高考物理一轮复习第六章万有引力与航天训练498.pdf

第 1 页 第六章 万有引力与航天 题组一 行星运动及太阳与行星引力 1(2021 2021 诸暨市第一学期期末)如下图为某行星绕太阳运行椭圆轨道，其中F1与F2是椭圆轨道两个焦点，该行星在A点速率比在B点大，那么太阳是位于以下哪一位置 ()AF1 BF2 CO D在F1与F2之间 答案 A 2关于太阳系中各行星轨道，以下说法中正确是 ()A所有行星绕太阳运动轨道都是椭圆 B有行星绕太阳运动轨道是圆 C不同行星绕太阳运动椭圆轨道半长轴是一样 D不同行星绕太阳运动轨道都一样 解析 八大行星轨道都是椭圆，A 正确，B 错误；不同行星离太阳远近不同，轨道不同，半长轴也就不同，C、D 错误。答案 A 3关于行星运动，以下说法中不正确是 ()A关于行星运动，早期有“地心说与“日心说之争，而“地心说容 易被人们所承受原因之一是由于相对运动使得人们观察到太阳第 2 页 东升西 落 B所有行星围绕太阳运动轨道都是椭圆，且近地点速度小，远地点速度大 C开普勒第三定律a3T2k，式中k值仅与中心天体质量有关 D开普勒三定律也适用于其他星系行星运动 解析 根据开普勒第二定律可以推断出近地点速度大，远地点速度小，应选项 B 错误。答案 B 4假设认为行星绕太阳做圆周运动，那么关于行星对太阳引力说法正确是 A太阳对行星引力就是行星运动动力 B太阳对行星引力大小与行星质量成正比，与行星与太阳间距离成反 比 C太阳对行星引力是由实验得出 D 太阳对行星引力规律是由开普勒定律与行星绕太阳做匀速圆周运动规律推导出来 解析 行星运动时引力提供向心力，只改变速度方向，不改变速度大小，所以不能称为动力，选项 D 正确。答案 D 5关于行星绕太阳运动以下说法中正确是 第 3 页 ()A所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道中心处 C离太阳越近行星运动周期越长 D所有行星轨道半长轴三次方跟公转周期二次方比值都相等 解析 不同行星运动椭圆轨道不同，A 错；太阳位于行星椭圆轨道一个焦点上，B 错；由a3T2k知，半长轴a越小，公转周期T越小，C 错误，D 正确。答案 D 6.地球对月球具有相当大引力，可它们没有靠在一起，这是因为 ()A不仅地球对月球有引力，而且月球对地球也有引力，这两个力大小相等，方向相反，互相抵消了 B不仅地球对月球有引力，而且太阳系中其他星球对月球也有引力，这些力合力为零 C地球对月球引力还不算大 D地球对月球引力不断改变月球运动方向，使得月球围绕地球运动 解析 地球对月球引力与月球对地球引力是相互作用力，作用在两个物体上不能相互抵消，A 错误；地球对月球引力提供了月球绕地球做圆周运动向心力，从而不断改变月球运动方向，所以 B、C 错误，D 正确。第 4 页 答案 D 题组二 万有引力定律及其应用 7关于万有引力公式FGm1m2r2，以下说法中正确是 ()A公式只适用于星球之间引力计算，不适用于质量较小物体 B当两物体间距离趋近于 0 时，万有引力趋近于无穷大 C两物体间万有引力也符合牛顿第三定律 D公式中引力常量G值是牛顿规定 解析 万有引力公式FGm1m2r2，虽然是牛顿由天体运动规律得出，但牛顿又将它推广到了宇宙中任何物体，适用于计算任何两个质点间引力，应选项 A 错误；当两个物体距离趋近于 0 时，两个物体就不能视为质点了，万有引力公式不再适用，选项 B 错误；两物体间万有引力也符合牛顿第三定律，选项 C 正确；公式中引力常量G值，是卡文迪许在实验室里实验测定，而不是人为规定，应选项 D 错误。答案 C 8.如下图两球间距离为r，两球质量分布均匀，大小分别为m1、m2，半径分别为r1、r2，那么两球间万有引力大小为 ()AGm1m2r2 BGm1m2r21 第 5 页 CGm1m2r1r22 DGm1m2r1r2r2 解析 两球质量分布均匀，可认为质量集中于球心，所以两球心间距离应为(r1r2r)，由公式知两球间万有引力应为FGm1m2r1r2r2，所以 D 选项正确。答案 D 第 6 页 9(2021 2021 诸暨市第一学期期末)如下图，月球是地球以外人类亲身到过唯一自然天体。假设月球外表重力加速度为g，月球半径为R，引力常量为G，那么月球质量表达式为 ()AMgR2 BMgR2G CMGgR DMgRG 答案 B 10地球质量大约是月球质量 81 倍，在登月飞船通过月、地之间某一位置时，月球与地球对它引力大小相等，该位置到月球中心与地球中心距离之比为 ()A127 B19 C13 D91 解析 设登月飞船质量为m，由月球与地球对登月飞船引力大小相等，可得GM月mr2月GM地mr2地，因此r月r地M月M地19，选项 B 正确。答案 B 11 火星质量与半径分别约为地球110与12，地球外表重力加速度为g，那么火星外表重力加速度约为 ()ggg D5g 第 7 页 解析 星球外表重力等于万有引力，即GMmR2mg，故火星外表重力加速度与地球外表重力加速度之比为g火g地M火M地R2地R2火，应选项 B正确。答案 B 12有一星球密度跟地球密度一样，但它外表处重力加速度是地球外表处重力加速度 4 倍，那么该星球质量将是地球质量(忽略其自转影响)()A.14 B4 倍 C16 倍 D64 倍 解析 天体外表重力加速度gGMR2，又知3M4R3，所以M9g31622G3，故M星M地g星g地364。答案 D 13设地球外表重力加速度为g0，物体在距离地心 4R(R是地球半径)处，由于地球作用而产生加速度为g，那么gg0为 ()A1 B.19 C.14 D.116 解析 地面上，GMmR2mg0 离地心 4R处：GMm4R2mg 第 8 页 由以上两式得：gg0R4R2116 答案 D 14(2021 江苏单科，3)过去几千年来，人类对行星认识与研究仅限于太阳系内，行星“51peg b发现拉开了研究太阳系外行星序幕。“51peg b绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为 4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径120，该中心恒星与太阳质量比约为 ()A.110 B1 C5 D10 解析 根据万有引力提供向心力，有GMmr2m42T2r，可得M42r3GT2，所以恒星质量与太阳质量之比为M恒M太r3恒T2地 r3地T2恒(120)3(3654)21，应选项 B 正确。答案 B 题组三 宇宙航行 15关于地球第一宇宙速度，以下表述正确是 ()A第一宇宙速度又叫环绕速度 B第一宇宙速度又叫脱离速度 C第一宇宙速度跟地球质量无关 D第一宇宙速度跟地球半径无关 第 9 页 解析 第一宇宙速度又叫环绕速度，故 A 正确，B 错误；根据定义有GmMR2mv2R，得vGMR，其中，M为地球质量，R为地球半径，故 C、D 错误。答案 A 16(2021莆田高三检测)2021 年 6 月 11 日 17 时 38 分，“神舟十号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进展了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它线速度大小 ()A等于 7.9 km/s B介于 7.9 km/s 与 11.2 km/s 之间 C小于 7.9 km/s D介于 7.9 km/s 与 16.7 km/s 之间 解析 卫星在圆形轨道上运动速度vGMr。由于rR，所以vGMR7.9 km/s，C 正确。答案 C 17(2021 2021 诸暨市第一学期期末)我国“北斗二代方案在2021 年前发射 35 颗卫星，形成全球性定位导航系统，比美国GPS 还多 5 颗，多出这 5 颗是在赤道上空静止高轨道卫星，主要是完成短信任务，其他 30 颗跟美国 GPS30 颗一样，都是中轨道运动卫星，如下图，根据以上信息，判断以下说法正确是 ()第 10 页 A35 颗卫星之间是保持相对静止 B多出这 5 颗卫星运行周期各不一样 C30 颗卫星比多出 5 颗运行速度都要大 D35 颗卫星运行速度都大于第一宇宙速度 答案 C 18以下有关同步卫星说法正确是 ()A所有地球同步卫星质量可以不同 B所有地球同步卫星半径可以不同 C所有地球同步卫星轨道平面可以不同 D所有地球同步卫星速率可以不同 解析 对于地球同步卫星，万有引力提供卫星向心力，GMmr2mv2rm(2T)2r，解得周期T2r3GM，环绕速度vGMr，可见周期一样情况下轨道半径必然一样，B 错误；轨道半径一样，那么环绕速度一样，D 错误；同步卫星相对于地面静止在赤道上空，所有同步卫星都运行在赤道上空同一个圆轨道上，C 错误；同步卫星质量可以不同，A 正确。答案 A 19如图，假设两颗人造卫星a与b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，那么 ()第 11 页 A.v1v2r2r1 B.v1v2r1r2 C.v1v2r2r12 D.v1v2r1r22 解析 由题意知，两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据GMmr2mv2r，得vGMr，所以v1v2r2r1，故 A 正确，B、C、D 错误。答案 A 20 如下图，a、b、c三颗卫星在各自轨道上运行，轨道半径rarbrc，但三个卫星受到地球万有引力大小相等，那么以下说法正确是 ()A三个卫星加速度为aaabac B三个卫星线速度为vavbmbmc D三个卫星运行周期为TaTbTc 解析 卫星向心加速度aGMr2，轨道半径越小，向心加速度越大，选项 A 错误；卫星速度vGMr，那么轨道半径越小，速度越大，选项 B 错误；由于三个卫星受到地球万有引力大小相等，由FGMmr2可知，轨道半径越大，卫星质量越大，选项 C 错误；卫星运行周期T2r3GM，所以轨道半径越大，周期越长，选项 D正确。第 12 页 答案 D 21月球与地球质量之比约为 180。有研究者认为月球与地球可视为一个由两质点构成双星系统，它们都围绕月地连线上某点O做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕O点运动线速度大小之比约为 ()A16 400 B180 C801 D6 4001 解析 设地球质量为M，月球质量为m。对地球有GMmr2M2r1，对月球有GMmr2m2r2，联立以上两式得r2r1Mm801，由vr，得 C 正确。答案 C 22“神舟九号宇宙飞船与“天宫一号成功对接，在发射时，“神舟九号宇宙飞船首先要发射到离地面很近圆轨道，然后经过屡次变轨，最终与在距地面高度为H圆形轨道上绕地球飞行“天宫一号完成对接，假设之后整体保持在距地面高度仍为H圆形轨道上绕地球继续运动。地球半径为R0，地面附近重力加速度为g。求：(1)地球第一宇宙速度；(2)“神舟九号宇宙飞船在近地圆轨道运行速度与对接后整体运行速度之比。(用题中字母表示)第 13 页 解析(1)设地球第一宇宙速度为v，根据万有引力定律与牛顿第二定律得GMmR20mv2R0，在地面附近有GMm0R20m0g 联立以上两式解得vgR0(2)设“神舟九号在近地圆轨道运行速度为v1，根据题意可知v1vgR0，对接后，整体运行速度为v2，根据万有引力定律与牛顿第二定律得 GMmR0H2mv22R0H 那么v2gR20R0H，所以v1v2R0HR0 答案(1)gR0(2)R0HR0 题组四 经典时空观与相对论时空观 23关于经典力学，以下说法正确是 ()A适用于宏观物体低速运动 B仅适用于微观粒子运动 C经典力学中，物体质量与其运动速度有关 D经典力学中，物体长度与其运动速度有关 解析 经典力学中物体质量与长度与其运动速度无关，它适用于宏观物体低速运动。答案 A 第 14 页 24以下关于经典力学说法不正确是 ()A自由落体运动规律属于经典力学 B行星运动定律属于经典力学 C牛顿运动定律属于经典力学 D经典力学没有局限性，适用于所有领域 解析 经典力学适用于宏观低速物体，而不适用于微观高速粒子。A、B、C 三项中物体均为宏观物体，且运动速度与光速不能相比，属于低速运动，而 D 项粒子以接近光速运动属于高速运动，不能用经典力学研究。答案 D