2019年高考物理专题06回归基础专题训练——万有引力（含解析）.docx

专题06 回归基础专题训练万有引力一、单项选择题1.我国在轨运行的气象卫星有两类，一类是极地轨道卫星风云1号，绕地球做匀速圆周运动的周期为12 h，另一类是地球同步轨道卫星风云2号，运行周期为24 h。下列说法正确的是()图1A风云1号的线速度小于风云2号的线速度B风云1号的向心加速度大于风云2号的向心加速度C风云1号的发射速度大于风云2号的发射速度D风云1号、风云2号相对地面均静止【解析】选B由mmrman可得，卫星线速度v ，卫星周期T，卫星向心加速度an，由于T1T2，可知r1v2、an1an2，A错误，B正确；风云1号与地面不能相对静止，因r1r2，其发射速度也小，故C、D均错误。2在地球大气层外有大量的太空垃圾。在太阳活动期，地球大气会受太阳风的影响而扩张，使一些原本在大气层外绕地球飞行的太空垃圾被大气包围，从而开始向地面下落。大部分太空垃圾在落地前已经燃烧成灰烬，但体积较大的太空垃圾仍会落到地面上，对人类造成危害。太空垃圾下落的原因是()A大气的扩张使垃圾受到的万有引力增大而导致下落B太空垃圾在与大气摩擦燃烧过程中质量不断减小，进而导致下落C太空垃圾的上表面受到的大气压力大于其下表面受到的大气压力，这种压力差将它推向地面D太空垃圾在大气阻力作用下速度减小，运动所需的向心力将小于万有引力，垃圾做趋向圆心的运动，落向地面【解析】选D在太阳活动期，地球大气层受太阳影响而扩张，使原本在大气层外的太空垃圾被大气包围，在大气阻力作用下，速度减小，使运动所需的向心力小于万有引力，从而做近心运动，落向地面，故D正确。3英国新科学家(New Scientist)杂志评选出了年度世界8项科学之最，在XTEJ1650500双星系统中发现的最小黑洞位列其中。若某黑洞的半径R约为45 km，质量M和半径R的关系满足(其中c为光速，G为引力常量)，则该黑洞表面重力加速度的数量级为()A1012 m/s2B1010 m/s2C108 m/s2 D1014 m/s2【解析】选A由mg，可得：该黑洞表面的重力加速度g m/s211012 m/s2，故A正确。4 “马航MH370”客机失联后，我国已紧急调动多颗卫星，利用高分辨率对地成像、可见光拍照等技术对搜寻失联客机提供支持。关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是()A低轨卫星(环绕半径远小于地球同步卫星的环绕半径)都是相对地球运动的，其环绕速率可能大于7.9 km/sB地球同步卫星相对地球是静止的，可以固定对一个区域拍照，但由于它距地面较远，照片的分辨率会差一些C低轨卫星和地球同步卫星，可能具有相同的速率D低轨卫星和地球同步卫星，可能具有相同的周期【解析】选B由mmr可得：卫星绕行速率v，T ，因低轨卫星轨道半径较地球同步卫星的小，故有v低v同，T低R可知，低轨道卫星的运行速度小于7.9 km/s，A错误；同步卫星与地面相对静止，但离地面较远，照片分辨率较低，B正确。5 关于卫星绕地球做匀速圆周运动的有关说法正确的是()A卫星受到的地球引力对其做正功B卫星的轨道半径越大，其线速度越大C卫星的轨道半径越大，其周期越小D卫星受到的地球引力提供其圆周运动所需的向心力【解析】选D卫星做匀速圆周运动时，万有引力与速度方向垂直，提供卫星圆周运动所需的向心力，故A错误，D正确；由mmr可得：v ，T 。故r越大，v越小，T越大，B、C均错误。6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周运动。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，两星总质量为M，两星之间的距离为r，两星质量分别为m1、m2，做圆周运动的轨道半径分别为r1、r2，则下列关系式中正确的是()AM Br1rCT2 D.【解析】选C由两星间的万有引力提供两星圆周运动的向心力可知，Gm1r1m2r2，又Mm1m2，rr1r2，解得：，r1r，M，T2 ，故A、B、D均错误，C正确。7经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间。已知“神舟星”平均每天绕太阳运行174万公里，“杨利伟星”平均每天绕太阳运行145万公里。假设两行星均绕太阳做匀速圆周运动，则两星相比较()A“神舟星”的轨道半径大B“神舟星”的公转周期大C“神舟星”的加速度大D“神舟星”受到的向心力大【解析】选C根据线速度的定义式得：v，已知“神舟星”平均每天绕太阳运行174万公里，“杨利伟星”平均每天绕太阳运动145万公里，可以得出：“神舟星”的线速度大于“杨利伟星”的线速度，研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得：m，R(其中M为太阳的质量，R为轨道半径)，由于“神舟星”的线速度大于“杨利伟星”的线速度，所以“神舟星”的轨道半径小于“杨利伟星”的轨道半径，故A错误；根据万有引力提供向心力得：mR，T2 ，由于“神舟星”的轨道半径小于“杨利伟星”的轨道半径，所以“神舟星”的周期小于“杨利伟星”的周期，故B错误；研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得：ma，a，由于“神舟星”的轨道半径小于“杨利伟星”的轨道半径，所以“神舟星”的加速度大于“杨利伟星”的加速度，故C正确；研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得：F向，由于不知道“神舟星”和“杨利伟星”的质量大小关系，所以两者的向心力无法比较，故D项错误。8人造卫星绕地球运动只受地球的引力，做匀速圆周运动，其轨道半径为r，线速度为v，周期为T。为使其周期变为8T，可采用的方法有()A保持轨道半径不变，使线速度减小为v/8B逐渐减小卫星质量，使轨道半径逐渐增大为4rC逐渐增大卫星质量，使轨道半径逐渐增大为8rD保持线速度不变，将轨道半径增加到8r【解析】选B利用万有引力提供卫星的向心力可以得到：v，T2 ，从中可以看出：线速度、周期与半径具有一一对应关系，与卫星的质量无关，使轨道半径逐渐增大为4r，能使其周期变为8T，速率同时减小为v/2，B正确，A、C、D错误。92010年10月1日，继“嫦娥一号”卫星成功发射之后，“嫦娥二号”卫星再次发射成功。这是我国航天史上的另一重要成果。“嫦娥二号”发射后先绕地球做圆周运动，经多次变轨，最终进入距月面h100 km的圆形工作轨道，开始进行科学探测活动。设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，则下列结论错误的是()A“嫦娥二号”绕月球运行的周期为 B由题目条件可知月球的平均密度为C“嫦娥二号”在轨道上绕行的线速度为D“嫦娥二号”轨道处的加速度为 2g【解析】选C根据万有引力定律，则Gm2(Rh)mma，又Gmg，所以“嫦娥二号”绕月球运行的周期为T2 ，月球的密度，； “嫦娥二号”在轨道上绕行的线速度为v ； “嫦娥二号”轨道处的加速度为a2g，选项A、B、D正确，C错误。10火星是位于地球轨道外侧的第一颗行星，它的质量约为地球质量的，直径约为地球直径的，公转周期约为地球公转周期的2倍。2013年将出现一个火星离地球最近、发射火星探测器最佳的时段。以下说法正确的是()A火星的第一宇宙速度约是地球第一宇宙速度的倍B火星表面的重力加速度约是地球表面重力加速度的0.4倍C火星公转轨道的半径约是地球公转轨道半径的2倍D下一个最佳发射期，最早要到2017年【解析】选B根据万有引力等于向心力得出Gm，解得v ，根据万有引力等于重力得出：Gmg，得：g，根据火星直径约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，计算得出火星的第一宇宙速度约是地球第一宇宙速度的倍，火星表面的重力加速度约为地球表面的0.4倍，故A错误，B正确。根据万有引力提供向心力有Gmr2，解得T ，又火星公转周期约为地球公转周期的2倍，故火星公转轨道的半径约是地球公转轨道半径的倍，C错误；下一个最佳发射期，最早要到2015年，D错误。二、多项选择题11马航客机失联牵动全世界人的心，怀疑失事地点位于南纬3152东经11552的澳大利亚西南城市珀斯附近的海域，有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，每天上午同一时刻在该区域的正上方海面照相，则()A该卫星可能是通过地球两极上方的轨道B该卫星平面可能与南纬3152所确定的平面共面C该卫星平面一定与东经11552所确定的平面共面D地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍【解析】选AD卫星运动轨道必须以地心为圆心，不可能与南纬3152所确定的平面共面，B错误；该卫星可能是极地卫星，若为极地卫星，地球自转周期应为卫星运动周期的整数倍，才能使其在每天上午同一时刻在该区域的正上方海面照相，故A、D正确，C错误。12.在早期的反卫星试验中，攻击拦截方式之一是快速上升式攻击，即“拦截器”被送入与“目标卫星”轨道平面相同而高度较低的追赶轨道，然后通过机动飞行快速上升接近目标将“目标卫星”摧毁。图2为追赶过程轨道示意图。下列叙述正确的是()图2A图中A是“目标卫星”，B是“拦截器”B“拦截器”和“目标卫星”的绕行方向为图中的顺时针方向C“拦截器”在上升的过程中重力势能会增大D“拦截器”的加速度比“目标卫星”的加速度小【解析】选BC图中B是“目标卫星”，A是“拦截器”，所以选项A错；由于“拦截器”轨道低、速度大，应落后于“目标卫星“，绕行方向应为图中的顺时针方向，所以选项B对；“拦截器”在上升的过程中要克服重力做功，所以重力势能会增大，C选项对；由a知“拦截器”的加速度比“目标卫星”的加速度大，D选项错。13北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(CNSS)，是继美全球定位系统(GPS)和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。2012年10月25日，我国将第十六颗北斗卫星“北斗G6”送入太空，并定点于地球静止轨道上。12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务，定位精度优于20 m，授时精度优于100 ns。则()A“北斗G6”的运行周期为24 hB“北斗G6”的运行速度为第一宇宙速度C“北斗G6”的运行角速度比月球绕地球运行的角速度小D“北斗G6”卫星的线速度比月球绕地球运行的线速度大【解析】选AD“北斗G6”定点于地球静止轨道上，其周期与地球自转一周的时间相等，故A正确。第一宇宙速度是卫星贴近地球表面运行的速度，而“北斗G6”距离地球的高度约为36 000 km，其运行时的速度不符合第一宇宙速度的定义，B错误。月球绕地球运行的周期约为28天，大于“北斗G6”绕地球运行的周期，根据T，T ，v可知，与月球相比，“北斗G6”的运行角速度大，轨道半径小，线速度大，故C错误D正确。14.2013年12月2日，牵动亿万中国心的嫦娥三号探测器顺利发射。嫦娥三号要求一次性进入近地点210公里、远地点约36.8万公里的地月转移轨道，如图3所示，经过一系列的轨道修正后，在P点实施一次近月制动进入环月圆形轨道，再经过系列调控使之进入准备“落月”的椭圆轨道。嫦娥三号在地月转移轨道上被月球引力捕获后逐渐向月球靠近，绕月运行时只考虑月球