高考物理1_5轮资料汇编 专题05 万有引力定律与航天

专题05 万有引力定律与航天一、单选题1同步卫星离地球球心的距离为r，运行速率为v1，加速度大小为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R。则 a1:a2=r :R a1:a2=R2:r2 v1：v2=R2:r2 （ ）A、 B、 C、 D、【答案】 C考点：考查了万有引力定律，同步卫星2关于相互作用，下列说法正确的是： （ ）A在相对静止的时候，互相接触的物体之间不可能产生摩擦力B维持月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是不同性质的力C在微观带电粒子的相互作用中，万有引力比库仑力强得多D由于强相互作用的存在，尽管带正电的质子之间存在斥力，但原子核仍能紧密的保持在一起【答案】 D【解析】相对静止的两物体，若存在相对运动趋势，则由静摩擦力作用，A错误；月球绕地球运动的力和使苹果落地的力都是万有引力，B错误；微观领域，库仑力远大于万有引力，C错误；核子间的作用力为核力，核力是强相互作用，D正确。考点：本题考查物理学常识。3今年4月30日，西昌卫星发射中心的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8 x 107m。它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4.2 x 107m）相比 （ ）A. 向心力较小 B. 动能较大C. 发射速度都是第一宇宙速度 D. 角速度较小【答案】 B【解析】卫星做圆周运动万有引力提供向心力有可知半径越大引力越小即向心力越小答案A错误；而由公式可知卫星线速度和角速度分别为所以B正确,D错误，第一宇宙速度是最小的发射速度，实际发射速度都要比它大所以C错；视频4设想在地球赤道沿地球半径方向插入并固定一根“通天杆”，在“通天杆”上固定A和B两个太空实验舱，位置分别在同步卫星高度的上方和下方，A和B两个实验舱和“通天杆”便会随地球自转一起运动。以下各图表示“通天杆”对A、B两个实验舱作用力的方向，其中正确的是 （ ）【答案】 A【解析】对同步卫星来说，而对A来说设“通天杆”对A 的拉力指向地心，则，即，由于，故,即FA的方向指向地心；同理可判断FB的方向背离地心，选项A 正确。考点：万有引力定律及牛顿定律的应用。52013年6月10日上午，我国首次太空课在距地球300多千米的“天宫一号”上举行，如图所示的是宇航员王亚萍在“天宫一号”上所做的“水球”。若已知地球的半径为6400km，地球表面的重力加速度为g=98m/s2，下列说法正确的是 （ ）A“水球”在太空中不受地球引力作用B“水球相对地球运动的加速度为零C若王亚萍的质量为m，则她在“天宫一号”中受到地球的引力为mgD“天宫一号”的运行周期约为15h【答案】 D考点：万有引力定律的应用。6行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么所有行星运行周期T的平方与轨道半径r的三次方的比为常数，设T2/r3=K,则常数K的大小 （ ）A只与恒星的质量有关B与恒星的质量及行星的质量有关C只与行星的质量有关D与恒星的质量及行星的速度有关【答案】 A【解析】据题意，行星绕恒星运动轨迹如果是圆形，则据万有引力定律有：，经过整理得到：,即如果T2/r3=K,则常数K的大小只与恒星质量有关，故选项A正确。考点：本题考查万有引力定律。7一物体静置在平均密度为的球形天体表面的赤道上已知万有引力常量为G，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为 （ ）A BC D 【答案】 C【解析】物体对天体压力为零，根据万有引力等于向心力可以求出周期，同时根据质量和密度关系公式即可求解周期与密度关系式万有引力等于向心力，所以根据牛顿第二定律有：，即再根据公式，所以解得,C正确，考点：考查了万有引力定律的应用点评：本题关键是抓住万有引力等于向心力列式求解，同时本题结果是一个有用的结论！8“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是 （ ）A同步卫星运行速度是第一宇宙速度的倍B同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的倍C同步卫星运行速度是第一宇宙速度倍D同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍【答案】 C【解析】根据公式可得，所以同步卫星的运行速度为，而第一宇宙速度,所以，A错误C正确。同步卫星的角速度和地球自转的角速度是相等的，根据公式可得，地球自转的速度,所以，B错误。根据黄金替代公式地球表面的重力加速度为，根据牛顿运动定律可得，所以，故D错误。9冥王星是太阳系中围绕太阳旋转的天体。它的赤道直径为2344km、表面积为1700万平方千米、质量为1.291022kg、平均密度为1.1g/cm3、表面重力加速度为0.6m/s2、自转周期为6天9小时17分，逃逸速度为1.22km/s,假设其绕太阳的运动可看成圆周运动。根据以上信息，下列说法正确的是 （ ）A冥王星的自转周期比地球自转周期大B冥王星的公转线速度一定比地球的公转线速度大C冥王星上的物体至少应获得1.22km/s的速度才能成为它的卫星D可以估算出太阳的质量【答案】 A【解析】A、冥王星的自转周期为6天9小时17.6分，地球的自转周期为24小时，因此，冥王星的自转周期比地球的自转周期大；正确B、由于冥王星的公转加速度、线速度、角速度、周期、轨道半径等不知道，所以，无法判断冥王星的公转线速度和地球的公转线速度的大小关系；错误C、逃逸速度是天体脱离太阳系的最小发射速度，所以冥王星上的物体获得1.22km/s的速度时已经脱离太阳系了；错误D、由于冥王星的公转加速度、线速度、角速度、周期、轨道半径等不知道，所以不能估测中心天体太阳的质量；错误故选A考点：万有引力定律在天体运动中的应用点评：要估算重心天体的质量，就不许知道和中心天体相关的一些物理量。10人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率是下列的 （ ）A 一定等于7.9km/s B 等于或小于7.9km/sC 一定大于7.9km/s D 介于7.9 11.2 km/s【答案】 B【解析】由知r=R时，v有最大值即7.9 km/s所以，B正确。11已知月球质量与地球质量之比约为1 : 80，月球半径与地球半径之比约为1 : 4，则月球上的第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度之比最接近 （ ）A. 9 : 2 B. 2 : 9 C. 18 : 1 D. 1 : 18【答案】 B【解析】第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，由得，因此月球上的第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度之比：。故选B考点：万有引力定律及其应用点评：第一宇宙速度为贴近星球表面飞行的卫星的环绕速度，不但地球有第一宇宙速度，任何星球都有第一宇宙速度，计算思路都是相同的。12假设航天飞机在太空绕地球作匀速圆周运动宇航员利用机械手将卫星举到机舱外，并相对航天飞机静止释放该卫星，则被释放的卫星将(不计空气阻力) （ ）A. 停留在轨道的被释放处B. 随航天飞机同步绕地球作匀速圆周运动C. 向着地球做自由落体运动D. 沿圆周轨道的切线方向做直线运动【答案】 B【解析】释放后，速度和航天飞行的速度相同，万有引力充当向心力，所以随航天飞机同步绕地球作匀速圆周运动，B正确考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】在万有引力这一块，设计的公式和物理量非常多，在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算13银河系中有一星球，密度是地球密度的四倍，半径是地球半径的二分之一，则该星球的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度的比是： （ ）A.8B.4C.2D.1【答案】 D【解析】略14（2012年2月济南检测）如右图所示，从地面上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学 （ ）A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【答案】 C【解析】导弹运动到C点所受万有引力为G，轨道半径r小于（R+h），所以导弹在C点的速度小于 ，选项AB错误；由牛顿第二定律，G=ma，解得导弹在C点的加速度a=，选项C正确D错误。15经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且“双星系统”一般远离其他天体如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1m232.则可知 （ ）A. m1、m2做圆周运动的角速度之比为23B. m1、m2做圆周运动的线速度之比为32C. m1做圆周运动的半径为D. m2做圆周运动的半径为L【答案】 C【解析】双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度对两颗星分别运用牛顿第二定律和万有引力定律列式，进行求解即可双星靠相互间的万有引力提供向心力，角速度相等，根据知， ，则，又因为，则做圆周运动的半径为， 做圆周运动的半径为，故C正确AD错误；根据知， 做圆周运动的半径之比为2：3，则线速度之比为2：3，故B错误16甲、乙两颗人造卫星绕地球作圆周运动，半径之比为R1 : R2 = 1 : 4 ，则它们的运动周期之比和运动速率之比分别为 （ ）AT1 : T2 = 8 : 1 ，v1 : v2 = 2 : 1 BT1 : T2 = 1 : 8 ，v1 : v2 = 1 : 2CT1 : T2 = 1 : 8 ，v1 : v2 = 2 : 1 DT1 : T2 = 8 : 1 ，v1 : v2 = 1 : 2【答案】 C【解析】由于甲、乙的半径之比为R1 : R2 = 1 : 4 ，则由开普勒定律可得，故A、D是不对的；再由速度的公式可知，故C是正确的，B是不对的。考点：圆周运动，开普勒第三定律。172013年12月2日1时30分，“嫦娥三号”月球探测器搭载长征三号乙火箭发射升空。该卫星在距月球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，其运行的周期为T，最终在月球表面实现软着陆。若以R表示月球的半径，引力常量为G，忽略月球自转及地球对卫星的影响，下列说法不正确的是 （ ）A“嫦娥三号”绕月运行时的向心加速度为B月球的第一宇宙速度为C月球的质量为D物体在月球表面自由下落的加速度大小为【答案】 A考点：本题考查万有引力18下列叙述中正确的是 （ ）A.牛顿根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因B.在直线运动中，物体的位移大小等于其路程C开普勒第三定律为常数，此常数的大小只与中心天体质量有关D一对作用力与反作用力做功代数和一定等于或小于0【答案】 C【解析】伽利略根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因，故A错；在单方向直线运动中，物体的位移大小才等于其路程，故B错；由万有引力提供向心力得得，可知常数K的大小只与中心天体质量有关，C正确；作用力与反作用力是作用在两个物体上的力，两力的做功和不能相加减，D错；所以本题选择C。考点：伽利略理想斜面实验 位移和路程 开普勒第三定律 作用力与反作用力192013年12月14日21时11分，嫦娥三号成功实现月面软着陆，中国成为世界上第三个在月球上实现软着陆的国家.如图所示，嫦娥三号经历漫长的地月旅行后，首次在距月表100km的环月轨道上绕月球做圆周运动运动到A点时变推力发动机开机工作，嫦娥三号开始快速变轨，变轨后在近月点B距月球表面15km的椭圆轨道上绕月运行；当运动到B点时，变推力发动机再次开机，嫦娥三号从距月面15km处实施动力下降关于嫦娥三号探月之旅，下列说法正确的是 （ ）A在A点变轨时，嫦娥三号的机械能增加B在A点变轨时，发动机的推力和嫦娥三号运动方向相反C在A点变轨后，嫦娥三号在椭圆轨道上运行的周期比圆轨道周期长D在A点变轨后沿椭圆轨道向B点运动的过程中，嫦娥三号的加速度逐渐减小【答案】 B【解析】嫦娥三号在A点变轨时，发动机的推力和嫦娥三号运动方向相反，卫星做减速运动，万有引力大于向心力做近心运动，使其进入椭圆轨道，故在A点变轨时，机械能要减小，故A错误、B正确由开普勒第三定律，椭圆轨道的半长轴比圆轨道的半径小，则椭圆轨道上运行的周期比圆轨道周期短;选项C错误.由牛顿第二定律可知，A点变轨后沿椭圆轨道向B点运动时，减小，则加速度逐渐增大;选项D错误。故选B.考点：本题考查了开普勒第三定律、万有引力定律及其应用、卫星的变轨.20设北斗导航系统中的地球同步卫星在距地面高度为h的同步轨道做圆周运动。已知地球的半径为R，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同步卫星运动的周期为B同步卫星运行的线速度为C同步轨道处的重力加速度为D地球的平均密度为【答案】 C考点：本题考查了万有引力在天体中的应用，解题的关键在于找出向心力的来源。212013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程。某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球。设“玉兔”质量为，月球半径为，月面的重力加速度为。以月面为零势能面，“玉兔”在高度的引力势能可表示为，其中为引力常量，为月球质量。若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为 （ ）A B C D【答案】 D【解析】在月球表面上，而在距离月球表面h高处时，在高h处玉兔的动能，而将玉兔发送到该处时，对它做的功应等于它在该处的机械能，即对它做的功为W=，因此D正确，ABC错误。考点：万有引力与航天，机械能守恒及其应用22“北斗”卫星导航定位系统由5颗静止轨道卫星（同步卫星)和30 颗非静止轨道卫星组成，30 颗非静止轨道卫星中有27 颗是中轨道卫星，中轨道卫星平均分布在倾角为55的三个平面上，轨道高度约为21 500 km，静止轨道卫星的高度约为36 000 km，已知地球半径为6 400 km。下列说法中正确的是 （ ）A质量小的静止轨道卫星的高度比质量大的静止轨道卫星的高度要低B地球赤道上物体随地球自转的向心加速度小于中轨道卫星的向心加速度C地球赤道上物体随地球自转的线速度大于中轨道卫星的线速度D中轨道卫星的线速度大于7.9 km/s【答案】 B【解析】静止轨道卫星（同步卫星)都有固定的周期、高度和速率以及固定的轨道平面，与卫星的质量无关，故选项A 错误；对于中轨道卫星和同步卫星比较，根据可知，中轨道卫星的向心加速度大于同步卫星的向心加速度；而对于同步卫星及赤道上随地球自转的物体而言，它们的角速度相同，根据可知，同步卫星的向心加速度大于赤道上随地球自转的物体向心加速度，所以地球赤道上物体随地球自转的向心加速度小于中轨道卫星的向心加速度，选项B正确；根据可知中轨道卫星的速度大于同步卫星的速度；根据可知同步卫星的速度大于赤道上随地球自转的物体的速度，故地球赤道上物体随地球自转的线速度小于中轨道卫星的线速度，选项C错误；根据可知中轨道卫星的速度小于地球的第一宇宙速度7.9km/s，选项D错误。考点：万有引定律的应用；人造卫星。23太阳系中某行星A运行的轨道半径为R，周期为T，但科学家在观测中发现，其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离，且每隔时间t发生一次最大的偏离。天文学家认为形成这种现象的原因可能是A外侧还存在着一颗未知行星B，它对A的万有引力引起A行星轨道的偏离，假设其运动轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同，由此可推测未知行星B绕太阳运行的圆轨道半径为 （ ）A B C D【答案】 A【解析】由于每隔时间t发生一次最大的偏离，则说明每隔时间t时A、B相遇一次，即AtBt=2，即，整理得：1=，由开普勒第三定律可知：=，故联立以上两式，解之得RB=，故A是正确的。考点：开普勒第三定律，行星的相遇问题。242013年12月6日17时47分，在北京飞控中心工作人员的精密控制下，嫦娥三号开始实施近月制动，进入100公里环月轨道，2013年12月10日晚21:20分左右，嫦娥三号探测器将再次变轨，从100公里的环月圆轨道，降低到近月点（B点）15公里、远月点（A点）100公里的椭圆轨道，为下一步月面软着陆做准备关于嫦娥三号卫星下列说法不正确的是 （ ）A卫星在轨道上A点的加速度小于在B点的加速度B卫星A点到B点处于失重状态，从B点到A点处于超重状态C卫星从轨道变轨到轨道火箭对它做了负功D卫星在轨道经过A点时的机械能等于在轨道经过B点时机械能【答案】 B【解析】卫星在轨道II上运动，A为远月点，B为近月点，卫星运动的加速度由万有引力产生知，卫星在B点运行时半径小故加速度大，故A正确；卫星地轨道II上运动，万有引力部分提供卫星向心力，卫星处于失重状态，无论是从A至B还是从B至A卫星都处于失重状态，故B错误；卫星从轨道I变轨到轨道II的过程中卫星轨道要减小做近心运动，提供的向心力大于所需向心力，又因在轨道I上运动时万有引力和向心力相等，故变轨时需在A点做减速运动，使得卫星满足做近心运动，因为卫星要做减速运动故发动机对卫星做负功，故C正确；卫星在轨道II上运动时只受地球引力作用，故满足机械能守恒，卫星在A点和B点的机械能相等，故D正确考点：考查了人造卫星的加速度、周期和轨道的关系2525在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律。法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系。已知单摆摆长为l，引力常量为G，地球质量为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振动周期T与距离r的关系式为 （ ）A. B. C. D. 【答案】 B【解析】单摆的周期为，其中摆球所在处的重力加速度为，联立两式可得，B正确。考点：万有引力定律、单摆周期公式视频26在某星球表面以韧速度vo竖直上抛一个物体，若物体只受该星球引力作用，忽略其他力的影响，物体上升的最大高度为H，已知该星球的直径为D，如果要在这个星球上发射一颗绕它运行的近“地”卫星，其环绕速度为 （ ）ABCD【答案】 B考点：考查了万有引力定律的应用272013年6月13日，搭载聂海胜、张晓光、王亚平3名航天员的“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在离地面343 km的圆轨道上成功进行了我国第5次载人空间交会对接。下列说法正确的是 （ ）A.为实现对接，两者运行速率都应大于第一宇宙速度B.“神舟十号”欲追上“天宫一号”，必须在同一轨道上点火加速C.对接完成后，当王亚平站在“天宫一号”内讲课“不动”时，她处于平衡状态D.对接完成后，当王亚平站在“天宫一号”内讲课“不动”时，她处于失重状态【答案】 D【解析】据题意，由于环绕速度随半径增加而减小，而“天宫一号”高度大于地球半径，故“天宫一号”环绕速度小于第一宇宙速度，选项A错误；“神舟十号”欲追上“天宫一号”，必须在低于“天宫一号”高度的轨道上加速，故选项B错误；王亚平随“天宫一号”绕地球做圆周运动，由于引力提供向心力，向心加速度方向向下，处于失重状态，则王亚平受力并不平衡，故选项C错误而选项D正确。考点：本题考查万有引力定律。28位于地球赤道上的某观察者在天黑4小时后，观察者在其正上方仍然可观察到一颗绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星。设地球半径为R，下表列出卫星在不同轨道上飞行速度v大小：轨道半径rR1.5R2R2.5R3Rv(km/s)7.96.55.65.14.6则这颗卫星飞行速度大小v一定是 （ ）A5.6km/sv7.9km/s B5.1km/sv6.5km/s Cv=5.1km/s Dv5.6km/s【答案】 D【解析】站在赤道上的人要看到卫星，需要满足太阳光经卫星反射后能到达人所在的位置，如下图所示，地球自西向东转，天黑4小时人应处在图中位置，设此时太阳光经过卫星反射后恰好射到人所在的位置，由几何关系得卫星距地心的距离为2R，这是卫星距离地心的最小距离，即卫星的轨道半径r2R，查表得该卫星的速度5.6Km/s故D正确，A、B、C错误，D正确。考点：本题考查万有引力与航天。29某星球的半径为R，在其表面上方高度为a的位置，以初速度v0水平抛出一个金属小球，水平射程为b，a、b均为数值极小的常数，则这个星球的第一宇宙速度为 （ ）A. B. C. D. 【答案】 A【解析】设该星球表面重力加速度为g，小球落地时间为t，抛出的金属小球做平抛运动，根据平抛运动规律得aR=bR=v0t，联立以上两式解得g=，第一宇宙速度即为该星球地表卫星线速度，根据地表卫星重力充当向心力得mg=m，所以第一宇宙速度v=，故选项A正确。考点：平抛运动 牛顿第二定律 第一宇宙速度302013年12月2日1时30分，搭载月球车和着陆器的嫦娥三号月球探测器从西昌卫星发射中心升空，飞行约18min后，嫦娥三号进入如图所示的地月转移轨道AB，A为入口点，B为出口点，嫦娥三号在B点经过近月制动，进入距离月面h=100公里的环月圆轨道，其运行的周期为T，然后择机在月球虹湾地区实行软着陆，展开月面巡视勘察。若以R表示月球半径，忽略月球自转及地球对它的影响。下列说法正确的是 （ ）A携带月球车的着陆器在月球上着陆过程中一直处于失重状态B物体在月球表面自由下落的加速度大小为C月球的第一宇宙速度为D由于月球表面重力加速度较小，故月球车在月球上执行巡视探测任务时处于失重状态【答案】 B【解析】携带月球车的着陆器在月球上着陆过程中，先加速下降再减速下降，故先失重再超重，故A错误；嫦娥三号在B点经过近月制动，进入距离月面公里的环月圆轨道，根据万有引力提供向心力，在月球表面的物体受到的重力等于万有引力，由以上两式可得重力加速度为，故B正确；月球的第一宇宙速度就是近月卫星的运行速度，根据重力提供向心力，得，故C错误；月球表面重力加速度较小，说明在月球表面受到的重力小于地面上，而超重失重是指弹力和重力大小关系，故D错误。考点： 考查了万有引力定律的应用31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a=cb B向心加速度的大小关系为aaabacC线速度的大小关系为vavbvc D周期关系为Ta=TcTb【答案】 D考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用点评：本题涉及到两种物理模型，即AC转动的周期相等，BC同为卫星，其动力学原理相同，要两两分开比较，最后再统一比较32已知地球半径为R，月球半径为r，地球与月球之间的距离(两球中心之间的距离)为L。月球绕地球公转的周期为T1 ，地球自转的周期为T2 ，地球绕太阳公转周期为T3 ，假设公转运动都视为圆周运动，万有引力常量为G，由以上条件可知： （ ）A地球的质量为m地= B月球的质量为m月=C地球的密度为= D月球运动的加速度为a=【答案】 D【解析】月球绕地球做圆周运动，根据，可求地球的质量为，所以A错误；月球为环绕天体无法求出其质量，故B错误；根据可求地球的密度，可得C错误；根据可求月球运动的加速度为，故D正确考点：本题考查天体运动332013年6月13日，北京时间6月13日13时18分，天宫一号目标飞行器与神十飞船在离地面343Km的近圆轨道上进行了我国第5次载入空间交会对接。神舟十号航天员成功开启天宫一号目标飞行器舱门，聂海胜、张晓光、王亚平以漂浮姿态进入天宫一号下列说法正确的是 （ ）A航天员以漂浮姿态进入天宫一号，说明航天员不受地球引力作用B完成对接后组合体的运行速度小于7.9Km/sC王亚平在天宫一号中讲课时可以用弹簧秤悬挂测一杯水的重力D完成对接后的组合体运行的加速度大于9.8m/s2【答案】 B【解析】航天员以漂浮姿态进入天宫一号，处于完全失重状态，但地球对他的万有引力仍然存在，提供他随天宫一号围绕地球做圆周运动的向心力，故A错误；第一宇宙速度为最大环绕速度，天宫一号的线速度一定小于第一宇宙速度7.9km/s故B正确天宫一号处于完全失重状态，不能用弹簧秤悬挂测一杯水的重力故C错误由，则得，则知卫星的轨道半径越大，所在处的重力加速度越小完成对接后的组合体运行的加速度等于轨道处的重力加速度，一定小于地球表面的重力加速度9.8m/s2故D错误考点：考查了万有引力定律的应用342013年4月26日12时13分04秒，酒泉卫星发射中心成功发射了“高分一号”卫星，这也是我国今年首次发射卫星。“高分一号”卫星是高分辨率对地观测系统的首发星，也是我国第一颗设计、考核寿命要求大于5年的低轨遥感卫星。关于“高分一号”卫星，下列说法正确的是 （ ）A卫星的发射速度一定小于7.9km/sB绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大C绕地球运行的向心加速度比月球绕地球运行的向心加速度小D卫星在预定轨道上没有加速度【答案】 B【解析】7.9km/s是卫星的最小发射速度，所以A错；由知，卫星离地较近，角速度大，向心加速度大，B对C错；卫星具有向心加速度，D错误。考点：万有引力定律的应用。352012年2月6日国防科工局发布了由“嫦娥二号”月球探测器获得的7米分辨率全月球影像图，这是我国探月工程取得的重大科技成果。设地球、月球的质量分别为m1、m2，半径分别为R1、R2，地球的某近地卫星速度为v，环绕周期为T，则环绕月球表面飞行的探测器速度和周期为 （ ）A BCD【答案】 A362012年4月30日，我国用一枚 “长征3号乙”火箭成功发射两颗北斗导航卫星。若该卫星绕地球做匀速圆周运动的半径为r，地球质量为M，半径为R，万有引力常量为G，下列表述正确的是 （ ）A卫星的线速度大小为B卫星的向心加速度大小为C若某一卫星加速，则该卫星将做向心运动D卫星处于完全失重的状态，不受地球的引力作用【答案】 A【解析】万有引力提供向心力，有，解得速度，选项A正确。根据牛顿第二定律有，则加速度，选项B错误。若某一卫星加速，有，卫星做离心运动，选项C错误。卫星处于完全失重的状态，仍然要受到万有引力的作用，重力几乎消失，选项D错误。考点：本题考查万有引力定律，卫星，离心运动，完全失重的等综合知识。37 2010年10月1日，我国成功发射“嫦娥”二号探月卫星，不久的将来我国将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站。如图所示，已关闭发动机的A处航天飞机在月球引力作用下正沿椭圆轨道向月球靠近，并将与空间站在B处对接。已知空间站绕月轨道（设为圆）离月球表面高度h、周期为T，月球质量为M，万有引力常量为G，下列说法正确的是 （ ）A图中航天飞机由A到B的过程速度越来越小B航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站圆轨道时必须点火加速C根据题中条件可以算出月球半径D根据题中条件可以算出空间站质量【答案】 C【解析】图中航天飞机由A到B的过程中，万有引力做正功，速度越来越大，所以A错误；航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站圆轨道时若点火加速，航天飞机将进入高轨道，故在B点需减速，所以B错误；在圆轨道上，根据可求：月球的半径R，所以C正确；空间站的质量无法求出，故D错误。考点：本题考天体运动38“神舟”六号载人飞船顺利发射升空后，经过115小时32分的太空飞行，在离地面343 km的圆轨道上运行了77圈，运动中需要多次“轨道维持”所谓“轨道维持”就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力的大小和方向，使飞船能保持在预定轨道上稳定飞行，如果不进行“轨道维持”，由于飞船受到轨道上稀薄空气的影响，轨道高度会逐渐降低，在这种情况下飞船的动能、重力势能和机械能的变化情况是 （ ）A.动能、重力势能和机械能逐渐减少B.重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能不变C.重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，机械能不变D.重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能逐渐减小【答案】 D【解析】飞船受到轨道上稀薄空气的影响，轨道高度会逐渐降低，高度降低，则重力势能减小，合力做正功，动能增大，由于空气阻力的影响，有内能产生，所以机械能减小，减小的机械能转变为内能。故D正确，A、B、C错误。故选D。考点：动能定理、能量守恒定律39“嫦娥三号”探月卫星于2013年12月2日1点30分在西昌卫星发射中心发射，并成功实现了“落月”。若已知引力常量为G，月球绕地球做圆周运动的半径为r1、周期为T1，“嫦娥三号”探月卫星绕月球做圆周运动的环月轨道半径为r2、周期为T2，不计其他天体的影响，则根据题目条件可以 （ ）A求出地球的密度 B求出“嫦娥三号”探月卫星的质量C求出地球与月球之间的万有引力 D得出【答案】 C【解析】A中根据月球绕地球做圆周运动的半径为r1、周期为T1可知：，可求得地球的质量M地=，但地球的半径未知，不能求出地球的密度，故A错误；B中“嫦娥三号”探月卫星绕月球做圆周运动，由万有引力提供向心力得：，由此可知卫星的质量m在等式两边约去了，只能得到月球的质量M月=，故B错误；C中由上求出月球和地球的质量，又月球绕地球做圆周运动的半径为r1，根据万有引力定律可求得地球与月球之间的引力，故C正确；D中由A、B两项结果可得：，故，D是不对的。考点：万有引力与航天。40宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量相等的星球位于等边三角形的三个顶点上，任意两颗星球的距离均为R，并绕其中心O做匀速圆周运动忽略其他星球对它们的引力作用，引力常量为G，以下对该三星系统的说法正确的是 （ ）A每颗星球做圆周运动的半径都等于RB每颗星球做圆周运动的加速度与三颗星球的质量无关C每颗星球做圆周运动的周期为T2RD每颗星球做圆周运动的线速度v2【答案】 C【解析】三颗星球均绕中心做圆周运动，由几何关系可知rR，A错误；任一星球做圆周运动的向心力由其他两个星球的引力的合力提供，根据平行四边形定则得F2cos 30ma，解得a，B错误；由F2cos 30mmr得C正确，D错误41我国探月的“嫦娥工程”已启动，在不久的将来，我国宇航员将登上月球。假如宇航员在月球上测得摆长为L的单摆做小振幅振动的周期为T，将月球视为密度均匀、半径为r的球体，则月球的密度为 （ ）A. B. C. D. 【答案】 B【解析】据题意，已知月球上单摆的周期为T，据单摆周期公式有： ，可以求出月球表面重力加速度为： ；据月球表面物体重力有月球万有引力提供，有： ，月球平均密度设为，据，联立以上关系可以求得： ，故选项A正确。考点：本题考查万有引力定律、单摆周期和密度公式。42设地球是一质量分布均匀的球体，O为地心已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零在下列四个图中，能正确描述x轴上各点的重力加速度g的分布情况的是 （ ）A. B. C. D. 【答案】 A点睛：抓住在地球表面重力和万有引力相等，在矿井底部，地球的重力和万有引力相等，要注意在地球内部所谓的地球的质量不是整个地球的质量而是半径为r的球体的质量43在研究宇宙发展演变的理论中，有一种学说叫做“宇宙膨胀说”，这种学说认为引力常量G在缓慢地减小。假设月球绕地球做匀速圆周运动，且它们的质量始终保持不变，根据这种学说当前月球绕地球做匀速圆周运动的情况与很久很久以前相比 （ ）A周期变大 B角速度变大 C轨道半径减小D速度变大【答案】 A【解析】此题涉及万有引力。月球绕地球做匀速圆周运动，则存在，因为质量始终保持不变，引力常量G在缓慢地减小，万有引力减小，月球做离心运动然后稳定在较远的轨道上，则轨道半径变大，线速度会变小，周期变大，角速度变小。所以答案选A。本题借助新的情景考查了万有引力和圆周运动知识，有一定综合性，难度一般。44有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星。建立在北纬40北京某观测站的一位观测员，要在每天晚上相同时刻在天空正上方同一位置观察到该卫星。卫星的轨道必须满足下列那些条件（已知地球质量为M，地球自转的周期为T，地球半径为R） （ ）A该卫星一定在同步卫星轨道上B卫星轨道平面与地球北纬40线所确定的平面共面C满足轨道半径 （n=1，2，3，）的全部轨道都可D满足轨道半径 （n=1，2，3，）的部分轨道【答案】 D【解析】同步卫星定轨在赤道的正上方，不可能在北纬40正上方观察到，A错误；卫星轨道平面绕地心做圆周运动，经过北纬40C错误；因为是每天晚上的相同时刻能观察到，故（），根据公式解得，故C错误，D正确；故选D45因“光纤之父”高锟的杰出贡献，早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。假设高锟星为均匀的球体，其质量为地球质量的1/k倍，半径为地球半径的1/q倍，则“高锟星”表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的 （ ）Aq/k倍Bk/q倍Cq2/k倍Dk2/q倍【答案】 C【解析】考点：万有引力定律及其应用分析：在行星表面的物体受到的重力等于行星对物体的万有引力，根据万有引力公式求出重力加速度的表达式，然后根据根据“高锟星”质量、半径与地球质量、半径的关系求出“高锟星”表面的重力加速度解：设行星质量是M，半径是R，物体质量是m，行星表面的物体受到的重力等于行星对它的万有引力，则G=mg，重力加速度g=，=；故选C46一宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，表示人对秤的压力，下面说法中正确的是 （ ）A B C= D=【答案】 B【解析】做匀速圆周运动的飞船及其上的人均处于完全失重状态，台秤无法测出其重力，故=0，C、D错误；对地球表面的物体，宇宙飞船所在处，可得：，A错误、B正确考点：万有引力与航天47由于太阳不断向外辐射电磁能，其自身质量不断减小根据这一理论，在宇宙演变过程中，地球公转的情况是 （ ）A公转周期变大 B公转半径减小C公转速率变大 D公转角速度变大【答案】 A【解析】如果太阳质量不变，线速度V正好能够满足万有引力提供需要的向心力可是太阳质量变小了，万有引力就变小了，这个时候需要的向心力就比万有引力大了地球就做离心运动了，也就离太阳越来越远了所以运动半径变大;B、地球跑远了，同时是在背离太阳做负功的，这个时候动能转化为势能，所以速率变小了同时半径又变大了，根据，所以角速度就变小了，根据 所以周期就变长了本题考查了万有引力在天体中的应用，这个题目有所不同的是中心体的质量也在发生改变，所以要考虑全面48北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。2010年1月17日凌晨在西昌成功发射了第三颗北斗导航卫星，这是一颗地球同步卫星。若第一颗北斗导航卫星绕地球做圆周运动的周期为12小时，则两颗卫星相比较 （ ）A第三颗北斗卫星的高度一定比第一颗北斗卫星的高B第三颗北斗卫星的速度一定比第一颗北斗卫星的大C第三颗北斗卫星的加速度一定比第一颗北斗卫星的大D第三颗北斗卫星的向心力一定比第一颗北斗卫星的大【答案】 A【解析】本题考查万有引力定律；人造卫星的加速度、线速度和轨道的关系及同步卫星特征。解答本题的关键是抓住同步卫星特征及万有引力提供向心力，列式求解出线速度、高度、加速度和向心力的表达式，再进行讨论。因为第三颗北斗导航卫星是一颗地球同步卫星，所以其周期与地球自转周期相同为24小时。人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，则有整理得，又因第三颗北斗导航卫星绕地球做圆周运动的周期大于第一颗北斗导航卫星绕地球做圆周运动的周期，所以第三颗北斗卫星的高度一定比第一颗北斗卫星的高，故A正确；由得所以第三颗北斗卫星的速度一定比第一颗北斗卫星的小，故B错误；由得，所以第三颗北斗卫星的加速度一定比第一颗北斗卫星的小，故C错误；因两颗卫星的质量关系不确定，由知，两颗卫星的向心力大小关系无法确定，故D错误。所以选A。492015年12月10日，我国成功将中星1C卫星发射升空，卫星顺利进入预定转移轨道。如图所示为该卫星沿椭圆轨道绕地球运动的示意图，已知地球半径为R，地球表面重力加速度g，卫星远地点P距地心O的距离为3R，则 （ ）A. 卫星在远地点的速度大于B. 卫星经过远地点时的速度最大C. 卫星经过远地点时的加速度小于D. 卫星经过远地点时加速，卫星可能再次经过远地点【答案】 D考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【名师点睛】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，以及知道变轨的原理，当万有引力小于向心力，做离心运动，当万有引力大于向心力，做近心运动。502013年12月2日晚，发射了嫦娥三号。几天后，运载火箭将嫦娥三号直接送入地月转移轨道；近月制动被月球捕获，进入距月球表面高h环月圆轨道。作为地球天然卫星的月球，月球的质量M,已知月球直径约为r，则月球的平均密度和圆轨道的运行周期T。（引力常量为G） （ ）A. ；B. ；C. ；D. ；【答案】 C【解析】由密度公式得：，做圆周运动的过程中万有引力提供向心力，所以，解得，故C正确；考点：考查了万有引力定律的应用二、多项选择题51如图所示，圆a和椭圆b是位于地球赤道平面上的卫星轨道，其中圆a是地球同步轨道。现在有A、B两颗卫星分别位于a、b轨道运行，但运行方向与地球自转方向相反.已知A、B的运行周期分别T1、T2，地球自转周期为T0，P为轨道b的近地点。则有 （ ）A. 卫星A是地球同步卫星B. 卫星B在P点时动能最大C. T0=T1D. T1T2【答案】 BC【解析】圆a是地球同步轨道，卫星A的运行方向与地球自转方向相反所以不是地球同步卫星，所以A项错误；卫星B在椭圆轨道上，在近地点P速度最大动能最大，所以B项正确；根据万有引力提供向心力可得，得出周期可知距离地面高度相等，周期相同，所以C项正确；椭圆轨道与圆轨道对比周期，根据开普勒第三定律常数，卫星A的半长轴大于卫星B的半长轴，所以，D项错误。考点：本题考查了地球同步卫星和开普勒第三定律52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. 乙的速度大于第一宇宙速度 B. 甲的周期大于乙的周期C. 甲的加速度小于乙的加速度 D. 甲在运行时可能经过北极的正上方【答案】 BC【解析】由于卫星运行高度越大，周期越大，速度越小，所以甲的周期大于乙的周期，乙的速度小于第一宇宙速度，选项A错误B正确；卫星越高，加速度越小，甲的加速度小于乙的加速度，选项C正确；同步卫星