高考物理一轮复习 第十单元 万有引力与航天真题与模拟单元重组卷 新人教版

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。第十单元万有引力与航天 测试时间：90分钟满分：110分第卷(选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第18小题只有一个选项正确，第912小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)12016全国卷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解析开普勒在第谷的观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，B项正确；牛顿在开普勒总结的行星运动规律的基础上发现了万有引力定律，找出了行星运动的原因，A、C、D项错误。22016怀化模拟如图所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为，下列说法不正确的是()A轨道半径越大，周期越长B张角越大，速度越大C若测得周期和张角，则可得到星球的平均密度D若测得周期和轨道半径，则可得到星球的平均密度答案D解析根据开普勒第三定律，可知轨道半径越大，飞行器的周期越长，角速度越小，A正确；根据万有引力提供向心力有，mv可知轨道半径越小，速度越大，张角越大半径越小，故B正确；设星球的质量为M，半径为R，平均密度为，张角为，飞行器的质量为m，轨道半径为r，周期为T。对于飞行器，根据万有引力提供向心力得：m得：M，由几何关系有：Rrsin，星球的平均密度；由以上三式知测得周期和张角，可得到星球的平均密度。若测得周期和轨道半径，可得到星球的质量，但是星球的半径未知，不能求出星球的平均密度。故C正确，D错误。32016四川高考国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786 km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为()Aa2a1a3 Ba3a2a1Ca3a1a2 Da1a2a3答案D解析固定在赤道上的物体随地球自转的周期与同步卫星运行的周期相等，同步卫星做圆周运动的半径大，由ar2可知，同步卫星做圆周运动的加速度大，即a2a3，B、C项错误；由于东方红二号与东方红一号在各自轨道上运行时受到万有引力，因此有Gma，即aG，由于东方红二号距地面的高度比东方红一号在远地点时距地高度大，因此有a1a2，D项正确。42017吉林乾安七中检测2016年6月25日晚，我国新一代运载火箭“长征七号”在海南文昌航天发射场点火升空，这将有效提升我国进出空间的能力。海南文昌航天发射场为低纬度滨海发射基地，将同型号的火箭从高纬度发射场移到低纬度发射场，推力可提升，这对人造卫星的发射大有帮助，这是利用了纬度低(将地球当作标准球体)()A物体所受地球的万有引力小，随地球自转的周期大B物体的重力加速度小，随地球自转的线速度大C发射卫星时的第一宇宙速度小，地理位置高D火箭和卫星的惯性小答案B解析同一物体处在不同的纬度受到的万有引力相同，A项错误；纬度越低，物体的重力加速度越小，由vR可知物体随地球自转的线速度越大，卫星发射前具有较大初动能，这些都对发射卫星有利，B项正确；地球卫星的第一宇宙速度与纬度无关，C项错误；惯性由物体质量决定，与物体所处纬度无关，D项错误。52016长春高三质检某国成功发射了一颗卫星，该卫星在近地点高度494.6公里、远地点高度500公里的轨道上运行，它的运行轨道可视为圆周，运行周期为94分24秒，关于该卫星下列表述正确的是()A该卫星轨道可以任意选择，地心不必在轨道平面内B该卫星的发射速度不超过第一宇宙速度C该卫星在轨道运行的速度大于地球同步卫星运行速度D该卫星只需加速，即可追上同轨道运行的其他卫星答案C解析所有地球卫星的轨道平面一定过地心，所以选项A错误；发射卫星时速度一定超过第一宇宙速度，选项B错误；该卫星轨道低于同步卫星轨道，所以运行速度大于同步卫星的运行速度，选项C正确；卫星加速后将做离心运动，偏离原轨道，不能直接追上同轨道的卫星，选项D错误。62016全国卷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解析设地球半径为R，画出仅用三颗地球同步卫星使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯时同步卫星的最小轨道半径示意图，如图所示。由图中几何关系可得，同步卫星的最小轨道半径r2R。设地球自转周期的最小值为T，则由开普勒第三定律可得，解得T4 h，选项B正确。72017南昌模拟2016年10月17日，“神舟十一号”载人飞船发射升空，运送两名宇航员前往在2016年9月15日发射的“天宫二号”空间实验室，宇航员计划在“天宫二号”驻留30天进行科学实验。“神舟十一号”与“天宫二号”的对接变轨过程如图所示，AC是椭圆轨道的长轴。“神舟十一号”从圆轨道先变轨到椭圆轨道，再变轨到圆轨道，与在圆轨道运行的“天宫二号”实施对接。下列描述正确的是()A“神舟十一号”在变轨过程中机械能不变B可让“神舟十一号”先进入圆轨道，然后加速追赶“天宫二号”实现对接C“神舟十一号”从A到C的平均速率比“天宫二号”从B到C的平均速率大D“神舟十一号”在椭圆轨道上运动的周期与“天宫二号”运行周期相等答案C解析“神舟十一号”飞船变轨过程中轨道升高，机械能增加，A选项错误；若飞船在进入圆轨道后再加速，则将进入更高的轨道飞行，不能实现对接，选项B错误；飞船轨道越低，速率越大，轨道比轨道的平均高度低，因此平均速率要大，选项C正确；由开普勒第三定律可知，椭圆轨道上的运行周期比圆轨道上的运行周期要小，D项错误。82016北京高考如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是()A不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同B不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同C卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度D卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量答案B解析卫星由轨道1进入轨道2，需在P点加速做离心运动，故卫星在轨道2运行经过P点时的速度较大，A项错误；由Gma可知，不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同，在轨道1运行时，卫星在不同位置有不同的加速度，B项正确，C项错误；卫星在轨道2的不同位置，速度方向一定不相同，故动量方向一定不相同，D项错误。92017常州检测纳米材料的抗拉强度几乎比钢材还高出100倍，使人们设想的太空电梯成为可能。其工作原理是从同步卫星高度的太空站竖直放下由纳米材料做成的太空电梯，固定在赤道上，这样太空电梯随地球一起旋转，如图所示。当太空电梯仓停在太空电梯中点P时，下列对于太空电梯仓说法不正确的是()A处于平衡状态B速度比同步卫星大C向心加速度比同高度卫星的小D处于完全失重状态答案ABD解析电梯做圆周运动，有加速度，受力不平衡，故A错误。根据vr知速度比同步卫星的小，故B错误。因与P点同高度的卫星角速度大于同步卫星角速度，根据a2r知太空电梯仓向心加速度比同高度卫星的小，故C正确。完全失重时的重力充当向心力，而电梯仓除重力外还受电梯作用，故D错误。102016沈阳高三质检为了探测x星球，总质量为m1的探测飞船载着登陆舱在以该星球中心为圆心的圆轨道上运动，轨道半径为r1，运动周期为T1。随后质量为m2的登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动，则()Ax星球表面的重力加速度g1Bx星球的质量MC登陆舱在r1与r2轨道上运动时的速度大小之比D登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期T2T1答案BD解析研究飞船绕星球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：Gm，得出：M，故B正确。根据圆周运动知识，a只能表示在半径为r1的圆轨道上向心加速度，而不等于x星球表面的重力加速度，故A错误。研究登陆舱绕星球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有：在半径为r的圆轨道上运动：m得出：v，表达式里M为中心体星球的质量，r为运动的轨道半径。所以登陆舱在r1与r2轨道上运动时的速度大小之比为，故C错误。研究登陆舱绕星球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：在半径为r的圆轨道上运动：得出：T2。表达式里M为中心体星球的质量，r为运动的轨道半径。所以登陆舱在r1与r2轨道上运动时的周期大小之比为：，所以T2T1，故D正确。112016武汉调研水星或金星运行到地球和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星凌日”。已知地球的公转周期为365天，若将水星、金星和地球的公转轨道视为同一平面内的圆轨道，理论计算得到水星相邻两次凌日的时间间隔为116天，金星相邻两次凌日的时间间隔为584天，则下列判断合理的是()A地球的公转周期大约是水星的2倍B地球的公转周期大约是金星的1.6倍C金星的轨道半径大约是水星的3倍D实际上水星、金星和地球的公转轨道平面存在一定的夹角，所以水星或金星相邻两次凌日的实际时间间隔均大于题干所给数据答案BD解析设水星、地球、金星公转周期分别为T水、T地和T金，水星两次凌日时间差为t水，金星两次凌日时间差为t金，由题意可知，1，1，解得T水88天，T金225天，所以地球公转周期大约是水星公转周期的4倍，大约是金星公转周期的1.6倍，A项错误，B项正确；由开普勒第三定律可知，解得3，C项错误；理论上发生凌日时，金星(或水星)、地球、太阳三者共线，如果金星(或水星)公转轨道与地球公转轨道存在一定夹角，此时并不能产生凌日现象，所以金星(或水星)相邻两次凌日的实际时间间隔应大于理论上的时间间隔，D项正确。122016武汉高三调研太空中存在一些离其它恒星很远的、由三颗星组成的三星系统，可忽略其它星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是直线三星系统三颗星始终在一条直线上；另一种是三角形三星系统三颗星位于等边三角形的三个顶点上。已知某直线三星系统A每颗星体的质量均为m，相邻两颗星中心间的距离都为R；某三角形三星系统B的每颗星体的质量恰好也均为m，且三星系统A外侧的两颗星作匀速圆周运动的周期和三星系统B每颗星作匀速圆周运动的周期相等。引力常量为G，则()A三星系统A外侧两颗星运动的线速度大小为v B三星系统A外侧两颗星运动的角速度大小为 C三星系统B的运动周期为T4RD三星系统B任意两颗星体中心间的距离为LR答案BCD解析在第一种形式下：三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行，如图所示。其中边上的一颗星受中央星和另一颗边上星的万有引力提供向心力。GGm解之得：v，T4R， ，故选项B正确，选项A错误；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行， 由万有引力定律和牛顿第二定律得：2cos30m2，由于两种系统的运动周期相同，即T4R ，故解得：LR，故C、D正确。第卷(非选择题，共62分)二、填空题(本题共2小题，共12分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答)132016佛冈一中二模(6分)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，g0表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，N表示人对秤的压力，则g0_，N_。答案g(3分)0(3分)解析忽略地球的自转，根据万有引力等于重力列出等式：宇宙飞船所在处，有：mg0G，在地球表面处：mgG，解得：g0g。宇宙飞船绕地心做匀速圆周运动，飞船舱内物体处于完全失重状态，即人只受重力，所以人对台秤的压力为0。142016延边州质检(6分)“神九”载人飞船与“天宫一号”成功对接及“蛟龙”号下潜突破7000米入选2012年中国十大科技进展新闻。若地球半径为R，把地球看做质量分布均匀的球体(质量分布均匀的球壳对球内任一质点的万有引力为零)。“蛟龙”号下潜深度为d，“天宫一号”轨道距离地面高度为h，“蛟龙”号所在处与“天宫一号”所在处的重力加速度之比为_。答案(6分)解析令地球的密度为，则在地球表面，重力和地球的万有引力大小相等，有：g，由于地球的质量为：MR3，所以重力加速度的表达式可写成：gGR。根据题意有，质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，固在深度为d的地球内部，受到地球的万有引力即为半径等于(Rd)的球体在其表面产生的万有引力，故深度为d处的重力加速度为：gG(Rd)，所以有：。根据万有引力提供向心力为：Gma，“天宫一号”的加速度为：a，所以有：，得：。三、计算题(本题共4小题，共50分。解答应写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)152016衡水中学周测(10分)在勇气号火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0，求它第二次落到火星表面时速度的大小，计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T，火星可视为半径为r0的均匀球体。解以g表示火星表面附近的重力加速度，M表示火星的质量，m表示火星的卫星的质量，m表示火星表面处某一物体的质量，由万有引力定律和牛顿第二定律，有Gmg(2分)Gm(2分)设v表示着陆器第二次落到火星表面时的速度，它的竖直分量为v1，水平分量仍为v0，有v2gh(2分)v(2分)由以上各式解得：v(2分)162016烟台测试(12分)一航天仪器在地面上重为F1，被宇航员带到月球表面上时重为F2。已知月球半径为R，引力常量为G，地球表面的重力加速度大小为g0，求：(1)月球的密度；(2)月球的第一宇宙速度和近月卫星(贴近月球表面)的周期。解(1)在地面上F1mg0(1分)在月球表面上F2(2分)月球的质量MR3(1分)解得月球密度(1分)(2)设月球的第一宇宙速度为v，近月卫星的周期为T，则F2(2分)F1mg0T(2分)解得v(1分)T2(2分)172017东北三省四市联考(14分)已知地球的半径为R，地球卫星A的圆轨道半径为2R，卫星B的