《2021高考物理(山东专用)一轮课时作业：14万有引力与航天修订》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021高考物理(山东专用)一轮课时作业：14万有引力与航天修订（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课时作业 (十四 )万有引力与航天 基础巩固练 1(2019 山东青岛市联考)(多选 )2018 年 1 月，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙 运载火箭以“一箭双星”方式成功发射第26、 27 颗北斗导航组网卫星，两颗卫星属于中轨 道卫星，运行于半径为10 354 km 的圆形轨道上卫星轨道平面与赤道平面成55 倾角关 于这两颗卫星，以下说法正确的是() A两颗卫星的周期相等、运行速率相等 B两颗卫星均为通信使用，故均为地球同步卫星 C两颗卫星从地球上看是移动的，但每天经过特定的地区上空 D两颗卫星的向心加速度小于地球表面的重力加速度 AD两颗卫星的轨道半径及轨道平面相同，则运行的周期相等、
2、运行速率相等，选项 A 正确； 因两颗卫星的轨道平面不与赤道重合，则两颗卫星不可能是地球的同步卫星，选项 B 错误； 两颗卫星从地球上看是移动的，但因不是地球的同步卫星，则每天不可能经过特定 的地区上空，选项C 错误；根据a GM r 2可知，两颗卫星的向心加速度小于地球表面的重力 加速度，选项D 正确 2(2019 北京市西城区考试)如图所示，地球绕着太阳公转，而月球又绕着地球转动， 它们的运动均可近似看成匀速圆周运动如果要通过观测求得地球的质量，需要测量下列哪 些量 () A地球绕太阳公转的半径和周期 B月球绕地球转动的半径和周期 C地球的半径和地球绕太阳公转的周期 D地球的半径和月球绕地
3、球转动的周期 B由万有引力提供向心力可得，GMm r 2 m( 2 T )2r，解得 M4 2r3 GT2 ，要求出地球质量， 需要知道月球绕地球转动的轨道半径和周期，选项B 正确， A、C、D 错误 3(2019 河北承德联考 )英国自然 天文学杂志发表的一篇论文称，某科学家在银河 系中心附近的一团分子气体云中发现了一个黑洞科学研究表明，当天体的逃逸速度(即第 二宇宙速度，为第一宇宙速度的2倍)超过光速时，该天体就是黑洞已知某天体与地球的 质量之比为k，地球的半径为R，地球卫星的最大环绕速度(即第一宇宙速度)为 v1，光速为 c，则要使该天体成为黑洞，其半径应小于() A v21R kc2
4、B 2kc2R v 2 1 Cc 2R kv 2 1 D 2kv21R c2 D对于地球有 GMm R2 mv 2 1 R；设该天体成为黑洞时其半径为 r，第一宇宙速度为v2，有 GkMm r 2 mv 2 2 r ； c2v2，联立解得r 2kv 2 1R c2 ，故 D 正确， A、B、C 错误 4(多选 )如图所示，近地人造卫星和月球绕地球的运行轨道可视为圆设卫星、月球 绕地球运行周期分别为T卫、T月，地球自转周期为T地，则 () AT 卫T月 CT 卫r同r卫， 由开普勒第三定律 r3 T2 k 可知， T月T同T卫，又同步卫星的周期T同T地， 故有 T月T地T卫，选项 A、C 正确
5、5(2018 天津卷 6)2018 年 2 月 2 日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射 升空，标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一通过 观测可以得到卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半径和地球表面处的重力加速度若将 卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响，根据以上数据可以计算 出卫星的 () A密度B向心力的大小 C离地高度D线速度的大小 CD设人造地球卫星的周期为T， 地球质量和半径分别为M、 R， 卫星的轨道半径为r， 则在地球表面：GMm R2 mg，GM gR2 对卫星：根据万有引力提供向心力，有 GMm r2 m(2 T
6、 )2r 联立式可求轨道半径r，而 rRh，故可求得卫星离地高度 由 vr r2 T ，从而可求得卫星的线速度 卫星的质量未知，故卫星的密度不能求出，万有引力即向心力 FnGMm r 2也不能求出故选项C、D 正确 6(多选 )(2017 全国卷 19)如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P 为近日点， Q 为 远日点， M、N 为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0.若只考虑海王星和太阳之间的相 互作用，则海王星在从P 经 M、 Q 到 N 的运动过程中 () A从 P 到 M 所用的时间等于 T0 4 B从 Q 到 N 阶段，机械能逐渐变大 C从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变小 D从 M 到
7、 N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功 CDA 错：由开普勒第二定律可知，相等时间内，太阳与海王星连线扫过的面积都相 等 B 错：由机械能守恒定律知，从Q 到 N 阶段，机械能守恒C 对：从 P到 Q 阶段，万 有引力做负功，动能减小，速率逐渐变小D 对：从 M 到 N 阶段，万有引力与速度的夹角 先是钝角后是锐角，即万有引力对它先做负功后做正功 7(2018 山东泰安二模)(多选 )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
8、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 的周期等于24 h AD根据万有引力提供向心力，由GMm r 2 m 2r 可得角速度 GM r3 ，可知轨道半 径 r 越大， 角速度 越小， 由于 a 的轨道半径大于c 的轨道半径， 所以卫星a 的角速度小于 c 的角速度，选项A 正确由GMm r 2ma 可得向心加速度 a GM r2 ，由于卫星a 的轨道半径 与卫星 b
9、的轨道半径相等，所以卫星a 的加速度等于b 的加速度，选项B 错误由 GMm r 2 mv 2 r 可得线速度v GM r ，轨道半径r 越大， v 越小，而第一宇宙速度为轨道半径等于地 球半径的绕地卫星的速度，所以卫星a 的运行速度一定小于第一宇宙速度，选项 C 错误 由 GMm r2 m(2 T )2r，可得周期T 2 r3 GM ，而卫星a 的轨道半径与卫星b 的轨道半径相等， 所以卫星b 的周期等于卫星a 的周期，即等于地球自转周期24 h，选项 D 正确 82017 年 10 月 3 日，诺贝尔物理学奖授予了Rainer Weiss、Barry CBarish 和 Kip S Tho
10、rne，以表彰他们在引力波研究方面的贡献双黑洞系统的合并 可产生引力波 假设这两个黑洞绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢 减小若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其他星系的影响，则关于这两个黑洞 的运动，下列说法正确的是() A这两个黑洞运行的线速度大小始终相等 B这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等 C36 倍太阳质量的黑洞和29 倍太阳质量的黑洞运行的线速度大小之比为3629 D随两个黑洞的间距缓慢减小，这两个黑洞运行的周期也在减小 D这两个黑洞共轴转动，角速度相等， 两者之间的万有引力提供向心力，则有 M1 v1 M2 v2，可得线速度大小之比为v1v2
11、M2M12936，故 A、C 错误；由于不知道两 个黑洞的转动半径关系，所以根据a 2r 可知，向心加速度大小不一定相等，故 B 错误； 根据 G M1M2 L2 M14 2R 1 T2 可得M2 4 2L2 GT 2R1，根据 G M1M2 L 2 M24 2R2 T2 可得M1 4 2L2 GT2 R2，所以 M1M2 4 2L2 GT 2(R1R2) 4 2L3 GT 2，当 M1 M2不变时， L 减小，则 T 减小，即这两个黑洞运行 的周期会随间距的减小而减小，故D 正确 9(2019 广东广州统考)如图所示，已知现在地球的一颗同步通信卫星信号最多覆盖地 球赤道上的经度范围为2 .假
12、设地球的自转周期变大，周期变大后的一颗地球同步通信卫星 信号最多覆盖的赤道经度范围为2 ，则前后两次同步卫星的运行周期之比为() A cos3 cos3 B sin 3 sin3 C cos32 cos32 D sin32 sin32 A设地球半径为R，根据图示可知，同步卫星的轨道半径r R cos ，同理，假设地球 的自转周期变大，同步卫星的轨道半径r R cos .对于同步卫星，由万有引力提供向心力 有 G Mm r2 m(2 T )2r.解得 T 4 2r3 GM ，代入轨道半径，得前后两次同步卫星的运动周期之比 T T cos3 cos3 . 10如图，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分
13、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 A卫星绕行星做匀速圆周运动的向心力由行星对卫星的引力提供，根据万有引力定 律和牛顿第二定律解决问题根据GMm r 2 ma 得 a GM r 2，故甲卫星的向心加速度小，选项 A 正确；根据 GMm r 2m(2 T )2r， 得 T2 r3 GM ， 故甲的运行周期大，选项 B 错误；根据 GMm r 2 m2r， 得 GM r 3， 故甲运行的角速度小，选项 C 错误；根据 G Mm r2 mv 2 r ， 得 v GM r ， 故甲
14、运行的线速度小，选项D 错误 能力提升练 11(2019 河南豫北十校联考)2017 年 11 月 5 日 19 时 45 分，中国在西昌卫星发射中心 用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十四、二十五颗北斗导航卫星若 已知地球表面重力加速度为g，引力常量为G，地球的第一宇宙速度为v1，则 ( ) A根据题给条件可以估算出地球的质量 B根据题给条件不能估算地球的平均密度 C第一宇宙速度v1是人造地球卫星的最大发射速度，也是最小环绕速度 D在地球表面以速度2v1发射的卫星将会脱离太阳的束缚，飞到太阳系之外 A设地球半径为R，则地球的第一宇宙速度为v1gR，对近地卫星有GMm R 2
15、mg， 联立可得M v41 gG，A 正确；地球体积 V4 3 R 34 3 ( v 2 1 g )3，结合M v 4 1 gG，可以估算出地球的 平均密度， B 错误；第一宇宙速度v1是人造地球卫星的最小发射速度，也是最大的环绕速 度， C 错误；第一宇宙速度v17.9 km/s，第二宇宙速度v211.2 km/ s，第三宇宙速度v3 16.7 km/s， 在地球表面以速度2v1发射的卫星， 速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度， 此卫星将绕太阳运动，D 错误 12(2019 河北定州中学模拟)宇宙中有两颗相距无限远的恒星s1、s2，半径均为R0.下 图分别是两颗恒星周围行星的公转周期T2
16、与公转半径r 3的关系图象，则 () A恒星 s1的质量大于恒星s2的质量 B恒星 s1的密度小于恒星s2的密度 C恒星 s1的第一宇宙速度大于恒星s2的第一宇宙速度 D距两恒星表面高度相同的行星，s1的行星向心加速度较大 B根据公式GMm r 2 m 4 2 T2 r 得 M 4 2r3 GT2 ， r3 T2越大， M 越大，由题图可以看出 s2的质量 大于 s1的质量，故A 错误；两颗恒星的半径相等，则它们的体积相等，根据MV ，所以 质量大的s2密度大，故 B 正确；根据万有引力提供向心力，则 GMm R20 mv 2 R0， 所以 v GM R0 ， 由于恒星s1的质量小于恒星s2的质量，所以恒星s1的第一宇宙速度小于恒星s2的第一宇宙 速度，故C 错误；距两恒星表面高度相同的行星，它们的轨道半径相等，它们的向心加速 度 a GM r 2，所以 s1的行星向心加速度较小，故D 错误 13(2018 陕西宝鸡三模 )(多选 )轨道平面与赤道平面夹角为90 的人造地球卫星被
