高考物理一轮复习 模拟创新题 专题五 万有引力与航天-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题五万有引力与航天根据高考命题大数据软件分析，重点关注第1、3、4、6、7、8、11及创新导向题。模拟精选题一、选择题1(2016河南信阳中学高三模拟)我国航天事业取得了突飞猛进地发展，航天技术位于世界前列，在航天控制中心对其正上方某卫星测控时，测得从发送“操作指令”到接收到卫星“已操作”的信息需要的时间为2t(设卫星接收到“操作指令”后立即操作，并立即发送“已操作”的信息到控制中心)，测得该卫星运行周期为T，地球半径为R，电磁波的传播速度为c，由此可以求出地球的质量为()A. B.C. D.解析卫星运动的轨道半径为rctR，根据万有引力定律可知：Gmr，解得地球的质量为M，故选A。答案A2

2、(2016湖南十三校二联)据报道，科学家们在距离地球20万光年外发现了首颗系外“宜居”行星。假设该行星质量约为地球质量的6.4倍，半径约为地球半径的2倍。那么，一个在地球表面能举起64 kg物体的人在这个行星表面能举起的物体的质量为多少(地球表面重力加速度g10 m/s2)()A40 kg B50 kg C60 kg D30 kg解析在地球表面：Gm0g，F人m0g在行星表面：Gm0g行，F人m0g行又M行6.4M地，R行2R地，联立解得：m040 kg，则B、C、D错，A对。答案A3(2016河南省郑州市高三质量预测)中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全

3、球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则()A卫星a的角速度小于c的角速度B卫星a的加速度大于b的加速度C卫星a的运行速度大于第一宇宙速度D卫星b的周期大于24 h解析a的轨道半径大于c的轨道半径，因此卫星a的角速度小于c的角速度，选项A正确；a的轨道半径与b的轨道半径相等，因此卫星a的加速度等于b的加速度，选项B错误；a的轨道半径大于地球半径，因此卫星a的运行速度小于第一宇宙速度，

4、选项C错误；a的轨道半径与b的轨道半径相等，卫星b的周期等于a的周期，为24 h，选项D错误。答案A4(2016河北正定中学高三上月考)迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“G1581c”却很值得我们期待。该行星的温度在0 到40 之间、质量是地球的6倍、直径是地球的1.5倍、公转周期为13个地球日。“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，分别绕其中心天体做匀速圆周运动，则()A在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同B该行星的近地卫星环绕周期是地球的近地卫星环绕周期的C如果人到了该行星，

5、其体重是地球上的D该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍解析因为在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度为v，因为4，所以它们的第一宇宙速度不相同，选项A错误；该行星的近地卫星环绕周期与地球的近地卫星环绕周期的比值为，故选项B错误；在行星和地球上，重力加速度的比值是，故如果人到了该行星，其体重是地球上的，选项C正确；行星与地球的公转半径比是，选项D错误。答案C5(2016山西四校三联) 2014年3月8日凌晨马航客机失联后，西安卫星测控中心紧急调动海洋、风云、高分、遥感4个型号近10颗卫星，为地面搜救提供技术支持。特别是“高分一号”突破了空间分辨率、多光谱与大覆盖面积相结合的大量关键

6、技术。如图为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫星在空中某一面内运动的示意图，北斗系统中两颗卫星“G1”和“G3”以及“高分一号”均可认为绕地心O做匀速圆周运动，卫星“G1”和“G3”的轨道半径均为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置，高分一号在C位置，若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力。则以下说法正确的是()A卫星“G1”和“G3”的加速度大小相等均为gB卫星“G1”由位置A运动到位置B所需要的时间为C如果调动“高分一号”卫星到达卫星“G3”所在的轨道，必须对其减速D“高分一号”是低轨道卫星，其所在高度由于存在稀薄气体，运行一段时间

7、后，高度会降低，速度增大，机械能会减小解析根据公式Gma，在地球表面有Gmg，联立可得a，A错误；根据公式Gm2r可得，两者夹角为60，所以运动时间为t，B错误；“高分一号”卫星加速，将做离心运动，轨道半径变大，速度变小，轨道周长变长或轨迹半径变大，运动周期变长，故如果调动“高分一号”卫星快速到达G3所在轨道必须对其加速，故C错误；“高分一号”是低轨道卫星，其所在高度有稀薄气体，克服阻力做功，机械能减小，D正确。答案D6(2016山东北镇中学、莱芜一中、德州一中联考)(多选)如图所示为一绕地球运行的人造地球卫星，卫星近地点P近似认为贴近地球表面，远地点Q距地面的高度为h，已知地球半径为R，地球

8、表面重力加速度为g，则下列关于该卫星的说法，正确的是()A该卫星的运动周期为2B该卫星在P点的速度等于第一宇宙速度C该卫星在P点的速度大于第一宇宙速度D该卫星在P点的加速度大于地球表面的重力加速度g解析近地卫星的周期为T0，由mgmR，得T02，图示卫星的周期为T，半长轴为r(R)，由开普勒第三定律得，解得T2，A项对；因卫星的轨道为椭圆，故卫星在近地点P的速度大于第一宇宙速度，B错，C项对；由万有引力定律和牛顿第二定律知卫星在P点的加速度等于地球表面的重力加速度，D项错。答案AC7(2016贵州省贵阳市高三适应性监测考试) (多选)宇宙空间有一种由三颗星体A、B、C组成的三星体系，它们分别位

9、于等边三角形ABC的三个顶点上，绕一个固定且共同的圆心O做匀速圆周运动，轨道如图中实线所示，其轨道半径rArBrC。忽略其他星体对它们的作用，可知这三颗星体()A线速度大小关系是vAvBaBaCC质量大小关系是mAmBmCD所受万有引力合力的大小关系是FAFBFC解析三星体系中三颗星的角速度相同，轨道半径rArBrC，由vr可知vAvBvC，由ar2可知aAaBG，mAmB，同理可知mBmC，所以mAmBmC，故C正确；根据两个分力的角度一定时，两个力的大小越大，合力越大可知，FAFBFC，D错误。答案AC8(2016江西省吉安市高三质检)冥王星绕太阳的公转轨道是个椭圆，公转周期为T0，质量为

10、m，其近日点A到太阳的距离为a，远日点C到太阳的距离为b，半短轴的长度为c，A、C两点的曲率半径均为ka(通过该点和曲线上紧邻该点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做该点的曲率圆，其半径叫做该点的曲率半径)，如图所示。若太阳的质量为M，万有引力常量为G，忽略其他行星对它的影响及太阳半径的大小，则()A冥王星从AB所用的时间等于B冥王星从CDA的过程中，万有引力对它做的功为GMmk()C冥王星从CDA的过程中，万有引力对它做的功为GMmk()D冥王星在B点的加速度为解析冥王星绕太阳做变速曲线运动，A项错；冥王星运动到A、C两点可看做半径均为ka，速度为vA、vC的圆周运动，则有，从CDA

11、由动能定理得Wmvmv，解以上三式得WGMmk()，B项错、C项正确；在B点时，行星到太阳的距离为r，由几何关系得r2c2，则加速度a，D项错。答案C9(2015河南“五个一名校联盟”教学质量监测)(多选)如图，三个质点a、b、c质量分别为m1、m2、M(Mm1，Mm2)。在c的万有引力作用下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动，它们的周期之比TaTb1k。从图示位置开始，在b运动一周的过程中()Aa、b距离最近的次数为k次Ba、b距离最近的次数为k1次Ca、b、c共线的次数为2kDa、b、c共线的次数为2k2答案BD10(2015山东青岛一模)2014年11月12日，“菲莱”着

12、陆器成功在67P彗星上实现着陆，这是人类首次实现在彗星上软着陆，被称为人类历史上最伟大的冒险之旅。载有“菲莱”的“罗赛塔”飞行器历经十年的追逐，被67P彗星俘获后经过一系列变轨，成功的将“菲莱”着陆器弹出，准确地在彗星表面着陆。如图所示，轨道1和轨道2是“罗赛塔”绕彗星环绕的两个圆轨道，B点是轨道2上的一个点，若在轨道1上找一点A，使A与B的连线与BO连线的最大夹角为，则“罗赛塔”在轨道1、2上运动的周期之比为()Asin3 B. C. D.答案C二、非选择题11(2016湖南省高三十三校联考)宇航员驾驶宇宙飞船成功登上月球，他在月球表面做了一个实验：在停在月球表面的登陆舱内固定一倾角为30的

13、斜面，让一个小物体以速度v0沿斜面上冲，利用速度传感器得到其往返运动的vt图象如图所示，图中t0已知。已知月球的半径为R，万有引力常量为G。不考虑月球自转的影响。求：(1)月球的密度；(2)宇宙飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v1。解析(1)由题意及图象可知：得到物体回到斜面底端时速度大小：v物体向上运动时mgsin 30mgcos 30ma1a1物体向下运动时mgsin 30mgcos 30ma2a2由得出该星球表面的重力加速度为：g在星球表面：Gmg又MR3由得到该星球的密度为(2)根据mgm由得到该星球的第一宇宙速度为v1答案(1)(2)创新导向题1巧思妙想以“苹果”为话题考查

14、天体运行规律(多选)已知地球的半径为6.4106 m，地球自转的角速度为7.27105 rad/s，地球表面的重力加速度为9.8 m/s2，在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9103 m/s，第三宇宙速度为16.7103 m/s，月地中心间距离为3.84108 m。假设地球上有一颗苹果树长到月球那么高，则当苹果脱离苹果树后，请根据此时苹果线速度的计算，判断苹果将不会()A落回地面B成为地球的“苹果月亮”C成为地球的同步“苹果卫星”D飞向茫茫宇宙解析地球自转的角速度为7.29105 rad/s，月球到地球中心的距离为3.84108 m，地球上有一棵苹果树长到了接近月球那么高，根据vr得：苹果

15、的线速度为v2.8104 m/s，第三宇宙速度为16.7103 m/s，由于苹果的线速度大于第三宇宙速度，所以苹果脱离苹果树后，将脱离太阳系的束缚，飞向茫茫宇宙，故A、B、C正确。答案ABC2高新科技以“一箭20星”为背景考查卫星运行参数(原创题)2015年9月20日，我国成功发射“一箭20星”，在火箭上升的过程中分批释放卫星，使卫星分别进入离地200600 km高的轨道。轨道均视为圆轨道，下列说法正确的是()A离地近的卫星比离地远的卫星运动速率小B离地近的卫星比离地远的卫星向心加速度小C上述卫星的角速度均大于地球自转的角速度D同一轨道上的卫星受到的万有引力大小一定相同解析根据Gm可知，v，可

16、知离地近的卫星比离地远的卫星运动速率大，选项A错误；根据Gma可知，a，则离地近的卫星比离地远的卫星向心加速度大，选项B错误；上述卫星的周期均小于地球自转的周期，故角速度均大于地球自转的角速度，选项C正确；根据FG可知，同一轨道上的卫星，由于质量不确定，故受到的万有引力大小不确定，选项D错误。答案C3军事科技以导弹拦截为背景考查万有引力定律知识(多选)2016年1月27日，我国在境内再次成功地进行了陆基中段反导拦截技术试验，中段是指弹道导弹在大气层外空间依靠惯性飞行的一段。如图所示，一枚蓝军弹道导弹从地面上A点发射升空，目标是攻击红军基地B点，导弹升空后，红军反导预警系统立刻发现目标，从C点发

17、射拦截导弹，并在弹道导弹飞行中段的最高点D将其击毁。下列说法中正确的是()A图中E到D过程，弹道导弹机械能不断增大B图中E到D过程，弹道导弹的加速度不断减小C弹道导弹在大气层外运动轨迹是以地心为焦点的椭圆D弹道导弹飞行至D点时速度大于7.9 km/s答案BC4探月工程以“嫦娥四号”为背景考查卫星运行规律“嫦娥四号”，专家称“四号星”，计划在2017年发射升空，它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球档案资料。已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，月球的平均密度为，嫦娥四号离月球中心的距离为r，绕月周期

18、为T。根据以上信息下列说法正确的是()A月球的第一宇宙速度为B“嫦娥四号”绕月运行的速度为C万有引力常量可表示为D“嫦娥四号”必须减速运动才能返回地球解析根据第一宇宙速度的定义有：mgm，v，A错误；根据Gm和Gmg可以得到“嫦娥四号”绕月运行的速度为v，B错误；根据Gmr和MR3可以知道万有引力常量可表示为，C正确；“嫦娥四号”必须先加速离开月球，再减速运动才能返回地球，D错误。答案C5宇宙奇观通过“火星合日”现象考查卫星的追及问题(多选)2013年4月将出现“火星合日”的天象，“火星合日”是指火星、太阳、地球三者之间形成一条直线时，从地球的方位观察，火星位于太阳的正后方，火星被太阳完全遮蔽

19、的现象，如图所示，已知地球、火星绕太阳运行的方向相同，若把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆，火星绕太阳公转周期约等于地球公转周期的2倍，由此可知()A“火星合日”约每1年出现一次B“火星合日”约每2年出现一次C火星的公转半径约为地球公转半径的 倍D火星的公转半径约为地球公转半径的8倍解析因火星的周期为地球周期的2倍，故地球转一周时，火星转动了半圈，故一年内不会出现“火星合日”现象；只有等火星转动一圈时才会同时出现在同一直线上，故约2年出现一次，故A错误，B正确；由Gm可知，R，故半径R与成正比，故火星的公转半径约为地球公转半径的倍，故C正确，D错误。答案BC6探测火星以火星探测为背景考查星体运

20、行规律随着人类航天事业的进步，太空探测越来越向深空发展，火星正在成为全球航天界的“宠儿”。我国计划于2020年发射火星探测器，一步实现绕、落、巡工程目标。假设某宇航员登上了火星，在其表面以初速度v竖直上抛一小球(小球仅受火星的引力作用)，小球上升的最大高度为h，火星的直径为d，引力常量为G，则()A火星的第一宇宙速度为vB火星的密度为C火星的质量为D火星的“同步卫星”运行周期为解析在火星表面竖直上抛的小球做匀减速直线运动，设火星表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v0，火星的自转周期为T，则2ghv2，得g，在火星表面的物体的重力等于万有引力，也是在火星表面附近做圆周运动的向心力，mgGm()2r，又r，Mr3，得：v0v，M，T，故选B。答案B