2017届高三物理第07期好题速递分项解析汇编专题06万有引力定律含解析.docx

专题06 万有引力定律一、选择题1.【广西桂林市、崇左市2017届高三联合调研考试理综试卷】2016年10月19日，“神舟十一号”飞船与“天宫二号”目标飞行器自动交会对接成功。 对接时离地面的高度h1，比2013年6月13日“神舟十号”与“天官一号”对接时离地面的高度h2略大，对接后均视为匀速圆周运动。已知地球半径为R，同步卫星的轨道半径r=6.6R h2 R/16，由题可知A. “天宫一号”比“天宫二号”的机械能小B. “天官一号”与“天宫二号”的运行速度之比为C. “天官一号”与“天宫二号”的向心加速度之比为D. “天宫一号”的运行周期约为4小时【答案】C 2.【石家庄市2017届高三复习教学质量检测（二）】2016年10月19日凌晨，神舟十一号载人飞船与天官二号对接成功。两者对接后一起绕 地球运行的轨道可视为圆轨道，运行周期为T，已知地球半径为R，对接体距地面的高度为kR，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G。下列说法正确的是 A. 对接前，飞船通过自身减速使轨道半径变大靠近天官二号实现对接B. 对接后，飞船的线速度大小为C. 对接后，飞船的加速度大小为D. 地球的密度为【答案】C点睛：根据万有引力等于重力，万有引力提供向心力，得出对接成功后的加速度根据万有引力提供向心力，结合轨道半径和周期求出地球的质量，结合密度公式求出地球密度。3.【山东省泰安市2017届高三第一轮复习质量检测】我国计划在2017年发射“嫦娥四号”，它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地貌、资源等方面的信 息，完善月球档案资料。已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，引力常量 为G，嫦娥四号离月球中心的距离为r，绕月周期为T。根据以上信息可求出A. “嫦娥四号”绕月运行的速度B. “嫦娥四号”绕月运行的速度为C. 月球的平均密度为D. 月球的平均密度为【答案】BD【解析】月球表面任意一物体重力等于万有引力： ，则有GMR2 g，“嫦娥四号”绕月运行时，万有引力提供向心力：，解得：，联立解得，故A错误，B正确； “嫦娥四号”绕月运行时，根据万有引力提供向心力有：，解得：，月球的平均密度为：，故C错误，D正确；所以BD正确，AC错误。点睛：本题主要考查了万有引力定律的应用，注意月球表面重力等于万有引力，绕月卫星的向心力由万有引力提供，据此列式分析即可解题。4.江苏省泰州中学2017届高三下学期期初考试】2015年9月20日，我国利用一枚运载火箭成功将20颗微小卫星送入离地面髙度约为520 km的轨道，若将微小卫星的运行轨道视为圆轨道，则与地球同步卫星相比，微小卫星的A. 周期大 B. 角速度大 C. 线速度小 D. 向心加速度小【答案】B点睛：在万有引力这一块，设计的公式和物理量非常多，在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算。5.【2017年安徽省“江南十校”高三联考】据报道，2016年10月23日7时31分，随天宫二号空间实验室（轨道舱）发射人轨的伴随卫星成功释放。伴随卫星重约47千克，尺寸相当于一台打印机大小。释放后伴随卫星将通过多次轨道控制，伴星逐步接近轨道舱，最终达到仅在地球引力作用下对轨道舱的伴随飞行目标。之后对天宫二号四周表面进行观察和拍照以及开展其他一系列试验，进一步拓展空间应用。根据上述信息及所学知识可知A. 轨道控制阶段同一轨道上落后的伴星需点火加速才能追上前方的天宫二号B. 轨道控制阶段同一轨道上落后的伴星需经历先减速再加速过程才能追上前方的天宫二号C. 伴随飞行的伴星和天富二号绕地球做椭圆轨道运行时具有相同的半长轴D. 由于伴星和天宫二号的轨道不重合，故他们绕地运行的周期不同【答案】BC 6.【2017年南平市普通高中毕业班适应性检测】我国“神舟”十一号飞船于2016年10月17日发射成功。飞船先沿椭圆轨道运行，在接近400 km高空Q处与“天宫”二号完成对接，对接后组合体在轨道上做匀速圆周运动，两名宇航员在空间实验室生活、工作了30天。飞船于11月17日与“天宫”二号成功实施分离，并于11月18日顺利返回着陆场。下列说法中正确的是A. 飞船变轨前后的机械能守恒B. 对接后组合体在轨道上运行的速度大于第一宇宙速度C. 飞船在轨道上运行的周期大于组合体在轨道上运行的周期D. 飞船在轨道上运行时经P点的速度大于组合体在轨道上运行的速度【答案】D【解析】每次变轨都需要发动机对飞船做功，故飞船机械能不守恒，故A错误；组合体在轨道上做匀速圆周运动，万有引力提供向心力：，解得：，当轨道半径r越大速度越小，当轨道半径等于地球半径时的速度为第一宇宙速度，所以组合体的运行速度要小于第一宇宙速度，故B错误；根据万有引力提供向心力有：，解得： ，可知轨道半径r越大周期越大，所以飞船在轨道上运行的周期小于组合体在轨道上运行的周期，故C错误；万有引力提供向心力：，解得：，可知轨道1经过P点的速度大于做圆周运动经过P点的速度，圆周运动经过P点的速度大于轨道2的速度，故D正确。所以D正确，ABC错误。7.【2017年宁德市普通高中毕业班第一次质量检查】科学家预测在银河系里可能有一个“与地球相近似”的行星这个行星存在孕育生命的可能性，若质量可视为均匀分布的球形“与地球相近似”的行星的密度为，半径为R，自转周期为T0，万有引力常量为G，则A. 该“与地球相近似”的行星的同步卫星的运行速率为B. 该“与地球相近似”的行星的同步卫星的轨道半径为C. 该“与地球相近似”的行星表面重力加速度在两极的大小为D. 该“与地球相近似”的行星的卫星在星球表面附近做圆周运动的速率为【答案】CD点睛：卫星绕行星做匀速圆周运动的物理模型，关键是抓住两条核心规律：一是万有引力等于向心力，二是重力等于万有引力，另外要注意同步卫星的特点：定周期、定轨道、定高度。8.【福建省厦门市2017届高中毕业生3月第一次质量检测】据科技日报报道，2020年前我国将发射8颗绕地球做匀速圆周运动的海洋系列卫星：包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星，以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛等岛屿附近海域的监测。已知海陆雷达卫星轨道半径是海洋动力环境卫星轨道半径的n倍，则A. 海陆雷达卫星线速度是海洋动力环境卫星线速度的倍B. 海陆雷达卫星线速度是海洋动力环境卫星线速度的倍C. 在相同的时间内，海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星各自到地球球心的连线扫过的面积相等D. 在相同的时间内，海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星各自到地球球心的连线扫过的面积之比为：1【答案】D 9.【2017年3月湖北省七市（州）教科研协作体高三联合】“嫦娥三号”携带“玉兔号”月球车首次实现月球软着陆和月面巡视勘察，并开展月表形貌与地质构造调查等科学探测。“玉兔号”在地球表面的重力为G1，在月球表面的重力为G2；地球与月球均视为球体，其半径分别为R1、R2；地球表面重力加速度为g。则：（ ）A. 月球表面的重力加速度为B. 地球与月球的质量之比为C. 月球与地球的第一宇宙速度之比为D. “嫦娥三号”环绕月球表面做匀速圆周运动的周期为【答案】D【解析】“玉兔号”的质量为，所以月球表面的重力加速度为，所以A错误；根据黄金公式，可得，所以B错误；第一宇宙速度，所以月球与地球的第一宇宙速度之比为，所以C错误；根据万有引力，“嫦娥三号”环绕月球表面做匀速圆周运动，所以轨道半径等于月球半径R2，代入可求周期，所以D正确。10.【湖南省邵阳市2017届高三第二次大联考】2017年1月5日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将通信技术试验卫星发射升空。若该卫星在发射过程中质量保持不变，则在该卫星发射升空远离地球的过程中，其所受地球的万有引力F及重力势能Ep的变化情况分别为A. F变大B. F变小C. Ep变大D. Ep变小【答案】BC【解析】根据万有引力公式，远离地球过程中，与地球间的距离在增大，故F减小，上升过程中需要克服引力做功，故重力势能增大，故BC正确。11.【吉林省普通高中2017届高三毕业第三次调研】地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为al，地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，向心加速度为a2。已知万有引力常量为G，地球半径为R，地球赤道表面的重力加速度为g。下列说法正确的是A. 地球质量 B. 地球质量C. al、a2、g的关系是ga2a1 D. 加速度之比【答案】C 12.【吉林省延边州2017届高三下学期复习质量检测】 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，下列说法正确的是 A. 飞行器轨道半径越大，周期越长B. 飞行器轨道半径越大，速度越大C. 若测得飞行器绕星球转动的周期和张角，可得到星球的平均密度D. 若测得飞行器绕星球转动的周期及其轨道半径，可得到星球的平均密度【答案】AC【解析】根据开普勒第三定律 ，可知飞行器的轨道半径越大，飞行器的周期越长故A正确；根据卫星的速度公式 ，可知飞行器的轨道半径越大，速度越小，故B错误；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： 由几何关系有： 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故C正确；由可得： ，可知若测得周期和轨道半径，可得到星球的质量，但星球的半径R未知，不能求出星球的平均密度故D错误故选AC.13.【江苏省苏锡常镇四市2017届高三教学情况调研】2016年8月欧洲南方天文台宣布：在离地球最近的恒星“比邻星”周围发现了一颗位于宜居带内的行星，并将其命名为“比邻星b”，这是一颗可能孕育生命的系外行星。据相关资料表明：“比邻星b”的质量约为地球的1.3倍，直径约为地球的2.2倍，绕“比邻星”公转周期约为11.2天，与“比邻星”的距离约为日地距离的5%，若不考虑星球的自转效应，则A. “比邻星”的质量大于太阳质量B. “比邻星”的质量小于太阳质量C. “比邻星b”表面的重力加速度大于地球表面的D. “比邻星b”表面的重力加速度小于地球表面的【答案】BD 14.【江西省九校2017届高三联考】我国的“神舟十一号”载人航天飞船于2016年10月17日发射升空，入轨两天后，与“天宫二号”进行对接，假定对接前，“天宫二号”在图所示的轨道3上绕地球做匀速圆周运动，而“神舟十一号”在图中轨道1上的P点瞬间改变其速度大小，使其运行的轨道变为椭圆轨道2，并在椭圆轨道2与轨道3的切点与“天宫二号”进行对接，图中P、Q、K三点位于同一直线上，则（ ）A. “神舟十一号”在P点轨道1的加速度大于轨道2的加速度B. 如果“天宫二号”位于K点时“神舟十一号”在P点处变速，则两者第一次到达Q点即可对接C. “神舟十一号”沿椭圆轨道2从P点飞向Q点过程中机械能不断增大D. 为了使对接时两者的速度相同，“神舟十一号”到达Q点时应稍微加速【答案】D点睛：卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，卫星变轨时要改变其速度，分析清楚图示情景，然后应用万有引力公式与牛顿第二定律分析答题15.【内蒙古包头市2017届高三下学期第一次模拟考试】2016年10月17日7时30分神舟十一号飞船发射升空。成功人轨后，经过5次远距离导引控制之后，飞船到达天官二号后下方52公里左右的位置（如图所示），两个航天器建立空空通信，转入到自主控制段。10月19日凌晨，神舟十一号飞船与天官二号自动交会对接成功，开始在太空中的连体飞行。与前几次交会对接任务不同，此次交会对接轨道和返回轨道高度比之前增加了50公里，距地面高度为393公里。下列说法正确的是A. 神舟十一号飞船从图示状态下要与天官二号对接，应采取加速措施B. 在图示状态时，天宫二号的向心加速度大于神舟十一号的向心加速度C. 在图示状态时，天宫二号做匀速圆周运动的周期小于神舟十一号的周期D. 天官二号和神舟十一号组合体绕地球做匀速圆周运动的速度大于7. 9km/s【答案】A 16.【山东省济宁市2017届高三第一次模拟（3月）】假设地球为质量均匀分布的球体。已知地球表面的重力加速度在两极处的大小为g0、在赤道处的大小为g，地球半径为R，则地球自转的周期T为A. B. C. D. 【答案】B【解析】在两极处物体不随地球自转，所以；在赤道处物体随地球自转，可得，联立解得 ，所以B正确；A、C、D错误。 17.【山东省日照市2017届高三下学期第一次模拟考试】2016年11月24日，我国成功发射了天链一号04星。天链一号04星是我国发射的第4颗地球同步卫星，它与天链一号02星、03星实现组网运行，为我国神舟飞船、空间实验室天宫二号提供数据中继与测控服务。如图，1是天宫二号绕地球稳定运行的轨道，2是天链一号绕地球稳定运行的轨道。下列说法正确的是A. 天链一号04星的最小发射速度是11.2kmsB. 天链一号04星的运行速度小于天宫二号的运行速度C. 为了便于测控，天链一号04星相对于地面静止于北京飞控中心的正上方D. 由于技术进步，天链一号04星的运行速度可能大于天链一号02星的运行速度【答案】B 18.【山东省枣庄市2017届高三下学期第一次模拟考试】 2016年12月17日是我国发射“悟空”探测卫星二周年纪念日，一年来的观测使人类对暗物质的研究又进了一步。宇宙空间中两颗质量相等的星球绕其连线中心转动时，理论计算的周期与实际观测周期不符，且；因此，科学家认为，在两星球之间存在暗物质。假设以两星球球心连线为直径的球体空间中均匀分布着暗物质，两星球的质量均为m；那么，暗物质质量为A. B. C. D. 【答案】A【解析】设两星球间距为L,则根据万有引力定律：；若有暗物质，因均匀分布，故可认为集中在两星连线中点，根据万有引力定律：；其中 ，联立解得： ，故选A.19.【山西省2017届高三3月高考考前适应性测试】 2016年12月28日中午，我国首颗中学生科普卫星在太原卫星发射中心发射升空。，这颗被命名为“八一少年行”的小卫星计划在轨运行时间将不少于180天。卫星长约12厘米，宽约11厘米，高约27厘米，入轨后可执行对地拍摄、无线电通汛、对地传输文件以及快速离轨试验等任务。假设根据实验需要将卫星由距地面高280km的圆轨道I调整进入距地面高330km的圆轨道，以下判断正确的是A. 卫星在轨道I上运行的速度小于7.9km/sB. 为实现这种变轨，卫星需要向前喷气，减小其速度即可C. 卫星在轨道上比在轨道I上运行的向心加速度大，周期小D. 忽略卫星质量的变化，卫星在轨道上比在轨道I上动能小，引力势能大【答案】AD【点睛】本题关键明确卫星在圆轨道运行时，万有引力提供向心力，卫星的运动过程中只有重力做功，机械能守恒20.【山西省太原市2017届高三模拟考试】 行星冲日”是指地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，切三者排成一条直线的天文现象。冲日是观测处行星的最佳时机，2016年出现了五大外行星全部冲日的现象。设某地外行星运动轨道与地球在同一平面内，并与地球绕行方向相同，且每隔时间t发生一次冲日现象。已知地球公转的轨道半径为R，公转周期为T，则该地外行星的公转轨道半径是A. B. C. D. 【答案】B【解析】设地外行星的公转的周期是T0，轨道半径为r，由题意知：，对该地外行星：，联立解得 ，所以B正确；A、B、C错误。21.【四川省广元市2017届高三第二次高考适应性统考】 “超级地球”是指围绕恒星公转的类地行星科学家们发现有3颗不同质量的“超级地球”环绕一颗体积比太阳略小的恒星公转，公转周期分别为4天、10天和20天根据上述信息可以计算A. 3颗“超级地球”运动的线速度之比B. 3颗“超级地球”所受的引力之比C. 3颗“超级地球”运动的向心加速度之比D. 该恒星的质量【答案】AC 22.【天一大联考 20162017学年高中毕业班阶段性测试】某行星周围存在着环状物质，为了测定环状物质是行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，某天文学家对其做了精确的观测，发现环状物质绕行星中心的运行速度与到行星中心的距离r的关系如图所示。已知行星除环状物外的半径为R，环状物质的宽度为d,引力常量为G。则以下说法正确的是A. 环状物质是该行星的组成部分B. 行星表面的重力加速度C. 该行星除去环状物质部分后的质量D. 该行星的自转周期【答案】AD 23.【湖北省八校2017届高三下学期第二次联考】1772年，法籍意大利数学家拉格朗日在论文三体问题指出：两个质量相差悬殊的天体（如太阳和地球）所在同一平面上有5个特殊点，如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人们称为拉格朗日点若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动若发射一颗卫星定位于拉格朗日L2点，下列说法正确的是A. 该卫星绕太阳运动周期和地球自转周期相等B. 该卫星在L2点处于平衡状态C. 该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度D. 该卫星在L2处所受太阳和地球引力的合力比在L1处大【答案】CD 24.【江苏省联盟大联考2017届高三2月联考】已知质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可克表示为，其中G为引力常量，M为地球质量。M为地球质量。先从地面赤道某处发射一质量的卫星至离地球表面h高处的轨道上，使其绕地球做匀速圆周运动，则至少需对卫星做功（忽略地球自转影响，地球半径设为R）A. B. C. D. 【答案】A【解析】：根据万有引力提供向心力：，所以卫星的动能：，从地面发射到离地面高h处，引力势能的增加为：，根据能量守恒，所有至少需对卫星做功，所以A正确；B、C、D错误。25.【江西省重点中学盟校2017届高三第一次联考】 2016年9月25日，北京航天飞行控制中心成功进行两次轨道控制，将天宫二号调整至距地面393公里的轨道上，使其正式进入交会对接准备阶段.10月19日3时31分，神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功.如果对接后整体可看成绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是A. 运行速度大于第一宇宙速度B. 属于完全失重状态，加速度为0C. 属于完全失重状态，加速度不为0，但小于地表重力加速度D. 属于完全失重状态，加速度不为0，但小于赤道上物体的向心加速度【答案】C点睛：解决卫星运行规律问题的核心原理是万有引力提供向心力，通过选择不同的向心力公式，来研究不同的物理量与轨道半径的关系，同时理解何时做离心运动，近心运动，及圆周运动的条件26.【广东省深圳市2017届高三2月第一次调研】人造卫星a的圆形轨道离地面高度为h，地球同步卫星b离地面高度为H，hH，两卫星共面且旋转方向相同某时刻卫星a恰好出现在赤道上某建筑物c的正上方，设地球赤道半径为R，地面重力加速度为g，则A. a、b线速度大小之比为B. a、c角速度之比为C. b、c向心加速度大小之比D. a下一次通过c正上方所需时间等于【答案】C【解析】试题分析：人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，根据牛顿运动定律求解卫星的角速度卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于时，卫星再次出现在建筑物上空绕地球运行的卫星，地球对卫星的万有引力提供向心力，设卫星的线速度为v，则：，所以，可知a、b线速度大小之比为故A错误；设卫星的角速度为，得，所以：，又由于同步卫星b的角速度与c的角速度相同，所以，故B错误；同步卫星b的角速度与c的角速度相同，根据：可得：，故C正确；设经过时间t卫星a再次通过建筑物c上方，根据几何关系有：，又，联立解得：，故D错误27.【广西桂林市、崇左市2017届高三联合调研考试】2016年10月19日，“神舟十一号”飞船与“天宫二号”目标飞行器自动交会对接成功。 对接时离地面的高度h1，比2013年6月13日“神舟十号”与“天官一号”对接时离地面的高度h2略大，对接后均视为匀速圆周运动。已知地球半径为R，同步卫星的轨道半径r=6.6R h2 R/16，由题可知A. “天宫一号”比“天宫二号”的机械能小B. “天官一号”与“天宫二号”的运行速度之比为C. “天官一号”与“天宫二号”的向心加速度之比为D. “天宫一号”的运行周期约为4小时【答案】C 28.【湖北省黄冈市2017届高三3月份质量检测】卫星发射进入预定轨道往往需要进行多次轨道调整.如图所示，某次发射任务中先将卫星送至近地轨道，然后再控制卫星进入椭圆轨道图中O点为地心，A点是近地轨道和椭圆轨道的交点，远地点B离地面高度为6R(R为地球半径)设卫星在近地轨道运动的周期为T，下列对卫星在椭圆轨道上运动的分析，其中正确的是A. 控制卫星从图中低轨道进入椭圆轨道需要使卫星减速B. 卫星通过A点时的速度是通过B点时速度的6倍C. 卫星通过A点时的加速度是通过B点时加速度的6倍D. 卫星从A点经4T的时间刚好能到达B点【答案】D 点睛：此题主要是对开普勒行星运动定律的考查；关键要掌握第二和第三定律；注意绕同一个中心天体做圆周或椭圆周运动的卫星的是定值. 29.【湖南省衡阳市2017届高三第一次联考】据报道，2020年前我国将发射8颗海洋系列卫星，包括4颗海洋水色卫星，2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星，以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛全部岛屿附近海域的监测设海陆雷达卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径是海洋动力环境卫星的n倍，下列说法正确的是 A在相同时间内，海陆雷达卫星到地心的连线扫过的面积与海洋动力环境卫星到地心的连线扫过的面积相等 B在相同时间内，海陆雷达卫星到地心的连线扫过的面积与海洋动力环境卫星到地心的连线扫过的面积之比为:l C海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星线速度之比为:l D海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星向心加速度之比为 n2:1【答案】B【解析】30.【江苏省宜兴市2017届高三下学期期初考试