高考物理二轮备考 第4章第5单元 万有引力与航天练习.pdf

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1、第二模块第二模块第第 4 4 章章第第 5 5 单元单元一、选择题一、选择题1(2009 年广东卷)发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图3 所示，这样选址的优点是，在赤道附近()A地球的引力较大B地球自转线速度较大C重力加速度较大D地球自转角速度较大解析解析：若将地球视为一个球体，则在地球上各处的引力大小相同，A 错；在地球上各处的角速度相同，D 错；在地球的表面附近，赤道的半径较大，由公式vr可知，半径越大线速度越大，B 对；在赤道上的重力加速度最小，C 错答案答案：B2(2010 年四川成都模拟)我国探月的“嫦娥工程”已启动，在不久的将来，

2、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，将月球视为密度均匀、半径为r的球体，则月球的密度为()A.l3l16l3l2B.2C.2D.23GrTGrT3GrT16GrT解析解析：由单摆的振动可求得月球表面的重力加速度g，根据月球表面的物体所受的重力等于月球对物体的万有引力即可求得月球的密度设月球表面的重力加速度为g，则T2等，lGMm.根据万有引力F2和重力近似相grGMmGMMM3l，联立可得.2mg，即g2，rrV43GrT2r3答案答案：B3宇宙飞船到了月球上空后以速度v绕月球做圆周运动，如图 4 所示，为了使飞船落在月球上的B点，在轨道A点，火箭发

3、动器在短时间内发动，向外喷射高温燃气，喷气的方向应当是()A与v的方向一致C垂直v的方向向右B与v的方向相反D垂直v的方向向左解析解析：因为要使飞船做向心运动，只有减小速度，这样需要的向心力减小，而此时提供的向心力大于所需向心力，所以只有向前喷气，使v减小，从而做向心运动，落到B点，故 A 正确答案答案：A4宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动 根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法错误的是()A双星间的万有引力减小B双星做圆周运动的角速度增大C双星做圆周运动的周期增大D双星做圆周运动的

4、半径增大解析解析：距离增大万有引力减小，A 正确；由m1r1m2r2及r1r2r得r122m2r，m1m2m1rr2，可知 D 正确m1m2m1m22FG2m1r12m2r22，r增大F减小，因r1增大，故减小，B 错；由T知rC 正确答案答案：B5据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4 倍，一个在地球表面重量为 600 N的人在这个行星表面的重量将变为960 N由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为()A0.5C3.2B2D4解析解析：设人的质量为m，在地球上重力为G地，在星球上重力为G星.由G2G得RMmRGMm，则G6.46002，故选 B.960R

5、星R地M星G地M地G星答案答案：B6某星球的质量约为地球的9 倍，半径约为地球半径的一半，若从地球表面高h处平抛一物体，射程为 60 m，则在该星球上，从同样的高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为()A10 mC90 mB15 mD360 m解析解析：由平抛运动公式可知，射程sv0tv02h1，即v0、h相同的条件下s，gg又由g2，可得答案答案：AGMRg星M星R地292236s星()()，所以g地M地R星111s地g地1，选项 A 正确g星67土星外层上有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以通过测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断()A若vR

6、，则该层是土星的一部分B若vR，则该层是土星的卫星群12C若v，则该层是土星的一部分2RR12D若v，则该层是土星的卫星群解析解析：如果土星外层的环是土星的一部分，它们是一个整体，角速度固定，根据vR，可知vR，选项 A 正确Mmv2GM122如果环是卫星群，则围绕土星做圆周运动，则应满足G2m，可得v，即v，RRRR选项 D 正确答案答案：AD8(2009 年重庆卷)据报道“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形工作轨道距月球表面分别约为 200 km 和 100 km，运行速率分别为v1和v2.那么，v1和v2的比值为(月球半径取 1700 km)()A.C.19181819D.B.18

7、191918GMmmv2解析解析：万有引力提供向心力2，vrrv1/v2r2/r1 18/19，故选 C.答案答案：CGM.r9宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高h处释放，经时间t后落到月球表面(设月球半径为R)据上述信息推断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为()A.2RhtB.2RhtC.RhtD.Rh2t12解析解析：设月球表面处的重力加速度为g0，则hg0t，设飞船在月球表面附近绕月球做2v2匀速圆周运动所必须具有的速率为v，由牛顿第二定律得mg0m，两式联立解得vR2Rh，选项 B 对t答案答案：B10下表是卫星发射的几组数据，其中发射速度v0

8、是燃料燃烧完毕时火箭具有的速度，之后火箭带着卫星依靠惯性继续上升，到达指定高度h后再星箭分离，分离后的卫星以环绕速度v绕地球运动根据发射过程和表格中的数据，下面哪些说法是正确的()卫星离地面高度h(km)0200环绕速度发射速度v0(km/s)7.918.02v(km/s)7.917.78500100050007.617.355.5208.198.429.4811.18A.不计空气阻力，在火箭依靠惯性上升的过程中机械能守恒B离地越高的卫星机械能越大C离地越高的卫星环绕周期越大D当发射速度达到 11.18 km/s 时，卫星能脱离地球到达宇宙的任何地方解析解析：由机械能守恒定律知，A 正确对 B

9、 选项，由于卫星的机械能除了与高度有关外，Mm42还与质量有关，所以是错误的；由G2m2r知，离地面越高的卫星周期越大，C 正rT确；从列表中可以看出，11.18 km/s 的发射速度是第二宇宙速度，此速度是使卫星脱离地球围绕太阳运转，成为太阳的人造行星的最小发射速度，但逃逸不出太阳系，D 错误答案答案：AC二、计算题二、计算题112008 年 9 月 25 日 21 时 10 分，“神舟”七号载人飞船发射升空，然后经飞船与火箭分离准确入轨，进入椭圆轨道，再经实施变轨进入圆形轨道绕地球飞行 飞船在离地面高度为h的圆形轨道上，飞行n圈，所用时间为t.已知地球半径为R，引力常量为G，地球表面的重力

10、加速度为g.求地球的质量和平均密度解析解析：设飞船的质量为m，地球的质量为M，在圆轨道上运行周期为T，飞船绕地球做2Mm4匀速圆周运动，由万有引力定律和牛顿第二定律得G2m(Rh)(Rh)T2由题意得Ttn234n(Rh)解得地球的质量M22Gt43又地球体积VR3M3n2(Rh)3所以，地球的平均密度.VGt2R34n(Rh)3n(Rh)答案答案：，22322323GtGtR12某航天飞机在地球赤道上空飞行，轨道半径为r，飞行方向与地球的自转方向相同，设地球的自转角速度为0，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方，求它下次通过该建筑物上方所需的时间解析：用表示航天飞机的角速度，用m、M分别表示航天飞机及地球的质量，则有mr.航天飞机在地面上，有G2mg.联立解得2GMmr2MmRgR2，r2若0，即飞机高度低于同步卫星高度，用t表示所需时间，则t0t2所以t202gR20r3若0，即飞机高度高于同步卫星高度，用t表示所需时间，则0tt2所以t2020或gR2r32答案答案：2gR200r3gR2r3