高考物理 新题快递 专题05 万有引力与航天

专题05 万有引力与航天一选择题1.（2018广州一模）如图，已知现在地球的一颗同步通讯卫星信号最多覆盖地球赤道上的经度范围为。假设地球的自转周期变大，周期变大后的一颗地球同步通讯卫星信号最多覆盖的赤道经度范围为，则前后两次同步卫星的运行周期之比为A. B. C. D. 【参考答案】A2（2018广东湛江质检）.三颗相同的质量都是M的星球位于边长为L的等边三角形的三个顶点上。如果它们中的每一颗都在相互的引力作用下沿外接于等边三角形的圆轨道运行而保持等边三角形不变，下列说法正确的是A其中一个星球受到另外两个星球的万有引力的合力大小为B其中一个星球受到另外两个星球的万有引力的合力指向圆心O C它们运行的轨道半径为LD它们运行的速度大小为【参考答案】B 3（2018贵阳一模）如图所示，假设甲乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M1和M2（M1M2）的行星做匀速圆周运动，则下列说法正确的是A甲和乙的向心加速度相等B甲和乙运行的周期相等C甲的加速度比乙的小D甲的线速度比乙的大【名师解析】D 4（2018浙江名校联考）2016 年10月19 日3时31分，“神舟十一号”载人飞船与“天宫二号” 空间实验室成功实现自动交会对接，形成一个组合体，假设组合体在距离地面 393 千米高的轨道上绕地球做匀速圆周运动。航天员景海鹏、陈冬随后进人“天宫二号”空间实验室，两人在“天空二号”空间实验室中工作、生活了30 天，期间进行了多项科学实验和科普活动。下列说法中正确的是 （ ）A. 组合体绕地球做匀速圆周运动的向心加速度比同步卫星小B. 在“天宫二号”空间实验室中航天员可以借助重锤和羽毛演示轻重物体下落快慢相同的的实验C. 组合体绕地球做匀速圆周运动的速度一定小于7.9km/sD. 航天员在“ 天空二号”空间实验室中工作的 30 天里共经历了30次日出【名师解析】C【名师解析】由G=ma可得向心加速度a=。组合体在距离地面 393 千米高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，而同步卫星在约距离地面 3600 千米高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，所以组合体绕地球做匀速圆周运动的向心加速度比同步卫星大，选项A错误；在“天宫二号”空间实验室中，处于完全失重状态，不能做与重力相关的实验，所以航天员不可以借助重锤和羽毛演示轻重物体下落快慢相同的的实验，选项B错误；由于7.9km/s是环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，所以组合体绕地球做匀速圆周运动的速度一定小于7.9km/s，选项C正确；由于“天宫二号”空间实验室绕地球运行的周期约为1.5小时，每天都要经历16次日出，所以航天员在“ 天空二号”空间实验室中工作的 30 天里共经历了3016=480次日出，选项D错误。5（2018南宁高三摸底考试）中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导轨系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则()A卫星a的角速度小于c的角速度B卫星a的加速度大于b的加速度C卫星a的运行速度大于第一宇宙速度D卫星b的周期等于24 h【名师解析】AD【名师解析】根据万有引力等于向心力，由G= mr2可得角速度=，可知轨道半径r越大，角速度越小。由于a的轨道半径大于c的轨道半径，所以同步卫星a的角速度小于卫星c的角速度，选项A正确；由G=ma，可得向心加速度a=.。由于卫星a的轨道半径与卫星b的轨道半径相等，所以卫星a的向心加速度等于b的向心加速度，选项B错误；由G=m可得线速度与半径的关系：v=，轨道半径r越大，速率v越小。而第一宇宙速度为轨道半径等于地球半径是环绕地球运动的卫星速度，所以卫星a的运行速度一定小于第一宇宙速度，选项C错误；由G=mr()2，可得周期T=2，而卫星a的轨道半径与卫星b的轨道半径相等，所以卫星b的周期等于同步卫星的运行周期，即等于地球自转周期24h，选项D正确。6.（2018洛阳一模）假设将来一艘飞船靠近火星时，经历如图所示的变轨过程，则下列说法正确的是( )A飞船在轨道上运动到P点的速度小于在轨道上运动到P点的速度B若轨道贴近火星表面，测出飞船在轨道上运动的周期，就可以推知火星的密度C飞船在轨道上运动到P点时的加速度大于飞船在轨道上运动到P点时的加速度D飞船在轨道上运动时的周期小于在轨道上运动时的周期【名师解析】B7（2018江苏淮安宿迁质检）2017年4月,我国第一艘货运飞船天舟一号顺利升空，随后与天宫二号交会对接假设天舟一号从B点发射经过椭圆轨道运动到天宫二号的圆轨道上完成交会，如图所示已知天宫二号的轨道半径为r，天舟一号沿椭圆轨道运动的周期为T，A、B两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点，地球半径为R，引力常量为G则 A天宫二号的运行速度小于7.9km/sB天舟一号的发射速度大于11.2km/sC根据题中信息可以求出地球的质量D天舟一号在A点的速度大于天宫二号的运行速度【参考答案】AC8.（2018开封质检）已知地球质量为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍。若在月球和地球表面同样高度处，以不同的初速度v月、v地水平抛出物体，若让抛出点与落地点间距离相等，则约为A49 B23 C32 D 94【名师解析】A【名师解析】根据在星球表面，万有引力等于重力，G=mg，解得=42=。根据平抛运动规律，x=vt，h=gt2，联立解得：=，选项A正确。9（2018成都一诊）2016年8月16日，我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，该卫星的发射将使我国在国际上率先实现高速量子通信，初步构建量子通信网络。“墨子号”卫星的质量为m（约64okg），运行在高度为h（约500km）的极地轨道上，假定该卫星的轨道是圆，地球表面的重力加速度为g，地球半径为R。则关于运行在轨道上的该卫星，下列说法正确的是A运行的速度大小为B运行的向心加速度大小为gC运行的周期为2D运行的动能为【名师解析】D10.(2018洛阳联考)万有引力定律能够很好地将天体运行规律与地球上物体运动规律具有的内在一致性统一起来。用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M，万有引力常量为G。将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体。下列选项中说法正确的是()A在北极地面称量时，弹簧秤读数为F0GB在赤道地面称量时，弹簧秤读数为F1GC在北极上空高出地面h处称量时，弹簧秤读数为F2GD在赤道上空高出地面h处称量时，弹簧秤读数为F3G【名师解析】AC二计算题1.（2018北京西城期末）我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，经过一系列过程，在离月球表面高为h处悬停，即相对于月球静止。关闭发动机后，探测器自由下落，落到月球表面时的速度大小为v，已知万有引力常量为G，月球半径为R，h R，忽略月球自转。求：（1）月球表面的重力加速度g0；（2）月球的质量M；（3）假如你站在月球表面，将某小球水平抛出，你会发现，抛出时的速度越大，小球落回到月球表面的落点就越远。所以，可以设想，如果速度足够大，小球就不再落回月球表面，它将绕月球做半径为R的匀速圆周运动，成为月球的卫星。则这个抛出速度v1至少为多大？【名师解析】（1）根据自由落体运动规律 （2分）解得重力加速度 （1分）（2）在月球表面，设探测器的质量为m万有引力等于重力 （2分）解得月球质量 （1分）（3）设小球质量为m，抛出时的速度v1即为小球做圆周运动的环绕速度万有引力提供向心力 （2分）解得小球速度至少为 （1分）2.（2018北京通州摸底）神舟十一号飞船在太空中绕地球做匀速圆周运动。已知神舟十一号飞船的质量为m，线速度大小为v，地球的质量为M，地球的半径为R，万