《高考物理总复习 必考部分 专题五 万有引力与航天习题课件2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习 必考部分 专题五 万有引力与航天习题课件2（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题五 万有引力与航天,高考物理 (课标专用),考点一 天体运动,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,1.(2017课标,19,6分)(多选)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N阶段,万有引力对它先做负功后做正功,答案 CD 本题考查天体的运行规律。海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,由开普勒第二定律可 知,从PQ速度逐渐减小,故从P到
2、M所用时间小于T0/4,选项A错误,C正确;从Q到N阶段,只受太 阳的引力,故机械能守恒,选项B错误;从M到N阶段经过Q点时速度最小,故万有引力对它先做负 功后做正功,选项D正确。,思路分析 天体绕太阳做椭圆运动时,近日点速率最大,远日点速率最小,结合动能定理可以确 定出万有引力的做功情况,结合机械能守恒条件可知,机械能守恒。,2.(2016课标,14,6分,)关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是 ( ) A.开普勒在牛顿运动定律的基础上,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.
3、开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律,答案 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,但并没有找出其中的原 因,A、C错误,B正确;万有引力定律是牛顿发现的,D错。,3.(2014课标,19,6分,0.359)(多选)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周 运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学称为 “行星冲日”。据报道,2014年各行星冲日时间分别是:1月6日木星冲日;4月9日火星冲日;5月1 1日土星冲日;8月29日海王星冲日;10月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的 轨道半径如下表所示,则下列
4、判断正确的是 ( ),A.各地外行星每年都会出现冲日现象 B.在2015年内一定会出现木星冲日 C.天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半 D.地外行星中,海王星相邻两次冲日的时间间隔最短,答案 BD 设地球和地外行星的公转周期分别为T地和T星,公转轨道半径分别为r地和r星,由G =m r解得T=2 ,所以 = ,结合题给数据得T火1.84T地,T木11.86T地,T土29.28T 地,T天王82.82T地,T海王164.32T地。设地外行星连续两次冲日的时间间隔为t,则 t- t=2,解得t = = T地=1年,故各地外行星不会每年都出现冲日现象,A项错误;t木= = 1.09年,而201
5、4年木星冲日时间为1月6日,下次冲日时间应为2015年2月,B项正确;t 天王= = 年1.01年,t土= = 年1.04年,C项错误;由t= 知T星越大, t越小,故D项正确。,4.(2014课标,18,6分,0.370)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;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.,答案 B 在地球两极处,G =mg0,在赤道处,G -mg=m R,故R= ,则= = = = ,B正确。,考点二 人造卫星 5.(2017课标,14,6分)2017年4月,我国成功发射的天舟一号货运
6、飞船与天宫二号空间实验室完 成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。与天宫 二号单独运行时相比,组合体运行的 ( ) A.周期变大 B.速率变大 C.动能变大 D.向心加速度变大,答案 C 天宫二号单独运行时的轨道半径与组合体运行的轨道半径相同。由运动周期T=2 ,可知周期不变,A项错误。由速率v= ,可知速率不变,B项错误。因为(m1+m2)m1,质量 增大,故动能增大,C项正确。向心加速度a= 不变,D项错误。,审题指导 隐含条件明显化 对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道运行。意味着与天宫二号相比较,质量增加,运动半 径不变。,6.(2016课标,
7、17,6分)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 ( ) A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h,答案 B 卫星围绕地球运转时,万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,即 =m r,解 得周期T=2 ,由此可见,卫星的轨道半径r越小,周期T就越小,周期最小时,三颗卫星连线构 成的等边三角形与赤道圆相切,如图所示,此时卫星轨道半径r=2R,T=2 ,又因为T0=2 =24 h,所以T= T0= 24 h4 h,B
8、正确。,7.(2015课标,21,6分,0.439)(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3.7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/s B.悬停时受到的反冲作用力约为2103 N C.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
9、卫星在近地圆轨道上运行的线速度,答案 BD 月球表面重力加速度大小g月=G = G = g地=1.66 m/s2,则探测器在月球 表面着陆前的速度大小vt= =3.6 m/s,A项错;悬停时受到的反冲作用力F=mg月=2103 N,B项 正确;从离开近月圆轨道到着陆过程中,有发动机工作阶段,故机械能不守恒,C项错;在近月圆轨 道上运行的线速度v月= ,故D项正确。,8.(2013课标,20,6分,0.496)(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
10、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,答案 BC 可认为目标飞行器是在圆形轨道上做匀速圆周运动,由v= 知轨道半径越大时 运行速度越小。第一宇宙速度为当r等于地球半径时的运行速度,即最大的运行速度,故目标飞 行器的运行速度应小于第一宇宙速度,A错误;如不加干预,稀薄大气对天宫一号的阻力做负功, 使其机械能减小,引起高度的下降,从而地球引力又对其做正功,当地球引力所做正功大于空气
11、阻力所做负功时,天宫一号的动能就会增加,故B、C皆正确;航天员处于完全失重状态的原因是 地球对航天员的万有引力全部用来提供使航天员随天宫一号绕地球运行的向心力了,而非航天 员不受地球引力作用,故D错误。,考点一 天体运动 1.(2017北京理综,17,6分)利用引力常量G和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是 ( ) A.地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转) B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离,B组 自主命题省（区、市）卷题组,答案 D 本题考查天体运动。已知地球半径R
12、和重力加速度g,则mg=G ,所以M地= ,可 求M地;近地卫星做圆周运动,G =m ,T= ,可解得M地= = ,已知v、T可求M地;对于 月球:G =m r,则M地= ,已知r、T月可求M地;同理,对地球绕太阳的圆周运动,只可求 出太阳质量M太,故此题符合题意的选项是D项。,2.(2015北京理综,16,6分)假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动,已知地球到太阳的距离小 于火星到太阳的距离,那么 ( ) A.地球公转周期大于火星的公转周期 B.地球公转的线速度小于火星公转的线速度 C.地球公转的加速度小于火星公转的加速度 D.地球公转的角速度大于火星公转的角速度,答案 D 据太阳对行星的引
13、力提供行星运动所需的向心力得G =m =m2r=m( )2r=ma向, 解得v= ,= ,T=2 ,a向= ,由题意知,r地v火,地火,T地a火,D项 正确。,3.(2015江苏单科,3,3分)过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期 约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的 。该中心恒星与太阳的质量比约为 ( ) A. B.1 C.5 D.10,答案 B 对行星“51 peg b”有 =m1( )2r1 对地球有 =m2( )2r2 化简即得 =( )2( )3 代入
14、数据得 =( )2( )31 因此B正确。,4.(2015四川理综,5,6分)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 ( ),A.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,答案 B 设太阳质量为M,行星质量为m,太阳对行星的引力提供行星绕太阳做匀速圆周运动 的向心力, =m( )2r,解得T=2 ,由于r火r地,所以T火T地,A错误;由 =ma得行星绕太 阳做匀速圆周运动的加速度a= ,a火g火,第一宇宙速度v=
15、 ,代入数据,v地v火,C、D错误。,5.(2015山东理综,15,6分)如图,拉格朗日点L1位于地球和月球连线上,处在该点的物体在地球和 月球引力的共同作用下,可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此,科学家设想在拉格朗日 点L1建立空间站,使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度 的大小,a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是 ( ),A.a2a3a1 B.a2a1a3 C.a3a1a2 D.a3a2a1,答案 D 地球同步卫星受月球引力可以忽略不计,表明地球同步卫星距离月球要比空间站距 离月球更远,则地球同步卫星轨道半径r3、空间站轨道半径
16、r1、月球轨道半径r2之间的关系为r2 r1r3,由 =ma知,a3= ,a2= ,所以a3a2;由题意知空间站与月球周期相等,由ma=m( )2r 知,a1= r1,a2= r2,所以a2a1。因此a3a2a1,D正确。,6.(2014江苏单科,2,3分)已知地球的质量约为火星质量的10倍,地球的半径约为火星半径的2倍, 则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为 ( ) A.3.5 km/s B.5.0 km/s C.17.7 km/s D.35.2 km/s,答案 A 航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动,由火星对航天器的万有引力提供航 天器的向心力得 = 同理 = 所以 = v火= v地,而v地=7.9 km/s 故v火= km/s3.5 km/s,选项A正确。,7.(2013山东理综,20,5分)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
