速度小于第一宇宙速度7.9km/s，故A错误；根据万有引力提供向心力：，解得：，静止轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨道半径，所以静止轨道卫星的线速度小于中轨道卫星的线速度，故B错误；根据万有引力提供向心力：，解得：，静止轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨道半径，所以静止轨道卫星的运行周期大于中轨道卫星的运行周期，故C正确；根据万有引力提供向心力：，解得：，静止轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨道半径，所以静止轨道卫星的向心加速度小于中轨道卫星的向心加速度，故D错误。所以C正确，ABD错误。22MmvGmrrGMvr224MmGmrrT234rTGM2MmGmar2MaGr39宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内太空授课时，指令长聂海胜悬浮在太空舱内“太空打坐”的情景如图若聂海胜的质量为m，距离地球表面的高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，则聂海胜在太空舱内受到重力的大小为A. 0 B. mg C. D. 2GMm h2()GMm Rh【答案】D【解析】飞船在距地面高度为h处，由万有引力等于重力得：，故D正确，ABC错误；故选D.2GMmGmg Rh 40已知引力常量为G，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g和地球的自转周期为T，不考虑地球自转的影响，利用以上条件不可求出的物理量是（ ）A. 地球的质量B. 地球第一宇宙速度24 / 37C. 地球与其同步卫星之间的引力D. 地球同步卫星的高度【答案】C【解析】地球表面的物体受到的重力等于万有引力：，解得：，故A可以求出；地球的近地卫星所受的万有引力提供向心力：，解得第一宇宙速度为：，故B可求出；地球与其同步卫星之间的引力：，不知道同步卫星m的质量，所以无法求出地球与其同步卫星之间的引力，故C不可求出；地球的同步卫星的万有引力提供向心力：，代入地球的质量得卫星的高度：，故D可求出。所以选C.2MmGmgR2gRMG22MmvGmRRGMvR2MmFGr2224MmGmRhTRh 2224gR ThR41“月一地检验”为万有引力定律的发现提供了事实依据。已知地球半径为R，地球中心与月球中心的距离r=60R，下列说法正确的是 A. 卡文迪许为了检验万有引力定律的正确性，首次进行了“月一地检验”B. “月一地检验”表明地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是不同性质的力C. 月球由于受到地球对它的万有引力而产生的加速度与月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度相等D. 由万有引力定律可知，月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度是地面重力加速度的1 60【答案】C42“嫦娥五号”作为我国登月计划中第三期工程的“主打星”，将于2017年左右在海南文昌 卫星发射中心发射，登月后又从月球起飞，并以“跳跃式返回技术”成功返回地面,完成探月工程的重大跨越25 / 37带回月球样品。“跳跃式返回技术”是指航天器在关闭发动机后 进入大气层，依靠大气升力再次冲出大气层，降低速度后再进入大气层。如图所示，虚