2022高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第四节万有引力与航天课后训练.docx

第四节万有引力与航天(建议用时：30分钟)1在地球同步轨道卫星轨道平面内运行的低轨道卫星，其轨道半径为同步卫星半径的，则该低轨道卫星运行周期为()A1 hB3 hC6 hD12 h解析：选B。根据开普勒第三定律解得T卫T同×24 h3 h。2许多科学家对物理学的发展作出了贡献，人们也给予了一定的评价。下列说法不正确的是()A伽利略被认为是“近代力学创始人”B第谷·布拉赫被认为是“天才的观察家”C卡文迪许被称为“能称出地球质量的人”D爱因斯坦被认为是“动力学的奠基者”答案：D3随着航天技术的发展，人类已经有能力到太空去探索未知天体。假设某宇宙飞船绕一行星表面附近做匀速圆周运动，已知运行周期为T，宇航员在离该行星表面附近h处自由释放一小球，测得其落到行星表面的时间为t，则这颗行星的半径为()ABCD 解析：选B。由自由落体运动位移公式得：hgt2某宇宙飞船绕一行星表面附近做匀速圆周运动，向心力由万有引力提供，有Gm2RmR在行星表面附近，万有引力等于重力，有Gmg由式解得R。4嫦娥五号由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成，其中着陆器将进行月面软着陆，轨道器留在近月轨道绕月飞行。设着陆器在月面着陆后以初速度v0竖直向上弹射一小物体，小物体上升的最大高度为h，已知月球的半径为R，则轨道器环月飞行的速度为()Av0Bv0Cv0Dv0 解析：选A。由竖直上抛运动可得2ghv，所以月球表面的重力加速度为g由万有引力提供向心力得Gm由黄金代换gR2GM联立得vv0。5宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间t小球落回原地。若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t小球落回原处。已知该星球的半径与地球半径之比为R星R地14，地球表面重力加速度为g，设该星球表面附近的重力加速度为g，空气阻力不计。则()Agg15Bgg52CM星M地120DM星M地801解析：选A。由速度对称性知竖直上抛的小球在空中运动时间t，因此得，A正确，B错误；由Gmg得M，因而×，C、D错误。6(2020·丽水月考)若在某行星和地球上相对于各自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2。已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R。由此可知，该行星的半径为()ARBRC2RDR解析：选C。由平抛运动规律：xv0t，hgt2得xv0，两种情况下，抛出的速度相同，高度相同，故；由Gmg可得gG，故，解得R行2R，C正确。7(2016·10月浙江选考)如图所示，“天宫二号”在距离地面393 km的近圆轨道运行。已知万有引力常量G6.67×1011N·m2/kg2，地球质量M6.0×1024 kg，地球半径R6.4×103 km。由以上数据可估算()A“天宫二号”质量B“天宫二号”运行速度C“天宫二号”受到的向心力D地球对“天宫二号”的引力答案：B8设想利用载人飞船探索行星，飞船上备有秒表、质量为m的物体P、测力计等实验器材。该飞船到达很靠近行星表面的圆形轨道，绕行数圈后着陆，宇航员测得飞船绕行周期为T，物体P处于行星表面的重力为F。已知引力常量为G，根据这些已知量可计算出()A该行星的自转周期B宇宙飞船的质量C飞船绕行时的轨道半径RD该行星的平均密度解析：选C。根据题中条件不能求解该行星的自转周期以及宇宙飞船的质量，A、B错误；物体P的质量为m，着陆后测量了物体重力为F，所以行星表面的重力加速度g，在靠近该行星表面的圆形轨道绕行时，重力等于万有引力mgG万有引力等于向心力GmR由以上两式解得R，C正确；该行星的平均密度为，D错误。92019年10月8日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2019年诺贝尔物理学奖，一半授予美国普林斯顿大学吉姆·皮布尔斯，以表彰他“关于物理宇宙学的理论发现”，另外一半授予瑞士日内瓦大学的米歇尔·麦耶和瑞士日内瓦大学教授兼英国剑桥大学教授迪迪埃·奎洛兹，以表彰他们“发现一颗环绕类日恒星运行的系外行星”。若某一系外行星的半径为R，公转半径为r，公转周期为T，宇宙飞船在以系外行星中心为圆心，半径为r1的轨道上绕其做圆周运动的周期为T1，不考虑其他星球的影响。(已知地球的公转半径为R0，公转周期为T0)则有()ABC该系外行星表面重力加速度为D该系外行星的第一宇宙速度为解析：选D。开普勒第三定律k，其中k与中心天体有关，系外行星、宇宙飞船、地球做圆周运动的中心天体均不同，故A、B错误；对宇宙飞船：Gmr1man，解得an，GM，故C错误；对系外行星的近地卫星：Gm0，解得v1，D正确。10某行星半径为R，其同步轨道卫星A距离行星表面高度为4R，周期为T，物体B静止在行星的赤道上。已知引力常量为G，下列说法正确的是()AA、B的向心力大小之比为51BA、B的向心加速度之比为41C行星的质量为D行星的质量为解析：选D。未告知物体质量，向心力无法计算，故A错误；同步卫星与星球表面赤道位置的物体周期相同，根据向心加速度公式a，同步卫星轨道半径为5R，A、B的向心加速度之比为51，故B错误；根据公式mr，可得M，同步卫星轨道半径为5R，行星的质量为，故C错误，D正确。11(多选)我国计划在2030年之前实现飞船载人登月计划，假设你有幸成为登上月球的第一位中国人，如果告知引力常量，你可以完成以下哪项工作()A测出一个石块在月球表面上方自由下落的高度和时间，求出月球表面上该石块的重量B测出一个石块在月球表面上方做平抛运动的高度和时间，求出月球的质量C从月球表面上捡取100块石头，测量它们的质量和体积，求出月球的平均密度D测出飞船贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的周期，求出月球的平均密度解析：选AD。根据hgt2得g，则月球表面上该石块的重量Gmgm，故A正确；测出一个石块在月球表面上方做平抛运动的高度和时间，竖直方向hgt2，得g，又根据任意一星球表面物体重力等于万有引力Gmg，得M，不知道月球半径，则求不出月球的质量，故B错误；从月球表面上捡取100块石头，测量它们的质量和体积，只能大体测出月球上石头的密度，但月球密度不一定与月球上石头的密度相同，故C错误；由万有引力提供向心力得GmR，解得M，又MR3，联立解得，故D正确。12(多选)2019年4月10日晚，数百名科学家参与合作“事件视界望远镜(EHT)”项目在全球多地同时召开新闻发布会，发布了人类拍到的首张黑洞照片。理论表明：黑洞质量M和半径R的关系为，其中c为光速，G为引力常量。若观察到黑洞周围有一星体绕它做匀速圆周运动，速率为v，轨道半径为r，则可知()A该黑洞的质量MB该黑洞的质量MC该黑洞的半径RD该黑洞的半径R解析：选BC。设黑洞的质量为M，环绕天体的质量为m，根据万有引力提供环绕天体做圆周运动的向心力有Gm，化简可得黑洞的质量为M，故B正确，A错误；根据黑洞的质量M和半径R的关系，可得黑洞的半径为R，故C正确，D错误。13(2020·山东省等级考试第二次模拟卷)科学家麦耶(M.Mayor)和奎洛兹(D.Queloz)因对系外行星的研究而获得2019年诺贝尔物理学奖。他们发现恒星“飞马座51”附近存在一较大的行星，两星在相互间引力的作用下，围绕两者连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动。已知恒星与行星之间的距离为L，恒星做圆周运动的半径为R、周期为T，引力常量为G。据此可得，行星的质量为()AR2LBRL2CL2(LR)DR2(LR)解析：选B。由题意可知，恒星与行星的周期、角速度相同，对恒星有GMR解得行星的质量m，故B正确，A、C、D错误。14(2018·11月浙江选考)20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间t内速度的改变为v，和飞船受到的推力F(其他星球对它的引力可忽略)。飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，飞船能以速度v，在离星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动，已知星球的半径为R，引力常量用G表示。则宇宙飞船和星球的质量分别是()A，B，C，D，解析：选D。根据牛顿第二定律可知Fmam，所以飞船质量为m。飞船做圆周运动的周期T，得半径为r，根据万有引力提供向心力可得Gm，得星球质量M，故D正确。