鲁科版物理第5章万有引力定定律及应用(详细解析).doc

1下列关于“地心说”和“日心说”的说法中，正确的是()A“地心说”的参照系是太阳B“日心说”的参照系是太阳C“地心说”和“日心说”只是参照系不同，两者具有等同的价值D“日心说”是由开普勒提出来的解析：选B.地心说的参照系是地球，所以A错，日心说的参照系是太阳，B正确两个学说的意义不同，C错“日心说”是哥白尼提出来的，D错2发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图538这样选址的优点是，在赤道附近()图538A地球的引力较大B地球自转线速度较大C重力加速度较大D地球自转角速度较大解析：选B.由于发射卫星需要将卫星以一定的速度送入运行轨道，在靠进赤道处的地面上物体的线速度最大，发射时比较节能，因此是利用了该处线速度较大，B正确，A、C、D错误3假如你有幸成为我国第一位登上月球的宇航员，你在月球上不能观察到的现象是()A月球上不能使用电风扇、降落伞及风筝B月球上能轻易把100 kg的重物举过头顶C利用降落伞从环月轨道舱降落到月球表面D月球车不需要防腐、防锈处理解析：选C.由于月球表面上没有空气，电风扇、风筝、降落伞无法使用，月球车也不会被氧化，不需要防腐、防锈，故A、D选项正确，C选项错误；由于月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的，人在月球上会轻易将100 kg的重物举起，故B项正确4宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上空间站，可采取的最佳方法是()A飞船加速直到追上空间站，完成对接B飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接C飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接D无论飞船如何采取何种措施，均不能与空间站对接解析：选B.宇宙飞船做圆周运动的向心力是地球对其施加的万有引力由牛顿第二定律，有m，得v，想追上同轨道上的空间站，直接加速会导致飞船轨道半径增大，无法对接，故A错若飞船先减速，它的轨道半径会减小，但速度增大了，故在低轨道上飞船可接近或超过空间站，如图所示当飞船运动到合适的位置后再加速，则其轨道半径增大，同时速度减小，当刚好运动到空间站所在轨道时停止加速，则飞船的速度刚好等于空间站的速度，可完成对接，B正确；若飞船先加速到一个较高轨道，其速度小于空间站速度，此时空间站比飞船运动得快，当二者相对运动一周后，使飞船减速，其轨道半径减小又使飞船速度增大，仍可追上空间站，但这种方法易造成飞船与空间站碰撞，不是最好的办法综上所述，应选B.5在天体运动中，将两颗彼此距离较近且相互绕行的行星称为双星，由于两星间的引力而使它们之间距离L保持不变，如果两个行星的质量分别为M1和M2，则它们的角速度多大？(已知万有引力常量为G)解析：如图所示，由于两者的引力而使其间距离不变，M1和M2相当于一个用轻杆连接的整体，以相同的角速度运转，其连线上某点保持相对静止，这一点就是它们的质心设该点到M1的距离为x，则：对于M1：GM12x对于M2：GM22(Lx)联立解出： .答案： 一、单项选择题1数年来大家普遍认为太阳系有九大行星，但随着一颗比冥王星更大，更远的天体“齐娜”的发现，使得对冥王星大行星地位的争论愈演愈烈，为此2006年8月24日国际天文学第26届联合会，投票通过了新的行星的定义，冥王星被排除在行星行列之外，将其列入“矮行星”关于“齐娜”与冥王星的下列论述，不正确的是()A“齐娜”绕太阳公转的周期比冥王星大B“齐娜”绕太阳公转的速度比冥王星大C“齐娜”绕太阳公转的加速度比冥王星小D“齐娜”绕太阳公转的角速度比冥王星小解析：选B.由万有引力定律和牛顿第二定律得：mamm2rm2rT2 ，v，a，因为“齐娜”是比冥王星更远的天体，故r越大，T越大，a，v，越小，A、C、D正确，B错误2(2011年高考大纲全国卷)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比()A卫星动能增大，引力势能减小B卫星动能增大，引力势能增大C卫星动能减小，引力势能减小D卫星动能减小，引力势能增大解析：选D.周期变长，表明轨道半径变大，速度减小，动能减小，引力做负功故引力势能增大选D.3如图539所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星，卫星a和卫星b的质量相等且小于卫星c的质量，则下列说法错误的是()图539A卫星b所需向心力最小B卫星b、c的周期相等且大于卫星a的周期C卫星b、c的向心加速度大小相等，且大于卫星a的向心加速度D卫星b、c的线速度大小相等，且小于卫星a的线速度解析：选C.卫星b受的万有引力最小，所以A正确由Gmr，得T2 ，易看出B正确由Gma，得a，得C错误由G，得v ，得D正确4(2010年高考重庆卷)月球与地球质量之比约为180.有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，它们都围绕月地连线上某点O做匀速圆周运动据此观点，可知月球与地球绕O点运动的线速度大小之比约为()A16400 B180C801 D64001解析：选C.双星系统中的向心力大小相等，角速度相同据此可得Mm，M2r1m2r2，联立得，故C项正确5(2010年高考山东卷改编)1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2384 km，则()图5310A卫星在M点的势能大于在N点的势能B卫星在M点的角速度小于在N点的角速度C卫星在M点的加速度大于在N点的加速度D卫星在N点的速度大于7.9 km/s解析：选C.卫星在M点受到的万有引力大于在N点受到的万有引力，所以卫星在M点的加速度大于在N点的加速度，C正确；卫星离地面越高，线速度越小，角速度越小，重力势能越大，所以A错误，B错误；卫星的第一宇宙速度是7.9 km/s，是最大的环绕速度，所以D错误6如图5311是“嫦娥一号”奔月示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，下列说法正确的是()图5311A发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关C卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D在绕月轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力解析：选C.由于发射过程中多次变轨，在开始发射时其发射速度必须比第一宇宙速度大，不需要达到第三宇宙速度，选项A错误在绕月轨道上，根据FGmr可知卫星的周期与卫星的质量无关，选项B错误，选项C正确由于绕月球运动，地球对卫星的引力较小，故选项D错误7发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点轨道2、3相切于P点(如图5312)，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是()图5312A卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度解析：选D.由v ， 知r越大，v、越小，故卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，故A错误；卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度，故B错误；卫星受到的引力就是它的合力，无论在哪个轨道上运行，卫星在同一点受到的万有引力是相等的，所以卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度；卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，故C错误，D正确图53138“嫦娥一号”探月卫星发动机关闭，轨道控制结束，卫星进入地月转移轨道图5313中MN之间的一段曲线表示转移轨道的一部分，P是轨道上的一点，直线AB过P点且和两边轨道相切则下列说法不正确的是()A卫星在此段轨道上，动能一直减小B卫星经过P点时动能最小C卫星经过P点时速度方向由P向BD卫星经过P点时加速度为零解析：选A.因为P点为地月转移轨道的切点，卫星在该点受地球和月球引力的合力为零，加速度为零，且运动方向沿曲线的切线方向，C、D正确；从M经P到N的过程，卫星先克服指向地球的合力做功，经P点后，指向月球的合力做正功，B对，A错9据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形工作轨道距月球表面分别约为200 km和100 km，运行速率分别为v1和v2.那么，v1和v2的比值为(月球半径取1700 km)()A. B.C. D.解析：选C.根据卫星运动的向心力由万有引力提供，有Gm，那么卫星的线速度跟其轨道半径的平方根成反比，则有，C正确10我国自行研制发射的“风云一号”、“风云二号”气象卫星的飞行轨道是不同的，“风云一号”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为T112 h；“风云二号”是同步卫星，其轨道平面就是赤道平面，周期为T224 h；两颗卫星相比()A“风云一号”离地面较高B“风云一号”每个时刻可观察到的地球表面范围较大C“风云一号”线速度较大D若某时刻“风云一号”和“风云二号”正好同时在赤道上某个小岛的上空，那么再过12小时，它们又将同时到达该小岛的上空解析：选C.因T1T2，由T可得r1r2，A错；由于“风云一号”的轨道半径小，所以每一时刻可观察到地球表面的范围较小，B错；由v可得r1v2，C正确；由于T112 h，T224 h，则需再经过24 h才能再次同时到达该小岛的上空，D错二、非选择题图531411(2010年高考大纲全国卷)如图5314所示，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间距离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧引力常数为G.(1)求两星球做圆周运动的周期(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为T2.已知地球和月球的质量分别为5.981024 kg和7.351022 kg.求T2和T1两者平方之比(结果保留3位小数)解析：(1)A和B绕O做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力，则A和B的向心力相等且A、B和O始终共线，说明A和B有相同的角速度和周期因此有：m2rM2R，rRL，联立解得R L，r L对A星根据牛顿第二定律和万有引力定律得：m2L解得：T2 (2)将地月看成双星，由第一问所求有：T12 将月球看做绕地心做圆周运动，根据牛顿第二定律和万有引力定律得m2L解得T22 所以两种周期的平方比值为21.01.答案：(1)2 (2)1.0112(2011年襄樊高一检测)要发射一颗人造地球卫星，使它在半径为r2的预定轨道上绕地球做匀速圆周运动，为此先将卫星发射到半径为