2022年高中物理万有引力定律高考真题.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载万有引力定律近几年的高考题20XX 年高考题1. 已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390,月球绕地球旋转的周期约为27 天.利用上述数据以及日常的天文学问,为可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约A.0.2 B.2 C.20 D.200 【答案】 B 【解析】设太阳质量 M,地球质量 m,月球质量 m0,日地间距离为 R,月地间距离为 r ,日月之间距离近似等于 R,地球绕太阳的周期为 T 约为 360 天,月球绕地球的周期为 t =27 天;对地球围着太阳转动, 由万有引力定律: GMm R 2 =m
2、 4T 2 2R,同理对月球围着地球转动:Gmm r 2 =m0 4t 2 2r,就太阳质量与地球质量之比为 M : m=R r 3T3t 2;太阳对月球的万有引力 F= G MmR 2 ,地球对月球的 22万有引力 f = Gmm r mR 2,代入太阳与地球质量比,运算出比值约为 2,B 对;2图是“ 嫦娥一导奔月” 示意图,卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨,进入地月转移轨道,最终被月球引力捕捉,成为绕月卫星,并开展对月球的探测,以下说法正确选项A发射“ 嫦娥一号” 的速度必需达到第三宇宙速度B在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关C卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D在绕
3、月轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力【答案】 C 【解析】 由于发射过程中多次变轨,在开头发射时其发射速度必需比第一宇宙速度大,不需2要达到第三宇宙速度,选项 A 错误;在绕月轨道上,依据 F G Mm2 m 42 r 可知卫星r T的周期与卫星的质量无关,选项 B 错误,选项 C 正确;由于绕月球运动,地球对卫星的引力较小,应选项 D 错误;3一探月卫星在地月转移轨道上运行,某一时刻正好处于地心和月心的连线上,卫星在此处所受地球引力与月球引力之比为41已知地球与月球的质量之比约为811,就该处到地心与到月心的距离之比约为. 【答案】 9 : 2 【解析】由万有引力定律, 卫星受到地球和
4、月球的万有引力分别为代入题目给定的数据可得R 地 : R 月=9 : 2 ;M地m M月mF地 = G R地 2 ,F 月 = G R月 2 ,4. 据报道,我国数据中继卫星“ 天链一号 01 星” 于 20XX 年 4 月 25 日在西昌卫星发射中心发射升空, 经过 4 次变轨掌握后, 于 5 月 1 日胜利定点在东经 77 赤道上空的同步轨道;关于胜利定点后的“ 天链一号 01 星” ,以下说法正确选项A.运行速度大于 7.9 km/s B.离地面高度肯定,相对地面静止名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习
5、资料 欢迎下载C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等【答案】 BC 【解析】由题目可以后出“ 天链一号卫星” 是地球同步卫星,运行速度要小于a7.9m s , 而他的位置在赤道上空,高度肯定,A 错 B 对;由2可知, C对;由GM可知, DTR2错;【高考考点】万有引力定律在航天中的应用;【易错提示】 D选项,不能应用aGM,凭借直观感觉选上此选项;接收R25. 有同学这样探究太阳的密度:正午时分让太阳光垂直照耀一个当中有小孔的黑纸板,屏上显现一个小圆斑;测量小圆斑的直径和黑纸板到接收屏的距离,可大致推出太阳直径;他把握的数据是:
6、太阳光传到地球所需的时间、地球的公转周期、万有引力恒量; 在最终得 出太阳密度的过程中,他用到的物理规律是小孔成像规律和()A.牛顿其次定律 B. 万有引力定律 C.万有引力定律、牛顿其次定律 D. 万有引力定律、牛顿第三定律【答案】 C 【解析】依据万有引力定律和牛顿其次定律GMmmv2可得太阳的质量,依据小孔成像r2r规律和相像三角形的学问可得太阳的直径D,故可求出太阳的密度;6火星的质量和半径分别约为地球的1 和 101 ,地球表面的重力加速度为 2g,就火星表面的重力加速度约为A0.2 g B0.4 g C2.5 g D5g 【答案】 B 【解析】考查万有引力定律;星球表面重力等于万有
7、引力,速度g火 g = 2 M火R地 M地R火 2 = 0.4,故 B 正确;GMm R 2 = mg,故火星表面的重力加71990 年 4 月 25 日,科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约 600 km 的高空,使得 人类对宇宙中星体的观测与讨论有了极大的进展;假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行;已知地球半径为 6.4 10 6m,利用地球同步卫星与地球表面的距离为 3.6 10 7m 这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期;以下数据中最接近其运行周期的是A0.6 小时B1.6 小时C4.0 小时D24 小时【答案】 B 【解析】由开普勒行星运动定律可知,R3恒量,所以rth 13rth
8、23,r 为地球的半T22212径, h1、t1、h2、t2 分别表示望远镜到地表的距离,望远镜的周期、同步卫星距地表的距离、同步卫星的周期(24h),代入数据得:t1=1.6h 8据媒体报道 , 嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道, 轨道高度 200 km,运用周期 127 分钟;名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载如仍知道引力常量和月球平均半径, 仅利用以上条件不能求出的是A月球表面的重力加速度 B月球对卫星的吸引力C卫星绕月球运行的速度【答案】 B D卫星绕月运行的加速度【解析】由于不知道卫
9、星的质量,所以不能求出月球对卫星的吸引力;9某行星绕太阳运动可近似看作匀速圆周运动,已知行星运动的轨道半径为 R,周期为 T,万有引力恒量为 G,就该行星的线速度大小为;太阳的质量可表示为;2 R 4 2R 3【答案】T,GT 2【解析】该行星的线速度 v= 2 RT;由万有引力定律 G MmR 2 = mvR,解得太阳的质量 M= 4GT 2R2;2 310(20 分)我国发射的“ 嫦娥一号” 探月卫星沿近似于圆形轨道绕月飞行;为了获得月球表面全貌的信息,让卫星轨道平面缓慢变化;卫星将获得的信息连续用微波信号发回地球;设地球和月球的质量分别为 M和 m,地球和月球的半径分别为 R和 R1,月
10、球绕地球的轨道半径和卫星绕月球的轨道半径分别为 r 和 r 1,月球绕地球转动的周期为 T;假定在卫星绕月运行的一个周期内卫星轨道平面与地月连心线共面,求在该周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间(用 M、m、R、R1、r 、r1和 T 表示,忽视月球绕地球转动对遮挡时间的影响) ;【解析】如下列图:设 O 和 O 分别表示地球和月球的中心在卫星轨道平面上,A 是地月连心线O O 与地月球表面的公切线 ACD的交点,D、C和 B 分别是该公切线与地球表面、月球表面和卫星轨道的交点过 A点在另一侧作地月球面的公切线,交卫星轨道于 E点卫星在圆弧 BE 上运动时发出的信号被遮挡设探
11、月卫星的质量为 m0,万有引力常量为 G,依据万有引力定律有:2G Mm2 m 2r ( 4 分)r T2G Mm2 0m 0 2 r ( 4 分)r 1 T 1式中, T1 表示探月卫星绕月球转动的周期由以上两式可得:T12Mr 13 Tmr设卫星的微波信号被遮挡的时间为t ,就由于卫星绕月球做匀速圆周运动,名师归纳总结 应有:t ( 5 分)(2 分)第 3 页,共 20 页T 1上式中C OA,COB由几何关系得:rcosRR 1 r 1cosR 1 2 分)- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由得:tTMr3优秀学习资料欢迎下载arccosRrR
12、 1arccosR 11mr3r111. (15 分)天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星;双星系统在银河系中很普遍; 利用双星系统中两颗恒星的运动特点可推算出它们的总质量;已知某双星系统中两颗恒星环绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动,周期均为 T,两颗恒星之间的距离为 r ,试推算这个双星系统的总质量;(引力常量为 G)24 3【答案】T 2Gr【解析】设两颗恒星的质量分别为 m1、m2,做圆周运动的半径分别为 r 1、r 2,角速度分别为w1, w2;依据题意有w1=w2 r1+r2=r 依据万有引力定律和牛顿定律,有G m 1rm 2m 12 w 1r
13、12G m 1rm 2m 1w2 2r 12联立以上各式解得r 1m 2rm 1m 2依据解速度与周期的关系知w 1w 22T联立式解得m 1m 2422r3TG20XX 年高考题名师归纳总结 1据报道,最近在太阳系外发觉了首颗“ 宜居” 行星,其质量约为地球质量的6.4 倍,一第 4 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个在地球表面重量为优秀学习资料欢迎下载960 N,由此可推知该行星的600 N 的人在这个行星表面的重量将变为半径与地球半径之比约为A0.5 B2 C3.2 D4 【答案】 B 2假定地球,月球都静止不动,用火箭从地球沿
14、地月连线向月球发射一探测器;假定探测器在地球表面邻近脱离火箭;用W 表示探测器从脱离火箭处飞到月球的过程中克服地球引力做的功,用 Ek 表示探测器脱离火箭时的动能,如不计空气阻力,就AEk必需大于或等于 W,探测器才能到达月球BEk小于 W,探测器也可能到达月球CEk 1 W,探测器肯定能到达月球2DEk1 W,探测器肯定不能到达月球2【答案】 BD 3不久前欧洲天文学就发觉了一颗可能适合人类居住的行星,命名为“ 格利斯 581c” ;该行星的质量是地球的 5 倍,直径是地球的 1.5 倍;设想在该行星表面邻近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为 E k1,在地球表面邻近绕地球沿圆轨道运行的形
15、同质量的人造卫星的动能为 E k2,就 E k1 为E k2A0.13 B0.3 C3.33 D7.5 【答案】 C 4土卫十和土卫十一是土星的两颗卫星,都沿近似为圆周的轨道线土星运动;其参数如表:卫星半径( m)卫星质量( kg)轨道半径( m)土卫十8.90 1042.01 10181.51 1018土卫十一5.70 1045.60 10171.51 108两卫星相比土卫十A受土星的万有引力较大B绕土星的圆周运动的周期较大C绕土星做圆周运动的向心加速度较大 D动能较大【答案】 AD 5现有两颗绕地球匀速圆周运动的人造地球卫星A 和 B,它们的轨道半径分别为rA和 rB;假如 rA rB,就
16、名师归纳总结 A卫星 A 的运动周期比卫星B 的运动周期大第 5 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - B卫星 A 的线速度比卫星优秀学习资料欢迎下载B 的线速度大C卫星 A 的角速度比卫星 B 的角速度大 D卫星 A 的加速度比卫星 B 的加速度大【答案】 A 6假设太阳系中天体的密度不变,天体直径和天体之间距离都缩小到原先的一半,地球绕 太阳公转近似为匀速圆周运动,就以下物理量变化正确选项 A地球的向心力变为缩小前的一半B地球的向心力变为缩小前的1 16C地球绕太阳公转周期与缩小前的相同 D地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半【答案】 B
17、C 7天文学家发觉了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;由此可推算出A行星的质量B行星的半径C恒星的质量D恒星的半径【答案】 C 820XX 年 4 月 24 日,欧洲科学家宣布在太阳系之外发觉了一颗可能适合人类居住的类地行星 Gliest581c.这颗星绕红Gliese 581 运行的星球有类似的星球的温度,表面可能有液态水存在,距离地球约为 20 光年,直径约为地球的 1.5 倍,质量约为地球的 5 倍,绕红矮星 Gliese 581 运行的周期约为 13 天;假设有一艘宇宙飞船飞船飞临该星球表面邻近轨道,以下说法正确选项A飞船在 Gliest 581
18、c 表面邻近运行的周期约为 13 天B飞船在 Gliest 581c 表面邻近运行时的速度大于 7.9km/s C人在 liese 581c 上所受重力比在地球上所受重力大DGliest 581c 的平均密度比地球平均密度小【答案】 B、C 9我国探月的“ 嫦娥工程” 已启动,在不久的将来,我国宇航员将登上月球;假如宇航员在月球上测得摆长为l 的单摆做小振幅振动的周期为T,将月球视为密度匀称、半径为r 的球体,就月球的密度为【答案】 B 10我国绕月探测工程的预先讨论和工程实施已取得重要进展;设地球、 月球的质量分别为名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页精选学习资料
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