《2020届高考物理二轮复习 刷题首选卷 专题五 万有引力与天体运动精练（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理二轮复习 刷题首选卷 专题五 万有引力与天体运动精练（含解析）（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题五万有引力与天体运动经典特训题组1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答案B解析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开普勒天体运动三定律，但没有找出行星按照这些规律运动的原因，牛顿发现了万有引力定律，A、C、D错误，B正确。2关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是()A分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期B沿椭圆轨道运行的一颗卫星
2、，在轨道不同位置可能具有相同的速率C在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合答案B解析分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，当圆轨道的半径等于椭圆轨道的半长轴时，这两颗卫星具有相同的周期，A错误；沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置但距中心天体有相同距离时，具有相同的速率，B正确；在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径一定相同，C错误；过地心和北京的轨道平面有无限个，故沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面不一定会重合，D错误。3. 某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆轨道。每过N年，该行星
3、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()A. B. C. D. 答案B解析设地球绕太阳公转的周期为T1，轨道半径为r1，某行星绕太阳公转的周期为T2，轨道半径为r2，根据开普勒第三定律，由每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上可得NT1(N1)T2，联立解得，B正确。4假定太阳系中一颗质量均匀、可看做球体的小行星，其自转可以忽略。若该星球自转加快，角速度为时，该星球表面的“赤道”上物体对星球的压力减为原来的。已知引力常量G，则该星球密度为()A. B. C. D.答案C解析忽略行星的自转影响时，有：Gmg，自转角速度为时，Gmgm2R，行星的密度，解得，故选C。
4、5. (多选)宇宙飞船以周期T绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，如图所示。已知地球的半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球自转周期为T0。太阳光可看作平行光，宇航员在A点的测量张角为，则()A飞船绕地球运动的线速度为B一天内飞船经历“日全食”的次数为C飞船每次“日全食”过程的时间为D飞船周期为T 答案AD解析飞船绕地球运动的线速度为v。由几何关系知sin，r，联立解得v，A正确；一天内飞船经历“日全食”的次数为，B错误；由几何关系可知，飞船每次“日全食”过程的时间为飞船转过角所需的时间，即，C错误；飞船绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，Gmr，解得周期T2r
5、，D正确。6(多选)某人在春分那天(太阳光直射赤道)站在地球赤道上用天文望远镜观察他正上方的一颗同步卫星，他发现在日落后连续有一段时间t观察不到此卫星。已知地球表面的重力加速度为g，地球自转周期为T，圆周率为，仅根据g、t、T、可推算出()A地球的质量B地球的半径C卫星距地面的高度D卫星与地心的连线在t时间内转过的角度答案BCD解析根据光的直线传播规律，日落后有t时间该观察者看不见此卫星，如图所示，同步卫星相对地心转过角度为2，sin，结合tt，可解得卫星与地心的连线在t时间内转过的角度，故D正确；对同步卫星根据Gmr和GMR2g，可得42r3R2gT2，联立sin，可得出地球半径R和轨道半径
6、r，则卫星距地面的高度hrR可求出，故B、C均正确；由M可知，由于引力常量G未知，故地球质量M无法求出，A错误。7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答案B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Gmr可得T，则卫星离地球的高度应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，则卫星周期最小时，由数学几何关系可作出示意图如图。由几何关系得，卫星的轨道半径
7、为r2R，由开普勒第三定律得，代入题中数据，得解得T24 h。故选B。8. 2016年10月19日凌晨，神舟十一号载人飞船与天宫二号对接成功。两者对接后一起绕地球运行的轨道可视为圆轨道，运行周期为T，已知地球半径为R，对接体距地面的高度为kR，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G。下列说法正确的是()A对接前，飞船通过自身减速使轨道半径变大靠近天宫二号实现对接B对接后，飞船的线速度大小为C对接后，飞船的加速度大小为D地球的密度为答案C解析对接前，如果飞船自身减速，飞船在原轨道上的万有引力大于所需要的向心力，所以飞船做近心运动，轨道半径变小，不能实现对接，故A错误；对接后，轨道半径rRkR
8、(1k)R，飞船的线速度v，故B错误；在地球表面附近，根据重力等于万有引力，mgG，得GMgR2，对接后，根据万有引力提供向心力，有Gma，得a，故C正确；根据万有引力提供向心力，有Gmr，得地球质量M，密度，故D错误。9. (多选)一探测器探测某星球表面时做了两次测量。探测器先在近星轨道上做圆周运动测出运行周期T；着陆后，探测器将一小球以不同的速度竖直向上抛出，测出了小球上升的最大高度h与抛出速度v的二次方的关系，如图所示，图中a，b已知，引力常量为G，忽略空气阻力的影响，根据以上信息可求得()A该星球表面的重力加速度为B该星球的半径为C该星球的密度为D该星球的第一宇宙速度为答案BC解析小球
9、竖直上抛，上升的最大高度h，hv2直线的斜率k，得g，故A错误；探测器在近星轨道上做匀速圆周运动，设星球半径为R，根据万有引力提供向心力，有GmR，得T ，对星球表面任意一个物体，有mgG，联立可得T2 ，将g代入计算得出R，故B正确；探测器先在近星轨道上做圆周运动，根据万有引力提供向心力，有GmR，计算得出M，由密度公式有，故C正确；该星球的近地卫星的运行速度即第一宇宙速度，由Gmgm，得v ，故D错误。10. (多选)某行星周围存在着环状物质，为了测定环状物质是行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，某天文学家对其做了精确的观测，发现环状物质绕行星中心的运行速度v与到行星中心的距离r的关系如
10、图所示。已知行星除环状物质外的半径为R，环状物质的宽度为d，引力常量为G。则下列说法正确的是()A环状物质是该行星的组成部分B行星表面的重力加速度gC该行星除去环状物质部分后的质量MD该行星的自转周期T答案AD解析若环状物质为卫星群，根据得v，若环状物质为行星的组成部分，则两者角速度相同，有vr，结合图象可知环状物质为行星的组成部分，故A正确；行星表面的物体的向心加速度a，行星表面的重力加速度与向心加速度意义不同，故B错误；由于环状物质是该行星的组成部分，故其所受合力不等于万有引力，不是万有引力提供向心力，无法求解该行星除去环状物质后的质量，故C错误；环状物质为行星的组成部分，其转动周期等于行
11、星的自转周期T，故D正确。真题调研题组1(2018全国卷)为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为()A21 B41C81 D161答案C解析设地球半径为R，根据题述，地球卫星P的轨道半径为RP16R，地球卫星Q的轨道半径为RQ4R，根据开普勒定律，64，所以P与Q的周期之比为TPTQ81，C正确。2(2019全国卷)2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图象是()
12、答案D解析由万有引力公式FG可知，探测器与地球表面距离h越大，F越小，排除B、C；而F与h不是一次函数关系，排除A。故选D。3(2019全国卷)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金R地a地a火 Ba火a地a金Cv地v火v金 Dv火v地v金答案A解析行星绕太阳做圆周运动时，由牛顿第二定律和圆周运动知识：Gma，得向心加速度a，Gm，得速度v ，由于R金R地R火，所以a金a地a火，v金v地v火，A正确。4(2019江苏高考) 1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造
13、地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则()Av1v2，v1 Bv1v2，v1 Cv1v2，v1 Dv1 答案B解析卫星绕地球运动，由开普勒第二定律知，近地点的速度大于远地点的速度，即v1v2。若卫星以近地点到地心的距离r为半径做圆周运动，则有m，得运行速度v近 ，由于卫星沿椭圆轨道运动，则v1v近，即v1 ，B正确。5(2018全国卷)2018年2月，我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J03180253”，其自转周期T5.19 ms，假设星体为质量均匀分布的球体
14、，已知万有引力常量为6.671011 Nm2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为()A5109 kg/m3 B51012 kg/m3C51015 kg/m3 D51018 kg/m3答案C解析设脉冲星质量为M，密度为，星体表面一物块质量为m，根据天体运动规律知：m2R，代入可得：51015 kg/m3，故C正确。6(2019全国卷) (多选)在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其ax关系如图中虚线所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍，则()AM与N的密度相等BQ的质量是P的3倍CQ下落过程中的最大动能是P的4倍DQ下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍答案AC解析如图，当x0时，对P：mPgMmP3a0，即星球M表面的重力加速度gM3a0；对Q：mQgNmQa0，即星球N表面的重力加速度gNa0。当P、Q的加速度a0时，对P有mPgMkx0，则mP；对Q有mQgNk2x0，则mQ，即mQ6mP，B错误；根据m
