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1、2020届高三物理名校试题汇编系列（第2期） 专题5 万有引力定律一、单项选择题1.（上海市徐汇区2020届高三第二学期4月诊断）若用假想的引力场线描绘质量相等的两星球之间的引力场分布，使其它星球在该引力场中任意一点所受引力的方向沿该点引力场线的切线上，指向箭头方向。则描述该引力场的引力场线分布图是（ ）2.（四川省成都名校2020届高三3月诊模拟考试）如图所示，一颗陨星进入到地球周围的空间中，它的运动轨迹如虚线abc所示，b距地球最近，陨星质量保持不变，不计阻力，图中实线是以地心为圆心的同心圆，则下列说法正确的有（ ）A地球引力对陨星先做负功再做正功 B在b点处陨星的动量最大C在b点处陨星的
2、动量变化率最小 D陨星的加速度先减小后增大2.B 解析：地球对陨星的引力指向地心，陨星的速度方向沿运动轨迹的切线方向，在陨星经过地球附近的过程中，引力与速度方向之间的夹角先是锐角，然后逐渐增大到90（b点），再继续增大为钝角，所以引力对陨星先做正功再做负功，选项A错误；在b点处，引力不做功，速度达到最大，陨星的动量也最大，选项B正确；在b点处陨星的动量变化率等于陨星在该处时的引力，因为b距地球最近，该引力最大，所以在b点处陨星的动量变化率应该是最大，选项C错误；陨星的加速度，因为该过程中陨星与地球的间距r先减小后增大，所以陨星的加速度应该是先增大后减小，选项D错误。本题答案为B。3（广东省阳江
3、一中阳春一中2020届高三上学期联考理综卷）如图所示，a为地球赤道上的物体；b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星；c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是（ ）A角速度的大小关系为 B向心加速度的大小关系为C线速度的大小关系为 D周期关系为4（辽宁省部分重点中学2020届高三上学期期末联考）2020年10月24日18时05分，我国成功发射了“嫦娥一号”探月卫星。卫星经过八次点火变轨后，绕月球做匀速圆周运动。图中所示为探月卫星运行轨迹的示意图（图中1、2、38为卫星运行中的八次点火位置）。卫星第2、3、4次点火选择在绕地球运行轨道的近地点，是为了有效地利用能源，提高远
4、地点高度；卫星沿椭圆轨道由近地点向远地点运动的过程中，加速度逐渐增大，速度逐渐减小；卫星沿椭圆轨道由远地点向近地点运动的过程中，卫星中的科考仪器处于超重状态；卫星沿椭圆轨道由近地点向远地点运动的过程中，机械能守恒；卫星在靠近月球时需要紧急制动被月球所捕获，为此实施第6次点火，则此次发动机喷气方向与卫星运动方向相反；卫星在离开地球奔向月球运动过程中引力一定做负功。上述说法正确的是（ ）A BC D5（江苏省无锡市2020届高三上学期期末考试试卷）“嫦娥二号”于2020年10月1日发射，其环月飞行的高度距离月球表面100km，所探测到的有关月球的数据比环月飞行高度为200km的“嫦娥一号”更加翔实
5、，若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示，则（ ）A“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”小B“嫦娥二号”环月运行时的线速度比“嫦娥一号”小C“嫦娥二号”环月运行时的角速度比“嫦娥一号”小D“嫦娥二号”环月运行时的向心加速度比“嫦娥一号”小5.A 解析：根据可得，可见，轨道半径较小的“嫦娥二号”的线速度、加速度和角速度均较大，而周期较小。本题答案为A。6（河北省衡水中学2020届高三上学期第三次调研考试）设地球的质量为，半径为，自转周期为，引力常量为 ，“神舟七号”绕地球运行时离地面的高度为h，则“神舟七号”与“同步卫星”各自所处轨道处的重力加速度之比为（ ）AB C D7
6、（广西南宁二中、柳州高中、玉林高中2020届高三联考理综卷）绕地球做匀速圆周运动的地球同步卫星，距离地表面高度约为地球半径的5.6倍，线速度大小为v1，周期为T1；绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，距离地球表面高度为地球半径的2倍，线速度大小为v2，周期为T2；地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为v3，周期为T3，则下列关系正确的是（ ）Av2v1v3Bv1v2v3CT1=T3T2T38（陕西省西安八校2020届高三上学期期中联考）地球赤道上有一物体随地球的自转，所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略），所受的向心力为F2
7、，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为2；地球的同步卫星所受的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为3；地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为，假设三者质量相等，则（ ）ABCD9（江苏省无锡市2020届高三上学期期末考试试卷、湖北省部分重点中学2020届高三联考试题）继“嫦娥一号”绕月卫星成功发射之后，我国又于2020年10月成功发射“嫦娥二号”，其飞行高度距月球表面l00km，所探测到的有关月球的数据比飞行高度为200km的“嫦娥一号”更加详实。若两颗卫星环月的运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示，则有（ ）A“嫦娥二号”线速度比“嫦娥一号”小 B“嫦娥二号”周
8、期比“嫦娥一号”小C“嫦娥二号”角速度比“嫦娥一号”小 D“嫦娥二号”加速度比“嫦娥一号”小10（黑龙江省哈师大附中2020届高三上学期期中考试、浙江省瑞安市十校2020届高三上学期期中联考理综）为了探测某星球，载着登陆舱的探测飞船在该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1，总质量为m1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2 的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2，则（ ）A该星球的质量为 B该星球表面的重力加速度为C登陆舱在r1与r2轨道上运动时的速度大小之比为D登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为11.（山东省济南市2020届高三下学期二月考试）如图所示，从
9、地面上A点发射一枚远程弹道导弹，假设导弹仅在地球引力作用下，沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B，C为轨道的远地点，距地面高度为h。已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G。则下列结论正确的是（ ）ABRCh地球MA导弹在C点的速度大于 B导弹在C点的速度等于 学C导弹在C点的加速度等于 D导弹在C点的加速度大于12（江苏省淮安市2020届高三上学期期末调研测试）美国宇航局2020年12月5日宣布，他们发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星“开普勒-22b”，它每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转一周，距离地球约600光年，体积是地球的2.4倍。已知万有引力常量和地球表面的重力
10、加速度。根据以上信息，下列推理中正确的是（ ）A若能观测到该行星的轨道半径，可求出该行星所受的万有引力B若已知该行星的密度和半径，可求出该行星的轨道半径C根据地球的公转周期与轨道半径，可求出该行星的轨道半径D若该行星的密度与地球的密度相等，可求出该行星表面的重力加速度12.D 解析：根据万有引力公式可知，要想求出该行星所受的万有引力，除了知道公转周期T和轨道半径r外，还要知道该行星的质量m，所以选项A错误；若已知该行星的密度和半径，可求出该行星的质量，但求不出该行星的轨道半径，选项B错误；因为该行星围绕的类似于太阳的中心天体不同于太阳，所以不能根据地球的公转周期与轨道半径以及该行星的公转周期，
11、利用开普勒第三定律求出该行星的轨道半径，选项C错误；在星球表面，物体的万有引力近似等于重力，所以有可得，可见，若该行星的密度与地球的密度相等，就可求出该行星的质量和半径，就可求出该行星表面的重力加速度，选项D正确。本题答案为D。13（安徽省六校教育研究会2020届高三上学期测试理综卷）如图所示，同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速率为v2，地球的半径为R，则下列比值正确的 （ ）AB C D14（浙江省浙南、浙北部分学校2020届高三联考）物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能。若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，
12、一个质量为m0的质点距质量为M0的引力源中心为r0时，其万有引力势能（式中G为引力常数）。一颗质量为m的人造地球卫星以半径为r1圆形轨道环绕地球飞行，已知地球的质量为M，要使此卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径增大为r2，则卫星上的发动机所消耗的最小能量为（ ）A BC D15.（甘肃省河西五市部分高中2020届高三联考试题）宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上已知引力常量为G关于四星系统，下列说法错误的是 ( )A四颗星围绕正方形对角线的交点做
13、匀速圆周运动 B四颗星的轨道半径均为C四颗星表面的重力加速度均为 D四颗星的周期均为16. （广西区柳铁一中2020届高三第三次月考理综卷）天文学家如果观察到一个星球独自做圆周运动，那么就想到在这个星球附近存在着一个看不见的星体黑洞。星球与黑洞由万有引力的作用组成双星，以两者连线上某点为圆心做匀速圆周运动，那么（ ）A.它们做圆周运动的角速度与其质量成反比 B.它们做圆周运动的周期与其质量成反比C.它们做圆周运动的半径与其质量成反比 D.它们所受的向心力与其质量成反比17（广西南宁二中2020届高三上学期12月月考理综卷）2020年9月25日，我国利用“神舟七号”飞船将宇航员送入太空，9月26
14、日，飞船成功变轨。由原来的椭圆轨道变为距离地面高度为h（约340km）的圆形轨道。已知飞船质量为m，地球半径为R，地面的重力加速度为g，地球自转的角速度为，则下列说法正确的是（ ）A飞船由椭圆轨道变为圆形轨道时，需要在椭圆轨道的远地点使飞船减速B飞船做匀速圆周运动时，运行速度大于7.9km/sC飞船在圆形轨道上运动时，宇航员将不受重力作用D飞船在圆形轨道上运动时的动能Ek，满足17.D 解析：飞船由椭圆轨道变为圆形轨道需要在远地点加速，选项A错误；飞船绕地球做匀速圆周运动时速度的最大值为7.9km/s，轨道越高速度越小，选项B错误；宇航员在飞船中处于完全失重状态，受到的万有引力即为所受的重力，
15、完全失重状态不是重力为零，选项C错误；地球同步卫星的角速度与地球自转的角速度相同，而飞船的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，根据可知，飞船的角速度大于地球同步卫星的角速度，所以飞船的线速度v（R+h）；飞船的向心加速度ag，根据向心加速度公式a=v2/R可知，飞船线速度v2=a（R+h）g（R+h），故飞船在圆形轨道上运动时的动能满足：，选项D正确。本题答案为D。二、多项选择题18.（山东省德州市2020届高三第二次模拟考试）北京时问2020年2月25日凌晨0时12分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，将第十一颗北斗导航卫星成功送人太空轨道。这是一颗地球同步卫星，也是中国2020举发射的首颗北斗导航系统组
