山西专版2020版高考物理二轮复习第一篇选择题热点万有引力定律和天体运动精练含解析.docx

教学资料范本山西专版2020版高考物理二轮复习第一篇选择题热点万有引力定律和天体运动精练含解析编 辑：_时 间：_热点5万有引力定律和天体运动热考题型天体运动问题是牛顿运动定律、匀速圆周运动规律、万有引力定律等在现代科学技术中的综合应用。由于天体运动问题贴近科技前沿,且蕴含丰富的物理知识,故以此为背景的高考题情境新、综合性强,对考生的理解能力、分析综合能力、信息挖掘能力、空间想象能力等有较高的要求,因此成为高考的热点。高考中考查题型一般为选择题。题型一天体质量或密度的计算1.如图所示,人造卫星P(可看做质点)绕地球做匀速圆周运动。在卫星运动轨道平面内,过卫星P作地球的两条切线,两条切线的夹角为,设卫星P绕地球运动的周期为T,线速度为v,引力常量为G。下列说法正确的是()A.越大,T越大B.越小,v越大C.若测得T和,则地球的平均密度为=D.若测得T和,则地球的平均密度为=答案D地球半径不变,夹角越大,卫星的轨道半径越小,则T就越小,A错误;夹角越小,卫星的轨道半径越大,v就越小,B错误;若测得T和,由万有引力提供向心力,有G=mr,求得地球的质量M=,地球的体积V=R3,由几何关系得=sin,联立解得=,C项错误,D项正确。题型二卫星运行中运动参数的分析2.马来西亚航空公司MH370航班起飞后与地面失去联系,机上有154名中国人。我国在事故发生后启动应急机制,紧急调动海洋、风云、高分、遥感4个型号的近10颗卫星为搜救行动提供技术支持。假设“高分一号”卫星、同步卫星和月球都绕地球做匀速圆周运动,它们在空间的位置示意图如图所示。下列有关“高分一号”卫星的说法正确的是()A.其发射速度可能小于7.9km/sB.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度小C.绕地球运动的周期比同步卫星绕地球运动的周期小D.在运行轨道上完全失重,重力加速度为0答案C近地卫星的发射速度为7.9km/s,卫星发射得越高,发射速度越大,故“高分一号”的发射速度一定大于7.9km/s,故A项错误;根据万有引力提供向心力有G=m2r,得=,即轨道半径越大,角速度越小,由于“高分一号”的轨道半径小于月球的轨道半径,故“高分一号”绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大,B项错误;根据万有引力提供向心力得G=mr,得T=2,可知卫星的轨道半径越小,周期越小,由于“高分一号”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,故“高分一号”绕地球运行的周期比同步卫星的周期小,C项正确;万有引力提供向心力,“高分一号”在运行轨道上完全失重,G=mg,故重力加速度g=,不为零,D项错误。题型三卫星变轨问题3.我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动,在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图所示,假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道上运动,到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道,到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道绕月球做圆周运动,则()A.飞行器在B点点火后,动能增加B.由已知条件不能求出飞行器在轨道上的运行周期C.只有万有引力作用的情况下,飞行器在轨道上通过B点时的加速度大于在轨道上通过B点时的加速度D.飞行器在轨道上绕月球运行一周所需的时间为2答案D在椭圆轨道近月点变轨成为圆轨道,要实现变轨应点火减速,使飞行器做近心运动,故点火后动能减小,A项错误;设飞行器在近月轨道绕月球运行一周所需的时间为T3,则mg0=mR,解得T3=2,根据几何关系可知,轨道的半长轴a=2.5R,根据开普勒第三定律=k以及T3,可求出飞行器在轨道上的运行周期,故B项错误,D项正确;只有万有引力作用的情况下,飞行器在轨道上通过B点时的加速度与在轨道上通过B点时的加速度相等,故C项错误。题型四双星系统模型4.引力波的发现将为人类探索宇宙提供新视角,这是一个划时代的发现。在如图所示的双星系统中,A、B两个恒星靠着相互之间的引力做匀速圆周运动,已知恒星A的质量为太阳质量的29倍,恒星B的质量为太阳质量的36倍,两星之间的距离L=2105m,太阳质量M=21030kg,引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2。若两星在运动过程中会辐射出引力波,该引力波的频率与两星做圆周运动的频率具有相同的数量级,则根据题目所给信息估算出该引力波频率的数量级是()A.102HzB.104HzC.106HzD.108Hz答案AA、B的周期相同,角速度相等,靠相互的引力提供向心力,有G=MArA,G=MBrB,由得MArA=MBrB,又因为rA+rB=L,故rA=L=L=L,代入式解得,T=,则f=Hz1.6102Hz。跟踪集训1.某行星的质量约为地球质量的,半径约为地球半径的,那么在此行星上的“第一宇宙速度”与地球上的第一宇宙速度之比为()A.21B.12C.14D.41答案A设地球质量为M,地球半径为R,由=m,可知地球上的第一宇宙速度v地=,同理可得,行星上的第一宇宙速度v行=2,所以v行v地=21,则A正确,B、C、D错误。2.(多选)如图所示,质量相同的三颗卫星a、b、c绕地球做匀速圆周运动,其中b、c在地球的同步轨道上,a到地球表面的高度为R,此时a、b恰好相距最近。已知地球质量为M、半径为R,地球自转的角速度为,引力常量为G,则下列选项不正确的是()A.发射卫星a时速度要大于7.9km/sB.若要卫星c与b实现对接,让卫星c加速即可C.卫星b距离地面的高度为D.卫星a和b下一次相距最近还需经过的时间t=答案BCD地球卫星的最小发射速度为7.9km/s,可知发射卫星a时速度大于7.9km/s,故A项正确;让卫星c加速,万有引力小于所需向心力,卫星c会脱离原轨道,做离心运动,不会与卫星b实现对接,故B项错误;根据G=m2得,卫星b离地的高度h=-R,故C项错误;对a有=m2R,当(a-)t=2时,再一次相距最近,则运动的时间t=,故D项错误。3.(多选)(20xx江苏镇江调研,7)如图所示,a为地球赤道上的物体,b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星,c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是()A.地球对b、c两星的万有引力提供了向心力,因此只有a受重力,b、c两星不受重力B.周期关系为Ta=TcTbC.线速度的大小关系为vavcabac答案BC卫星b、c所受的重力恰好提供向心力,故A错。地球同步卫星的周期和地球自转周期相同,故Ta=Tc,对卫星有G=mr,得T=2,r越大T越大,故TcTb,B正确。由v=r可知,vcva,对卫星有G=m,v=,故vbvc,C正确。由a=2r可知,acaa,故D错。4.为了测量某行星的质量和半径,宇航员记录了登陆舱在该行星表面做匀速圆周运动的周期T,登陆舱在行星表面着陆后,用弹簧测力计称量一个质量为