2013年高考物理模拟新题精选分类解析（第3期）专题05 万有引力定律与航天

1 20132013 年高考物理模拟新题精选分类解析 第年高考物理模拟新题精选分类解析 第 3 3 期 专题期 专题 0505 万有引万有引 力定律与航天力定律与航天 1 2013 东北三省大联考 长绳的一端搁置在地球的卫星上 另一端系住升降机 放开绳 升降机能到达地球上 人坐在升降机里 科学家控制卫星上的电动机把升降机拉到卫星 上 已知地球表面的重力加速度 g 10m s2 地球半径 R 6400km 地球自转周期为 24h 某宇航员在地球表面用体重计称得其体重为 800N 站在升降机中 某时刻当升降 机以加速度 a 10m s2竖直上升 这时此人再一次用同一体重计称得视重为 850N 忽略 地球公转及卫星受到升降机拉力对卫星运动的影响 则下列说法正确的是 A 如果把绳的一端搁置在同步卫星上 可知绳的长度至少有多长 B 可以求出升降机此时距地面的高度 C 可以求出升降机此时所受万有引力的大小 D 可以求出宇航员的质量 2 浙江省名校新高考研究联盟 2013 届第一次联考 2012 年 10 月 25 日 我国将第十六 颗北斗卫星 北斗 送入太空 并定点于地球静止轨道东经 110 5 由此 具有完6G 全自主知识产权的北斗系统将首先具备为亚太地区提供高精度 高可靠定位 导航 授时 服务 并具短报文通信能力 其定位精度优于 20m 授时精度优于 100ns 关于这颗 北斗 G6 卫星以下说法中正确的有 A 这颗卫星轨道平面与东经 110 5 的经线平面重合 B 通过地面控制可以将这颗卫星定点于杭州正上方 C 这颗卫星的线速度大小比离地 350 公里高的天宫一号空间站线速度要大 D 这颗卫星的周期一定等于地球自转周期 2 3 2013 年浙江五校联考 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 和 2 相 切于Q点 轨道 2 和 3 相切于P点 设卫星在 1 轨道和 3 轨道正常运行的速度和加速度分 别为v1 v3和a1 a3 在 2 轨道经过P点时的速度和加速度为v2和 a2 且当卫星分别在 1 2 3 轨道上正常运行时周期分别为T1 T2 T3 以下说法正确的是 A v1 v2 v3 B v1 v3 v2 C a1 a2 a3 D T1 T2 T3 4 2013 南京市四校期中联考 已知地球质量为 M 半径为 R 自转周期为 T 地球同步卫 星质量为 m 引力常量为 G 有关同步卫星 下列表述正确的是 A 卫星距地面的高度为3 2 2 4 GMT B 卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C 卫星运行时受到的向心力大小为 2 R Mm G D 卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 P Q 1 2 3 第 9 题图 3 5 2013 天津滨海五校联考 若宇航员在月球表面附近自高 h 处以初速度v0水平抛出一个 小球 测出小球的水平射程为 已知月球半径为 万有引力常量为 则下列说法正LRG 确的是 A 月球表面的重力加速度 2 0 2 2hv g L 月 B 月球的质量 m月 2 0 2 2hRv GL C 月球的第一宇宙速度 v 0 2 v hR L D 月球的平均密度 2 0 2 3 2 hv GL 6 2013 福 建福州名校检测 伽利略 木星探测器 从 1989 年 10 月进入太空起 历经 6 年 行程 37 亿千 米 终于到达木星周围 此后在 t 秒内绕木星运行 N 4 圈后 对木星及其卫星进行考察 最后坠入木星大气层烧毁 设这 N 圈都是绕木星在 同一个圆周上运行 其运行速率为 V 探测器上的照相机正对木星拍摄到整个木星时 的视角为 如图所示 设木星为一球体 求 1 木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径 2 若人类能在木星表面着陆 至少以多大的速度将物体从其表面水平抛出 才 不至于使物体再落回木星表面 G m 2 m M R 2 0 v R 联立解得 v0 v r R 由题意 R rsin 2 解得 v0 sin 2 v 7 12分 2013 江苏二校期中联考 2008 年 9 月 25 日 21 时 10 分 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 绕轨道舱进行伴飞试验 神舟七号是由长征 2F 运载火箭将 5 其送入近地点为 A 远地点为 B 的椭圆轨道上 实施变轨后 进入预定圆轨道 其简化的 模拟轨道如图所示 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速度 v 的大小 8 12 分 2013 安徽马鞍山二中期中测试 经过天文望远镜长期观测 人们在宇宙中已 经发现了许多双星系统 通过对它们的研究 使我们对宇宙中物质的存在形式和分布情况 有了较深刻的认识 双星系统由两个星体组成 其中每个星体的大小都远小于两星体之间 的距离 一般双星系统距离其他星体很远 可以当作孤立系统来处理 即其它星体对双星 的作用可忽略不计 现根据对某一双星系统的光度学测量确定 该双星系统中每个星体 的质量都是m 两者相距L 它们正围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动 1 试计算该双星系统的运动周期T1 2 若实际中观测到的运动周期为T2 T2与T1并不是相 同的 目前有一种流行的理论认为 在宇宙中可能存在一种 mm 图 14 6 观测不到的暗物质 它均匀地充满整个宇宙 因此对双星运动的周期有一定的影响 为了 简化模型 我们假定在如图 14 所示的球体内 直径看作L 均匀分布的这种暗物质才对双 星有引力的作用 不考虑其他暗物质对双星的影响 已知这种暗物质的密度为 求 T1 T2 2 由于暗物质的存在 双星的向心力由两个力的合力提供 则 2 分 2 2 2 2 2 1 2 1 Lm L mM G L m G M为暗物质质量 1 分 3 2 3 4L VM 解 和 式得 1 分 G L Gm 3 42 3 可求得 1 分 G L Gm T 3 42 22 3 2 联立 式解得 T1 T2 1 1 分 3 2 1 3 L m 7 9 10 分 2013 安徽芜湖一中模拟 宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点 沿水平方向以初速度抛出一个小球 测得小球经时间 落到斜坡另一点Q上 斜坡的倾 0 vt 角 已知该星球的半径为 引力常量为 求该星球的密度 已知球的体积公式是 RG 3 3 4 RV 10 14 分 2013 四川资阳诊断 宇航员在地球表面以某一初速度竖直上抛一小球 经过 时间t小球落回原处 若他在某一星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球 需经过 5t 小球落回原处 取地球表面重力加速度g 10m s2 空气阻力不计 1 求该星球表面附近的重力加速度g 2 已知该星球的半径r与地球的半径R之比为 1 4 求星球的质量M星与地球质量M 地之比 8 2 小球在地球或星球表面附近受到的万有引力等于小球重力 得 星球表面附近 3 分 gm r mGM 2 星 地球表面附近 3 分 mg R mGM 2 地 联解 式得 1 分 80 1 地 星 M M 11 2013 东北三省大联考 宇航员驾驶宇宙飞船到达月球表面 关闭动力 飞船在近月 圆形轨道绕月运行的周期为 T 接着 宇航员调整飞船动力 安全着陆 宇航员在月 球表面离地某一高度处将一小球以初速度 vo水平抛出 其水平射程为 s 已知月球的 半径为 R 万有引力常量为 G 求 1 月球的质量 M 2 小球开始抛出时离地的高度 3 小球落地时重力的瞬时功率 命题意图 此题考查万有引力定律 平抛运动及其相关知识 11 解析 1 飞船绕月近月面运行 月球对飞船的万有引力提供向心力 有 G mR 2 2 Mm R 2 T 解得月球的质量 M 23 2 4R GT 9 12 2013 北京四中期中 在勇气号火星探测器着陆的最后阶段 着陆器降落到火星表面 上 再经过多次弹跳才停下来 假设着陆器第一次落到火星表面弹起后 到达最高点时高 度 为h 速度方向是水平的 速度大小为v0