2011优化方案高三物理复习课时作业 万有引力 人造卫星

用心 爱心 专心 1 2010 年江苏苏 锡 常 镇四市统考 神舟七号 绕地球 做匀速圆周运动的过程中 下列事件不可能发生的是 A 航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼 B 悬浮在轨道舱内的水呈现圆球状 C 航天员出舱后 手中举起的五星红旗迎风飘扬 D 从飞船舱外自由释放的伴飞小卫星与飞船的线速度相等 解析 选 C 神舟七号 做圆周运动的轨道所在空间没有空气 五星红旗不会迎风飘扬 2 2009 年高考重庆卷 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 19 18 19 18 C D 18 19 18 19 解析 选 C 根据卫星运动的向心力由万有引力提供 有 G m 那么卫星的线速度跟其轨道半径的平方根成反比 Mm r h 2 v2 r h 则有 v1 v2 r h2 r h1 18 19 3 2009 年高考山东理综卷 2008 年 9 月 25 日至 28 日 我国成 功实施了 神舟七号 载人航天飞行并实现了航天员首次出舱 飞船 先沿椭圆轨道飞行 后在远地点 343 千米处点火加速 由椭圆轨道变 成高度为 343 千米的圆轨道 在此圆轨道上飞船运行周期约为 90 分 钟 下列判断正确的是 A 飞船变轨前后的机械能相等 B 飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态 C 飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度 D 飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆 用心 爱心 专心 轨道运动的加速度 解析 选 BC 变轨过程中点火加速 机械能增加 A 错 万有引力 提供向心力 航天员处于失重状态 B 对 T飞船 90 分钟 T同步卫星 24 小时 飞船 同步卫星 C 对 a GM r2 加速度相等 D 错 2 T 4 2009 年高考福建理综卷 嫦娥一号 月球探测器在环绕月 球运行过程中 设探测器运行的轨道半径为 r 运行速率为 v 当 嫦娥一号 在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时 A r v 都将略为减小 B r v 都将保持不变 C r 将略为减小 v 将略为增大 D r 将略为增大 v 将略为减小 解析 选 C 由 F万提供向心力可知 在月球上一些环形山中的质 量密集区上空时 F万 G增大 致使 F万 m 探测器将做向心运 Mm R2 v2 r 动 r 减小 机械能中重力势能减小转化为动能 故 v 将略为增大 A B D 均错 C 正确 5 2010 年浙江宁波联考 据媒体报道 嫦娥一号 卫星环月工 作轨道为圆轨道 轨道高度 200 km 运行周期 127 min 若还知道引力 常量和月球平均半径 仅利用上述条件能求出的是 A 月球表面的重力加速度 B 月球对卫星的吸引力 C 卫星绕月球运行的速度 D 卫星绕月球运行的加速度 解析 选 ACD 由 mg G及 G m R h 求得 Mm R2 Mm R h 2 4 2 T2 g 故 A 正确 由于卫星的质量未知 月球对卫星的吸引力 4 2 R h 3 R2T2 无法求出 故 B 错 v a 故 C D 正确 2 R h T 4 2 R h T2 6 所谓 轨道维持 就是通过控制飞船上发动机的点火时间和 推力的大小和方向 使飞船能保持在预定轨道上稳定运行 如果不进 行轨道维持 由于飞船受轨道上稀薄空气的摩擦阻力 轨道高度会逐 渐降低 在这种情况下 下列说法中正确的是 A 飞船受到的万有引力逐渐增大 线速度逐渐减小 B 飞船的向心加速度逐渐增大 周期逐渐减小 线速度和角速 用心 爱心 专心 度都逐渐增大 C 飞船的动能 重力势能和机械能都逐渐减小 D 飞船的重力势能逐渐减小 动能逐渐增大 机械能逐渐减小 解析 选 BD 当飞船的高度降低时 受到的万有引力逐渐增大 向 心加速度增大 但万有引力做的功大于阻力对飞船做的功 飞船线速度 增大 选项 A 错误 由公式 知当 r 减小时 角速度增大 而 GM r3 T 可知周期减小 选项 B 正确 飞船高度降低 重力势能减小 由 2 于空气阻力做负功 使得飞船的机械能减小 选项 C 错误 D 正确 7 2009 年高考全国卷 天文学家新发现了太阳系外的一颗行 星 这颗行星的体积是地球的 4 7 倍 质量是地球的 25 倍 已知某一 近地卫星绕地球运动的周期约为 1 4 小时 引力常量 G 6 67 10 11N m2 kg2 由此估算该行星的平均密度约为 A 1 8 103 kg m3 B 5 6 103 kg m3 C 1 1 104 kg m3 D 2 9 104 kg m3 解析 选 D 由 知该行星的密度是地球密度的 5 32 倍 对近 M V 地卫星 mR 2 再结合 V R3可解得地球的密度 GMm R2 2 T M V 4 3 5 57 103 kg m3 故该行星的密度 5 32 2 96 104 3 GT2 kg m3 D 正确 8 设同步卫星离地心的距离为 r 运行速率为 v1 加速度为 a1 地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为 a2 第一宇宙速度为 v2 地球的半径为 R 则下列比值正确的是 A B v1 v2 r R a1 a2 r R C D a1 a2 R2 r2 v1 v2 R r 解析 选 BD 设地球质量为 M 同步卫星质量为 m1 地球赤道上 的物体质量为 m2 在地球表面运行的物体质量为 m3 由于地球同步卫 星周期与地球自转周期相同 则 a1 r 12 a2 R 22 1 2 所以 a1 a2 用心 爱心 专心 故 B 选项正确 r R 依据万有引力定律和向心力表达式可得 对 m1 G m1 所以 v1 Mm1 r2 v12 r GM r 对 m3 G 所以 v2 Mm3 R2 m3v22 R GM R 式除以 式得 故 D 选项正确 v1 v2 R r 9 嫦娥一号 奔月飞行过程中 在月 球上空有一次变轨是由椭圆轨道 a 变为近月 圆形轨道 b 如图 4 4 8 所示 在 a b 切 点处 下列说法正确的是 A 卫星运行的速度 va vb B 卫星受月球的引力 Fa Fb C 卫星的加速度 aa ab D 卫星的动能 Ekavb Eka Ekb A D 项 均错误 由于同一位置 卫星受到的引力相等 所以加速度也相等 C 项错 B 正确 10 2009 年高考北京理综卷 已知地球半径为 R 地球表面重力加 速度为 g 不考虑地球自转的影响 1 推导第一宇宙速度 v1的表达式 2 若卫星绕地球做匀速圆周运动 运行轨道距离地面高度为 h 求卫星的运行周期 T 解析 1 设卫星的质量为 m 地球的质量为 M 在地球表面附近满足 G mg Mm R2 得 GM R2g 卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力 m G v12 R Mm R2 式代入 式 得到 v1 Rg 图 4 4 8 用心 爱心 专心 2 考虑 式 卫星受到的万有引力为 F G Mm R h 2 mgR2 R h 2 由牛顿第二定律 F m R h 4 2 T2 式联立解得 T 2 R R h 3 g 答案 1 v1 2 Rg 2 R R h 3 g 11 2010 年北京模拟 2008 年 9 月 25 日 载人航天宇宙飞船 神舟七号 发射成功 且中国人成功实现了太空行走 并顺利返回 地面 1 设飞船在太空环绕时轨道高度为 h 地球半径为 R 地面重力 加速度为 g 飞船绕地球遨游太空的总时间为 t 则 神舟七号 飞船 绕地球运转多少圈 用给定字母表示 2 若 t 3 天 h 343 km R 6400 km g 10 m s2 则飞船绕 地球运转的圈数为多少 解析 1 在地球表面 g GM gR2 GM R2 在轨道上 m R h GMm R h 2 4 2 T2 T 2 R h 3 GM 2 R h R R h g 故 n t T tR 2 R h g R h 2 代入数据得 n 48 圈 答案 1 2 48 tR 2 R h g R h 12 2008 年 9 月 25 日 21 时 10 分 图 4 4 9 用心 爱心 专心 神舟七号 飞船成功发射 共飞行 2 天 20 小时 27 分钟 绕地球飞 行 45 圈后 于 9 月 28 日 17 时 37 分安全着陆 航天员翟志刚着 飞 天 舱外航天服 在刘伯明的配合下 成功完成了空间出舱活动 进 行了太空行走 出舱活动结束后 释放了伴飞卫星 并围绕轨道舱进 行伴飞实验 神舟七号 是由长征 2F 运载火箭将其送入近地点为 A 远地点为 B 的椭圆轨道上的 实施变轨后 进入预定圆轨道 其 简化的模拟轨道如图 4 4 9 所示 假设近地点 A 距地面高度为 h 飞船在预定圆轨道上飞行 n 圈所用的时间为 t 地球表面的重力加速 度为 g 地球半径为 R 试求 1 飞船在近地点 A 的加速度 aA大小 2 飞船在预定圆轨道上飞行的速度 v 的大小 解析 1 设地球质