高考物理二轮复习 第1部分 专题突破篇 限时集训4 力与曲线运动2万有引力与航天

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。专题限时集训(四)力与曲线运动(二)万有引力与航天(建议用时：40分钟)一、选择题(本题共8小题，每小题6分在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1(2013江苏高考T1)火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知()A太阳位于木星运行轨道的中心B火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积C根据开普勒行星运动定律，火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行时，太阳位于椭圆的一个焦点上，选项A错误；行星绕太阳运行的轨道不同，周期不同，运行速度大小也不同，选项B错误；火星与木星运行的轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量，选项C正确；火星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，但这两个面积不相等，选项D错误22014年12月25日，“月球车玉兔”微博卖萌报道被评选为2014年最具影响力的科学传播事件并获“五维空间奖”若月球车在地球表面的重力为G1，在月球表面的重力为G2.已知地球半径为R1，月球半径为R2，地球表面处的重力加速度为g，则() 【导学号：25702019】A月球车在月球表面的质量为B地球的质量与月球的质量的比值为C月球表面处的重力加速度为D若月球车能绕地球和月球飞行，则月球车在地球表面飞行和在月球表面飞行的周期的比值为D月球车到达月球表面时，月球表面处的重力加速度不是g，选项A错误；设月球车的质量为m，则在地球表面mg，g，在月球表面mg2，g2，联立得，选项B错误；月球表面处的重力加速度为，选项C错误；月球车在地球表面飞行时，周期为T12，在月球表面飞行时，周期T22，选项D正确3.如图8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()图8A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速度B在P点，沿轨道1运行时，地球对人造卫星的引力大于人造卫星做圆周运动需要的向心力，即F引，沿轨道2运行时，地球对人造卫星的引力刚好能提供人造卫星做圆周运动的向心力，即F引，故v1v2，选项A错误；在P点，人造卫星在轨道1和轨道2运行时，地球对人造卫星的引力相同，由牛顿第二定律可知，人造卫星在P点的加速度相同，选项B正确；在轨道1的不同位置，地球对人造卫星引力大小不同，故加速度也不同，选项C错误；在轨道2上不同位置速度方向不同，故速度不同，选项D错误4(2016开封市5月质检)北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，该系统将由35颗卫星组成，卫星的轨道有三种：地球同步轨道、中地球轨道和倾斜轨道其中，同步轨道半径大约是中轨道半径的1.5倍，那么同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为()A.B.2C.DC同步轨道半径大约是中轨道半径的1.5倍，根据开普勒第三定律k得3，所以同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为，故选项C正确5. (2016商丘市三模)地质勘探发现某地区表面的重力加速度发生了较大的变化，怀疑地下有空腔区域进一步探测发现在地面P点的正下方有一球形空腔区域储藏有天然气，如图9所示假设该地区岩石均匀分布且密度为，天然气的密度远小于，可忽略不计如果没有该空腔，地球表面正常的重力加速度大小为g；由于空腔的存在，现测得P点处的重力加速度大小为kg(k1)已知引力常量为G，球形空腔的球心深度为d，则此球形空腔的体积是()图9A. B.C.DD如果将近地表的球形空腔填满密度为的岩石，则该地区重力加速度便回到正常值，因此，如果将空腔填满，地面质量为m的物体的重力为mg，没有填岩石时是kmg，故空腔填满后引起的引力为(1k)mg；由万有引力定律，有：(1k)mgG，解得：V，D对6利用探测器探测某行星，先让探测器贴近该行星表面飞行，测得探测器做圆周运动的周期为T1，然后调节探测器离行星表面的高度，当离行星表面高度为h时，探测器做圆周运动运行一周的时间为T2.已知引力常量为G，则下列判断正确的是 ()A可求出该行星的质量B可求出该行星的密度C可求出探测器贴近行星表面飞行时，行星对它的引力D可求出该行星的第一宇宙速度ABD由开普勒第三定律得，可求得行星的半径R，由Gm2R可求得行星的质量M，A正确；由可求得行星的密度，B正确；由FG可知，由于探测器的质量未知，无法求行星对探测器的引力，C错误；由Gm可求出该行星的第一宇宙速度，D正确7(2016贵阳二模)“天宫一号”目标飞行器与“神舟十号”飞船自动交会对接前的示意图如图10所示，圆形轨道为“天宫一号”运行轨道，圆形轨道为“神舟十号”运行轨道此后“神舟十号”要进行多次变轨，才能实现与“天宫一号”的交会对接，则()图10A“天宫一号”的运行速率小于“神舟十号”在轨道上的运行速率B“神舟十号”变轨后比变轨前高度增加，机械能减少C“神舟十号”可以通过减速而使轨道半径变大D“天宫一号”和“神舟十号”对接瞬间的向心加速度大小相等AD做圆周运动的天体，线速度大小v，因此轨道半径较大的“天宫一号”速率较小，A项正确；“神舟十号”由低轨道到高轨道运动需要消耗火箭燃料加速，由功能关系可知在高轨道上飞船机械能更大，B项错误；飞船在圆周轨道上减速时，万有引力大于所需要的向心力，飞船做近心运动，轨道半径减小，C项错误；在对接瞬间，“神舟十号”与“天宫一号”所受万有引力提供向心力，向心加速度相等，D项正确8(2016揭阳市二模)已知地球自转周期为T0，有一颗与同步卫星在同一轨道平面的低轨道卫星，自西向东绕地球运行，其运行半径为同步轨道半径的四分之一，该卫星两次在同一城市的正上方出现的时间间隔可能是()A. B.C.DCD设地球的质量为M，卫星的质量为m，运动周期为T，因为卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供，有：解得：T2.同步卫星的周期与地球自转周期相同，即为T0.已知该人造卫星的运行半径为同步卫星轨道半径的四分之一，所以该人造卫星与同步卫星的周期之比是：，解得：TT0.设卫星至少每隔t时间才在同一地点的正上方出现一次，根据圆周运动角速度与所转过的圆心角的关系t得：t2nt，解得t，当n1时t，n3时t，故A、B错误，C、D正确二、计算题(共2小题，32分)9(16分)2013年6月11日下午，神舟十号载人飞船进入近地点距地心为r1、远地点距地心为r2的椭圆轨道正常运行已知地球质量为M，引力常量为G，地球表面处的重力加速度为g，飞船在近地点的速度为v1，飞船的质量为m.若取距地球无穷远处为引力势能零点，则距地心为r、质量为m的物体的引力势能表达式为Ep，求：【导学号：25702020】(1)地球的半径；(2)飞船在远地点的速度【解析】(1)设地球表面有质量为m的物体，则Gmg解得地球的半径：R.(2)由于飞船在椭圆轨道上机械能守恒，所以飞船在近地点所具有的机械能即为飞船在椭圆轨道上运行时具有的机械能，则：EmvG飞船在椭圆轨道上运行，根据机械能守恒定律得：mvGmvG解得飞船在远地点的速度：v2.【答案】(1)(2)10(16分)(2016江西九江二模)利用万有引力定律可以测量天体的质量(1)测地球的质量英国物理学家卡文迪许，在实验室里巧妙地利用扭秤装置，比较精确地测量出了引力常量的数值，他把自己的实验说成是“称量地球的质量”已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G.若忽略地球自转的影响，求地球的质量(2)测“双星系统”的总质量所谓“双星系统”，是指在相互间引力的作用下，绕连线上某点O做匀速圆周运动的两个星球A和B，如图11所示已知A、B间距离为L，A、B绕O点运动的周期均为T，引力常量为G，求A、B的总质量(3)测月球的质量若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成“双星系统”已知月球的公转周期为T1，月球、地球球心间的距离为L1.你还可以利用(1)、(2)中提供的信息，求月球的质量图11【解析】(1)设地球的质量为M，地球表面某物体质量为m，忽略地球自转的影响mg解得M.(2)设A的质量为M1，A到O的距离为r1