高考物理二轮专题突破 专题三 力与物体的曲线运动（2）万有引力与航天检测题-人教版高三全册物理试题.doc

专题三 力与物体的曲线运动第2讲：万有引力与航天一、夯实基础1.关于静止在地球表面(两极除外)随地球自转的物体，下列说法正确的是()A.物体所受重力等于地球对它的万有引力B.物体的加速度方向可能不指向地球中心C.物体所受合外力等于地球对它的万有引力D.物体在地球表面不同处角速度可能不同2.(多选)2016年4月6日1时38分，我国首颗微重力科学实验卫星实践十号返回式科学实验卫星，在酒泉卫星发射中心由长征二号丁运载火箭发射升空，进入近百万米预定轨道，开始了为期15天的太空之旅，大约能围绕地球转200圈，如图1所示.实践十号卫星的微重力水平可达到地球表面重力的106g，实践十号将在太空中完成19项微重力科学和空间生命科学实验，力争取得重大科学成果.以下关于实践十号卫星的相关描述中正确的有()图1A.实践十号卫星在地球同步轨道上B.实践十号卫星的环绕速度一定小于第一宇宙速度C.在实践十号卫星内进行的19项科学实验都是在完全失重状态下完成的D.实践十号卫星运行中因受微薄空气阻力，需定期点火加速调整轨道3.(多选)如图2所示为一卫星沿椭圆轨道绕地球运动，其周期为24小时，A、C两点分别为轨道上的远地点和近地点，B为短轴和轨道的交点.则下列说法正确的是()图2A.卫星从A运动到B和从B运动到C的时间相等B.卫星运动轨道上A、C间的距离和地球同步卫星轨道的直径相等C.卫星在A点速度比地球同步卫星的速度大D.卫星在A点的加速度比地球同步卫星的加速度小4.(多选)假设在宇宙中存在这样三个天体A、B、C，它们在一条直线上，天体A和天体B的高度为某值时，天体A和天体B就会以相同的角速度共同绕天体C运转，且天体A和天体B绕天体C运动的轨道都是圆轨道，如图3所示.则以下说法正确的是()图3A.天体A做圆周运动的加速度大于天体B做圆周运动的加速度B.天体A做圆周运动的线速度小于天体B做圆周运动的线速度C.天体A做圆周运动的向心力大于天体C对它的万有引力D.天体A做圆周运动的向心力等于天体C对它的万有引力二、能力提升5.如图4所示，一颗卫星绕地球沿椭圆轨道运动，A、B是卫星运动的远地点和近地点.下列说法中正确的是()图4A.卫星在A点的角速度大于在B点的角速度B.卫星在A点的加速度小于在B点的加速度C.卫星由A运动到B过程中动能减小，势能增加D.卫星由A运动到B过程中万有引力做正功，机械能增大6.设想我国宇航员随“嫦娥”号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，宇航员测出飞船绕行n圈所用的时间为t.登月后，宇航员利用身边的弹簧测力计测出质量为m的物体重力为G1.已知引力常量为G，根据以上信息可得到()A.月球的密度B.飞船的质量C.月球的第一宇宙速度D.月球的自转周期7.为了验证拉住月球使它围绕地球运动的力与拉着苹果下落的力以及地球、众行星与太阳之间的作用力是同一性质的力，同样遵从平方反比定律，牛顿进行了著名的“月地检验”.已知月地之间的距离为60R(R为地球半径)，月球围绕地球公转的周期为T，引力常量为G.则下列说法中正确的是()A.物体在月球轨道上受到的地球引力是其在地面附近受到的地球引力的B.由题中信息可以计算出地球的密度为C.物体在月球轨道上绕地球公转的向心加速度是其在地面附近自由下落时的加速度的D.由题中信息可以计算出月球绕地球公转的线速度为8.据新闻报导，“天宫二号”将于2016年秋季择机发射，其绕地球运行的轨道可近似看成是圆轨道.设每经过时间t，“天宫二号”通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为弧度.已知引力常量为G，则地球的质量是()A. B. C. D.三、课外拓展9.太空行走又称为出舱活动.狭义的太空行走即指航天员离开载人航天器乘员舱进入太空的出舱活动.如图5所示，假设某宇航员出舱离开飞船后身上的速度计显示其相对地心的速度为v，该航天员从离开舱门到结束太空行走所用时间为t，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则()图5A.航天员在太空行走时可模仿游泳向后划着前进B.该航天员在太空“走”的路程估计只有几米C.该航天员离地高度为RD.该航天员的加速度为10.A、B两颗卫星围绕地球做匀速圆周运动，A卫星运行的周期为T1，轨道半径为r1；B卫星运行的周期为T2，且T1>T2.下列说法正确的是()A.B卫星的轨道半径为r1()B.A卫星的机械能一定大于B卫星的机械能C.A、B卫星在轨道上运行时处于完全失重状态，不受任何力的作用D.某时刻卫星A、B在轨道上相距最近，从该时刻起每经过时间，卫星A、B再次相距最近11.2014年6月18日，“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现自动交会对接.设地球半径为R，地球表面重力加速度为g.对接成功后“神舟十号”和“天宫一号”一起绕地球运行的轨道可视为圆轨道，轨道离地球表面高度约为R，运行周期为T，则()A.对接成功后，“神舟十号”飞船里的宇航员受到的重力为零B.对接成功后，“神舟十号”飞船的加速度为gC.对接成功后，“神舟十号”飞船的线速度为D.地球质量为()3·R312.2015年3月，美国宇航局的“信使”号水星探测器按计划将陨落在水星表面，工程师找到了一种聪明的办法，能够使其寿命再延长一个月.这个办法就是通过向后释放推进系统中的高压氦气来提升轨道.如图6所示，设释放氦气前，探测器在贴近水星表面的圆形轨道上做匀速圆周运动，释放氦气后探测器进入椭圆轨道上，忽略探测器在椭圆轨道上所受外界阻力.则下列说法正确的是()图6A.探测器在轨道和轨道上A点加速度大小不同B.探测器在轨道上A点运行速率小于在轨道上B点速率C.探测器在轨道上某点的速率可能等于在轨道上速率D.探测器在轨道上远离水星过程中，引力势能和动能都减少13.如图7所示，“嫦娥”三号探测器发射到月球上要经过多次变轨，最终降落到月球表面上，其中轨道为圆形，轨道为椭圆.下列说法正确的是()图7A.探测器在轨道的运行周期大于在轨道的运行周期B.探测器在轨道经过P点时的加速度小于在轨道经过P点时的加速度C.探测器在轨道运行时的加速度大于月球表面的重力加速度D.探测器在P点由轨道进入轨道必须点火加速14.引力波的发现证实了爱因斯坦100年前所做的预测.1974年发现了脉冲双星间的距离在减小就已间接地证明了引力波的存在.如果将该双星系统简化为理想的圆周运动模型，如图8所示，两星球在相互的万有引力作用下，绕O点做匀速圆周运动.由于双星间的距离减小，则()图8A.两星的运动周期均逐渐减小 B.两星的运动角速度均逐渐减小C.两星的向心加速度均逐渐减小D.两星的运动速度均逐渐减小四、高考链接15.(多选)(2016·江苏单科·7)如图9所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积.下列关系式正确的有()图9A.TA>TB B.EkA>EkB C.SASB D.16(2015·四川理综·5)登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响根据下表，火星和地球相比()行星半径/m质量/kg轨道半径/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×1011A.火星的公转周期较小B火星做圆周运动的加速度较小C火星表面的重力加速度较大D火星的第一宇宙速度较大17(2015·安徽理综·24)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10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，求：图10(1)A星体所受合力大小FA；(2)B星体所受合力大小FB；(3)C星体的轨道半径RC；(4)三星体做圆周运动的周期T.参考答案1.答案B解析考虑了地球的自转，万有引力不等于重力，重力是万有引力的一个分力，只有两极重力才严格与万有引力相等，故A错误；物体的加速度方向指向轨道的圆心，而地球上的物体随地球做匀速圆周运动的轨道与地轴垂直，且纬度越高轨道半径越小，只有在赤道上的物体，加速度才指向地心，故B正确；在地球上随地球自转的物体，跟随地球一起做匀速圆周运动，万有引力和支持力的合力等于向心力，万有引力沿轨道半径方向上的分力提供向心力，另一分力是重力，所以物体所受合外力不等于地球对它的万有引力，故C错误；地球表面不同纬度的物体绕同一地轴转动，角速度相等，故D错误.2.答案BD解析实践十号卫星的周期Th1.8h，不是地球同步卫星，所以不在地球同步轨道上，故A错误；第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，则实践十号卫星的环绕速度一定小于第一宇宙速度，故B正确；根据题意可知，实践十号卫星内进行的19项科学实验都是在微重力情况下做的，此时重力没有全部提供向心力，不是完全失重状态，故C错误；实践十号卫星运行中因受微薄空气阻力，轨道半径将变小，速度变小，所以需定期点火加速调整轨道，故D正确.3.答案BD解析根据开普勒第二定律知，卫星从A运动到B比从B运动到C的时间长，故A错误；根据开普勒第三定律k，该卫星与地球同步卫星的周期相等，则卫星运动轨道上A、C间的距离和地球同步卫星轨道的直径相等.故B正确；由v，知卫星在该圆轨道上的线速度比地球同步卫星的线速度小，所以卫星在椭圆上A点速度比地球同步卫星的速度小.故C错误；A点到地心的距离大于地球同步卫星轨道的半径，由Gma得a，知卫星在A点的加速度比地球同步卫星的加速度小，故D正确.4.答案AC解析由于天体A和天体B绕天体C运动的轨道都是圆轨道，角速度相同，由a2r，可知天体A做圆周运动的加速度大于天体B做圆周运动的加速度，故A正确；由公式vr，可知天体A做圆周运动的线速度大于天体B做圆周运动的线速度，故B错误；天体A做圆周运动的向心力是由B、C的万有引力的合力提供，大于天体C对它的万有引力.故C正确，D错误.5.答案B解析近地点的速度较大，可知B点线速度大于A点的线速度，根据知，卫星在A点的角速度小于B点的角速度，故A错误；根据牛顿第二定律得，a，可知卫星在A点的加速度小于在B点的加速度，故B正确；卫星沿椭圆轨道运动，从A到B，万有引力做正功，动能增加，势能减小，机械能守恒，故C、D错误.6.答案A解析设月球的半径为R，月球的质量为M.宇航员测出飞船绕行n圈所用的时间为t，则飞船的周期为TmR()2得到月球的质量M月球的密度为，故A正确；根据万有引力提供向心力，列出的等式中消去了飞船的质量，所以无法求出飞船的质量，故B错误；月球的半径未知，故不可求出月球的第一宇宙速度，故C错误；根据万有引力提供向心力，不能求月球自转的周期，故D错误.7.答案C解析物体在月球轨道上受到的地球引力FG·G，故A错误，C正确；根据万有引力提供向心力有Gm·60R·可得地球质量M，根据密度公式可知地球的密度，故B错误；据v，故D错误.8.答案D解析“天宫二号”通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为弧度，所以其轨道半径：r ,t时间内“天宫二号”通过的弧长是l，所以线速度：v ,“天宫二号”做匀速圆周运动的向心力是由万有引力提供，则：，所以M.9.答案C解析由于太空没有空气，因此航天员在太空中行走时无法模仿游泳向后划着前进，故A错误；航天员在太空行走的路程是以速度v运动的路程，即为vt，故B错误；由mg和m，得hR，故C正确；由得a，故D错误.10.答案D解析由开普勒第三定律，A错误；由于卫星的质量未知，机械能无法比较，B错误；A、B卫星均受万有引力作用，只是由于万有引力提供向心力，卫星处于完全失重状态，C错误；由tt2知经t两卫星再次相距最近，D正确.11.答案D解析对接成功后，“神舟十号”飞船里的宇航员受到的重力不为零，故A错误；根据Gma得，a，根据Gmg得，g，由题意知，rR，可知ag，故B错误；对接成功后，“神舟十号”飞船的线速度v，故C错误；根据Gmr得，地球的质量M()3·R3，故D正确.12.答案C解析探测器在轨道和轨道上A点所受的万有引力相同，根据Fma知，加速度大小相同，故A错误；根据开普勒第二定律知探测器与水星的连线在相等时间内扫过的面积相同，则知A点速率大于B点速率，故B错误；在圆轨道A实施变轨成椭圆轨道是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须万有引力小于飞船所需向心力，所以应给飞船加速，故在轨道上速度大于A点在速度，在远地点速度最小为，故探测器在轨道上某点的速率在这两数值之间，则可能等于在轨道上的速率，故C正确.探测器在轨道上远离水星过程中，引力势能增加，动能减小，故D错误.13.答案A解析根据开普勒第三定律知，k，因为轨道的半径大于轨道的半长轴，则探测器在轨道的运行周期大于在轨道的运行周期，故A正确；根据牛顿第二定律知，a，探测器在轨道经过P点时的加速度等于在轨道经过P点时的加速度，故B错误；根据Gma知，探测器在轨道运行时的加速度a，月球表面的重力加速度g，因为r>R，则探测器在轨道运行时的加速度小于月球表面的重力加速度，故C错误.探测器在P点由轨道进入轨道需减速，使得万有引力大于向心力，做近心运动，故D错误.14.答案A解析根据Gm1r12m2r22，知m1r1m2r2，则轨道半径比等于质量的反比，双星间的距离减小，则双星的轨道半径都变小，根据万有引力提供向心力，知角速度变大，周期变小，故A正确，B错误.根据Gm1a1m2a2知，L变小，则两星的向心加速度增大，故C错误.根据Gm1m2，解得v1，v2，由于L平方的减小量比r1、r2的减小量大，则线速度增大，故D错误.15.答案AD解析由mR和Ekmv2可得T2，Ek，因RA>RB，则TA>TB，EkA<EkB，A对，B错；由开普勒定律可知，C错，D对.16.答案 B解析 由Gmrma知，T2，a，轨道半径越大，公转周期越大，加速度越小，A错误，B正确；由Gmg得gG，·22.6，火星表面的重力加速度较小，C错误；由Gm得v，2.2，火星的第一宇宙速度较小，D错误17.答案 (1)2G(2)G(3)a(4)解析(1)由万有引力定律，A星体所受B、C星体引力大小为FBAGGFCA方向如图所示则合力大小为FAFBA·cos30°FCA·cos30°2G(2)同上，B星体所受A、C星体引力大小分别为FABGGFCBGG方向如图由余弦定理得合力FBG(3)由于mA2m，mBmCm通过分析可知，圆心O在BC的中垂线AD的中点则RCa(4)三星体运动周期相同，对C星体，由FCFBGm()2RC，可得T