高考物理一轮复习 高考AB卷 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A卷全国卷 万有引力定律及其应用1.(2016全国卷，14，6分)(难度)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是()A开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律B开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律解析在天文观测数据的基础上总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力定律。答案B2(2014课标全国，18，6分)(难度)假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g，

2、地球自转的周期为T，引力常量为G。地球的密度为()A. B.C. D.解析设地球半径为R。质量为m的物体在两极点时，有mg0G，在赤道时，有GmgmR()2，又地球的密度，由各式联立得，选项B正确。答案B3(2012课标全国，21，6分)(难度)假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为()A1B1C.D.解析设地球的密度为，地球的质量为M，根据万有引力定律可知，地球表面的重力加速度g。地球质量可表示为MR3。因质量分布均匀的球壳对球壳内物体的引力为零，所以矿井下以(Rd)为半径的地球的质量为M(

3、Rd)3，解得MM，则矿井底部处的重力加速度g，则矿井底部处的重力加速度和地球表面的重力加速度之比为1，选项A正确，选项B、C、D错误。答案A 人造卫星宇宙速度4.(2016全国卷，17，6分)(难度)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为()A1 h B4 h C8 h D16 h解析地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由开普勒第三定律k可知卫星离地球的高度应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的

4、目的，则卫星周期最小时，由数学几何关系可作出他们间的位置关系如图所示。卫星的轨道半径为r2R由得。解得T24 h。答案B5(2015新课标全国，16，6分)(难度)由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1103 m/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55103 m/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30，如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为()A西偏北方向，1.9103 m/sB东偏

5、南方向，1.9103 m/sC西偏北方向，2.7103 m/sD东偏南方向，2.7103 m/s解析附加速度v与卫星飞经赤道上空时速度v2及同步卫星的环绕速度v1的矢量关系如图所示。由余弦定理可知，v1.9103 m/s，方向东偏南方向，故B正确，A、C、D错误。答案B6(2015新课标全国，21，6分)(难度)(多选)我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程,在离月面4 m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止);最后关闭发动机,探测器自由下落。已知探测器的质量约为1.3103 kg，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3

6、.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8 m/s2。则此探测器()A在着陆前的瞬间，速度大小约为8.9 m/sB悬停时受到的反冲作用力约为2103 NC从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒D在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度解析在星球表面有mg，所以重力加速度g，地球表面g9.8 m/s2，则月球表面gg，则探测器重力Gmg1 3009.8 N2103 N，选项B正确；探测器自由落体，末速度v m/s8.9 m/s，选项A错误；关闭发动机后，仅在月球引力作用下机械能守恒，而离开近月轨道后还有制动悬停，所以机械能不守恒，选项C错误；在近月轨道运动时万有引力

7、提供向心力，有，所以v，即在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度，选项D正确。答案BD7(2013新课标全国，20，6分)(难度)(多选)2012年6月18日，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343 km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气。下列说法正确的是()A为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加C如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低D航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用解析第一宇宙速度是最小的发

8、射速度、最大的环绕速度，天宫一号与神舟九号均在离地343 km的圆轨道运行，其运行速度必然小于第一宇宙速度，故A错误；由于轨道所处空间还有稀薄的气体，运行一段时间后两卫星轨道必然变小，由于卫星绕地球运动满足Gm，即v，所以当卫星轨道变小时速度反而会变大，故B、C正确；宇航员在天空中处于完全失重状态，并不是不受重力，而是重力全部用来充当向心力，故D错误。答案BC8(2013新课标全国，20，6分)(难度)(多选)目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是(

9、)A卫星的动能逐渐减小B由于地球引力做正功，引力势能一定减小C由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小解析根据Gm，得v，可知轨道半径越小，则v越大，动能越大，故A错误；根据功能关系，引力做正功，引力势能一定减小，故B正确；根据功能关系，机械能的变化与除重力以外其他力做功有关，既然气体阻力做了负功，机械能一定会减小，故C错误；根据动能定理，WGW阻Ek2Ek1，由于卫星的动能逐渐增大，所以WGW阻，故D正确。答案BDB卷地方卷 万有引力定律及其应用1(2015海南单科，6，3分)(难度)若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、

10、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，该行星的半径约为()A.R B.R C2R D.R解析平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，即xv0t，在竖直方向上做自由落体运动，即hgt2，所以xv0，两种情况下，抛出的速率相同，高度相同，所以，根据公式Gmg可得R2，故2，解得R行2R，故C正确。答案C2(2014福建理综，14，6分)(难度)若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的p倍，半径为地球的q倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的()A.倍 B.倍 C.倍 D.倍解析对于中心天体的卫星，Gm，v，设行星卫星的环绕

11、速度为v，地球卫星的环绕速度为v，则，C正确。答案C3(2014广东理综，21，6分)(难度)(多选)如图所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为，下列说法正确的是()A轨道半径越大，周期越长B轨道半径越大，速度越大C若测得周期和张角，可得到星球的平均密度D若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度解析由GmR得T2，可知A正确；由Gm得v，可知B错误；设轨道半径为R，星球半径为R0，由M和VR得()3()3，可判定C正确；当测得T和R而不能测得R0时，不能得到星球的平均密度，故D错误。答案AC4(2013福建理综，13，6分)(难度)设太阳质量为M，某行星绕太阳公转周期为

12、T，轨道可视做半径为r的圆。已知万有引力常量为G，则描述该行星运动的上述物理量满足()AGM BGMCGM DGM解析行星绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力，Gm，化简得GM，A正确。答案A5(2013安徽理综，17，6分)(难度)质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为Ep，其中G为引力常量，M为地球质量。该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2，此过程中因摩擦而产生的热量为()AGMm BGMmC. D.解析卫星绕地球做匀速圆周运动满足Gm，动能Ekmv2，机械能EEkEp，则E。卫星由半径

13、为R1的轨道降到半径为R2的轨道过程中损失的机械能EE1E2()，即下降过程中因摩擦而产生的热量，所以C项正确。答案C 人造卫星宇宙速度6.(2016天津理综，3，6分)(难度)我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是()A使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时

14、实现对接D飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接解析若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后飞船加速，所需向心力变大，则飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道，不能实现对接，选项A错误；若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后空间站减速，所需向心力变小，则空间站将脱离原轨道而进入更低的轨道，不能实现对接，选项B错误；要想实现对接，可使飞船在比空间试验室半径较小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的空间试验室轨道，逐渐靠近空间实验室后，两者速度接近时实现对接，选项C正确；若飞船在比空间试验室半径较小的轨道上减速，则飞船将进入更低的轨道，不能实现对接，选项D

15、错误。答案C7(2016四川理综，3，6分)(难度)国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为()Aa2a1a3 Ba3a2a1Ca3a1a2 Da1a2a3解析由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速

16、度和赤道上的物体角速度相等，根据a2r，r2r3，则a2a3；由万有引力定律和牛顿第二定律得，Gma，由题目中数据可以得出，r1r2，则a2a2a3，选项D正确。答案D8(2016江苏单科，7，4分)(难度)(多选)如图所示，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()ATATB BEkAEkBCSASB D.解析由mR和EkMv2可得T2，Ek，因RARB，则TATB，EkAa3a1 Ba2a1a3Ca3a1a2 Da3a2a1解析因空间站建在拉格朗日点，故其周期等于月球的周期，根据

17、ar可知，a2a1，对月球和地球的同步卫星而言，由于月球的轨道半径较同步卫星的大，根据a可知a3a2，故选项D正确。答案D11(2015四川理综，5，6分)(难度)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6.41066.010241.51011火星3.41066.410232.31011A.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解析由Gmrma知，T2，a，轨道半径越大，公转周期越大，

18、加速度越小，由于r火r地，所以T火T地，a火a地，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，2.3，火星的第一宇宙速度较小，D错误。答案B12(2015天津理综，8，6分)(难度)(多选)P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1、s2做匀速圆周运动。图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同。则()AP1的平均密度比P2的大BP1的“第一宇宙速度”比P2的小Cs1的向心加速度比s2的大Ds1

19、的公转周期比s2的大解析由题图可知两行星半径相同，则体积相同，由aG可知P1质量大于P2，则P1密度大于P2，故A正确；第一宇宙速度v，所以P1的“第一宇宙速度”大于P2，故B错误；卫星的向心加速度为a，所以s1的向心加速度大于s2，故C正确；由m(Rh)得T，故s1的公转周期比s2的小，故D错误。答案AC13(2013广东理综，14，4分)(难度)如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动。下列说法正确的是()A甲的向心加速度比乙的小B甲的运行周期比乙的小C甲的角速度比乙的大D甲的线速度比乙的大解析由万有引力提供向心力，得a，v，T2。因为M甲M乙，所以

20、a甲a乙，v甲v乙，甲乙，T甲T乙，A正确。答案A14(2013山东理综，20，5分)(难度)双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为()A.T B.T C.T D.T解析设双星质量各为m1、m2，相距L，做圆周运动的半径分别为r1、r2，则Gm1Gm2r1r2L可得T所以TT故B正确，A、C、D错误。答案B15(2012安徽理综，14，6分)(难度)我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350 km，“神舟八号”的运行轨道高度为343 km。它们的运行轨道均视为圆周，则()A“天宫一号”比“神舟八号”速度大B“天宫一号”比“神舟八号”周期长C“天宫一号”比“神舟八号”角速度大D“天宫一号”比“神舟八号”加速度大解析由a，v，T2可知，只有周期T随轨道半径r的增大而增大,a、v、都随r的增大而减小，又由于r天r神，所以B正确。答案B