《2011年高考物理真题分类汇编 万有引力与航天》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2011年高考物理真题分类汇编 万有引力与航天(5页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、2011年高考物理真题分类汇编(详解+精校) 万有引力和航天1(2011年高考北京理综卷)由于通讯和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步轨道卫星,这些卫星的( )A质量可以不同 B轨道半径可以不同C轨道平面可以不同 D速率可以不同1.A 解析:地球同步轨道卫星轨道必须在赤道平面内,离地球高度相同的同一轨道上,角速度、线速度、周期一定,与卫星的质量无关。A正确,B、C、D错误。2(2011年高考福建理综卷)“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星。若测得“嫦娥二号”在月球(可视为密度均匀的球体)表面附近圆形轨道运行的周期T,已知引力常量为G,半径为R的球体体积公式,则可估算月球的A密度
2、B质量 C半径 D自转周期2A 解析:“嫦娥二号”在近月表面做周期已知的匀速圆周运动,有。由于月球半径R未知,所以无法估算质量M,但结合球体体积公式可估算密度(与成正比),A正确。不能将“嫦娥二号”的周期与月球的自转周期混淆,无法求出月球的自转周期。3(2011年高考江苏理综卷)一行星绕恒星作圆周运动。由天文观测可得,其运动周期为T,速度为v,引力常量为G,则A恒星的质量为 B行星的质量为C行星运动的轨道半径为 D行星运动的加速度为3.ACD 解析:根据、 得:、,A、C正确,B错误;根据、得:,D正确。4(2011年高考广东理综卷)已知地球质量为M,半径为R,自转周期为T,地球同步卫星质量为
3、m,引力常量为G。有关同步卫星,下列表述正确的是A卫星距离地面的高度为 B卫星的运行速度小于第一宇宙速度C卫星运行时受到的向心力大小为 D卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度4.BD 解析:卫星距地面的高度为,A错误。第一宇宙速度是最小的发射卫星的速度,卫星最大的环绕速度,B正确。同步卫星距地面有一定的高度h,受到的向心力大小为, C错误。卫星运行的向心加速度为,地球表面的重力加速度为,D正确。5(2011年高考山东理综卷)甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是A甲的周期大于乙的周期 B乙的速度大于第一宇宙速
4、度C甲的加速度小于乙的加速度 D甲在运行时能经过北极的正上方5.AC 解析:对地球卫星,万有引力提供其做圆周运动的向心力,则有,可知半径越大速度越小,半径越大加速度越小,同步卫星的轨道与赤道共面,第一宇宙速度为最大环绕速度,可见 A正确、C正确。6(2011年高考天津理综卷)质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行,其运动视为匀速圆周运动。已知月球质量为M,月球半径为R,月球表面重力加速度为g,引力常量为G,不考虑月球自转的影响,则航天器的( )A线速度 B角速度 C运行周期 D向心加速度6.AC 解析:万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,代入相关公式即可。7(2011年高考四川卷)据报
5、道,天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”,名为“55Cancri e”,该行星绕母星(中心天体)运行的周期约为地球绕太阳运行周期的1/480,母星的体积约为太阳的60倍。假设母星与太阳密度相同,“55 Cancri e”与地球均做匀速圆周运动,则“55 Cancri e”与地球的A轨道半径之比约为 B轨道半径之比约为C向心加速度之比约为 D向心加速度之比约为7.B 解析:根据牛顿第二定律和万有引力定律得,变形得轨道半径之比为,A错误,B正确;向心加速度 ,所以向心加速度之比约为,C D错误。8(2011年高考全国卷新课标版)卫星电话信号需要通地球同步卫星传送。如果你与同学在地面上
6、用卫星电话通话,则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于(可能用到的数据:月球绕地球运动的轨道半径约为3.8105km,运行周期约为27天,地球半径约为6400km,无线电信号的传播速度为3108m/s。)A0.1s B0.25s C0.5s D1s8.B 解析:同步卫星和月球都是地球的卫星,r3T2,因此同步卫星的轨道半径是地月距离的1/9约为42000km,同步卫星离地面高度约为36000km,电磁波往返一次经历时间约为(3.61072)(3108)s=0.24s9(2011年高考全国大纲版理综卷)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要
7、24小时);然后,经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”;最后奔向月球。如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,则在每次变轨完成后与变轨前相( ) A卫星动能增大,引力势能减小 B卫星动能增大,引力势能增大 C卫星动能减小,引力势能减小 D卫星动能减小,引力势能增大9.D 解析:依题意可将“嫦娥一号”视为圆周运动,且质量变化可忽略不计,则变轨后,轨道更高,由卫星运动规律可知高轨道速度小,故变轨后动能变小,排除A、B选项;卫星发射越高,需要更多能量,由能量守恒定律可知高轨道的卫星能量大,而高轨道动能反而小,因此高轨道势能一定大(当然也可直接通过离地球越远引力势能越大来判断),D
8、对。10(2011年高考重庆理综卷)某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过N年,该行星会运行到日地连线的延长线上,如图所示。该行星与地球的公转半径比为 ( )太阳地球行星A B C D10.B 解析:由图可知行星的轨道半径大周期长。每过N年,该行星会运行到日地连线的延长线上,说明从最初在日地连线的延长线上开始,每一年地球都在行星的前面比行星多转圆周的N分之一,N年后地球转了N圈,比行星多转1圈,即行星转了N-1圈,从而再次在日地连线的延长线上。所以行星的周期是年,根据开普勒第三定律有则答案是B。11(2011年高考浙江理综卷)为了探测X星球,载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心,半径
9、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( )AX星球的质量为 BX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.AD 解析:根据、,可得、,故A、D正确;登陆舱在半径为的圆轨道上运动的向心加速度,此加速度与X星球表面的重力加速度并不相等,故C错误;根据,得,则,故C错误。12(2011年高考上海卷)人造地球卫星在运行过程中由于受到微小的阻力,轨道半径将缓慢减小。在此运动过程中,卫星所受万有引力大小将 (填“减小”或“增大
10、”);其动能将 (填“减小”或“增大”)。12.增大;增大 解析:本题考查万有引力定律及人造地球卫星。根据万有引力定律可知,人造地球卫星离地球越近,受到的万有引力越大,故轨道半径缓慢减小时,万有引力大小会增大。由Gm可知,v02反比于轨道半径R,故R缓慢减小时,卫星的速率越来越大,故动能将增大。13(2011年高考海南卷)2011年4月10日,我国成功发射第8颗北斗导航卫星,建成以后北斗导航卫星系统将包含多可地球同步卫星,这有助于减少我国对GPS导航系统的依赖,GPS由运行周期为12小时的卫星群组成,设北斗星的同步卫星和GPS导航的轨道半径分别为R1和R2,向心加速度分别为和,则=_。=_ _
11、。(可用根式表示)13.; 解析:,由得:,因而: ,。14(2011年高考安徽理综卷)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即,k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G,太阳的质量为M太。开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立。经测定月地距离为3.84108m,月球绕地球运动的周期为2.36106s,试计算地球的质M地。(G=6.6710-11Nm2/kg2,结果保留一位有效数字)14.解析:(1)因行星绕太阳作匀速圆周运动,于是轨道的半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力定律和牛顿第二定律有G=m行()2r,于是有=M太,即k=M太。(2)在月地系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T,由(1)问可得M地,解得M地61024kg(M地=51024kg也算对)。