2014山东高考物理选择题精品练习(2)万有引力(教师版).doc

2014山东高考物理精品练习（2） 万有引力1. 在地球大气层外有大量的太空垃圾在太阳活动期，地球大气会受太阳风的影响而扩张，使一些原本在大气层外绕地球飞行的太空垃圾被大气包围，从而开始向地面下落大部分太空垃圾在落地前已经燃烧成灰烬，但体积较大的太空垃圾仍会落到地面上，对人类造成危害太空垃圾下落的原因是（ ）A大气的扩张使垃圾受到的万有引力增大而导致下落B太空垃圾在与大气摩擦燃烧过程中质量不断减小，进而导致下落C太空垃圾的上表面受到的大气压力大于其下表面受到的大气压力，这种压力差将它推向地面D太空垃圾在大气阻力作用下速度减小，运动所需的向心力将小于万有引力，垃圾做趋向圆心的运动，落向地面 【答案】D试题分析：由题意知，由于大气层的扩张，太空垃圾被太空垃圾包围后，在运动的过程中会受大气层的阻力作用，故速度减小，使所需向心力小于受到的万有引力，而做近心运动，所以A、B、C错误；D正确。2. 已知近地卫星线速度大小为v1、向心加速度大小为a1，地球同步卫星线速度大小为v2、向心加速度大小为a2。设近地卫星距地面高度不计，同步卫星距地面高度约为地球半径的6倍。则以下结论正确的是（ ）A B C D 【答案】B试题分析：近地卫星得：，同步卫星，又h=6R，可得：，所以B正确；A、C、D错误。3. 2013年12月2日1时30分我国发射“嫦娥三号”探测卫星，“嫦娥三号”在绕月球做匀速圆周运动的过程中，其轨道半径为r1，运行周期为T1；“天宫一号”在绕地球做匀速圆周运动的过程中，其轨道半径为r2，周期为T2。根据以上条件可求出 （ ）A“嫦娥三号”与“天宫一号”所受的引力之比B“嫦娥三号”与“天宫一号”环绕时的动能之比C月球的质量与地球的质量之比D月球表面与地球表面的重力加速度之比【答案】C试题分析：地球和月球质量未知，不能求出“嫦娥三号”与“天宫一号”所受的引力之比，A错误；“嫦娥三号”与“天宫一号”的质量未知，不能求出它们的动能之比，B错误；由GMm/r2=m（2/T）2r，可求出中心天体月球和地球的质量之比，C正确；月球和地球半径未知，不能求出它们表面的重力加速度之比，D错误。4. 理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图甲所示。一个质量一定的小物体（假设它能够在地球内部移动）在x轴上各位置受到的引力大小用F表示，则图乙所示的四个F随x的变化关系图正确的是 【答案】A试题分析：球壳内距离球心的位置，外面环形球壳对其引力为0，内部以为半径的球体看做球心处的质点，对其引力为,引力大小与成正比，图像为倾斜直线，当时，球体看做圆心处的质点，引力，对照选项A对BCD错。5. 2013年12月6日17时47分，在北京飞控中心工作人员的精密控制下，嫦娥三号开始实施近月制动，进入100公里环月轨道，2013年12月10日晚21:20分左右，嫦娥三号探测器将再次变轨，从100公里的环月圆轨道，降低到近月点（B点）15公里、远月点（A点）100公里的椭圆轨道，为下一步月面软着陆做准备关于嫦娥三号卫星下列说法正确的是A卫星在轨道上A点的加速度小于在B点的加速度B卫星沿轨道运动的过程中，卫星中的科考仪器处于失重状态C卫星从轨道变轨到轨道，在A点应加速D卫星在轨道经过A点时的动能小于在轨道经过B点时的动能【答案】ABD试题分析：根据可知，轨道半径越小加速度越大，因此A正确；卫星做匀速圆周运动时，所受到的万有引力完全来提供向心力，因此卫星内的所有物体都处于完全失重状态，B正确；在II轨道上的A点，由于，因此卫星做近心运动，而在I轨道上的A点，由于，因此卫星从轨道变轨到轨道，应在A点减速，C错误；从A到B的过程中，只有万有引力做功，机械能守恒，而在II上B点重力势能小在II上A的重力势能，因此在II上B点的动能大于II上A点的动能，D正确。6. 我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站.如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近，并将与空间站在B处对接，已知空间站绕月轨道半径为r周期为T,万有引力常量为G，下列说法中正确的是 （ ）A图中航天飞机正加速飞向B处B航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速C根据题中条件可以算出空间站受到月球引力大小D根据题中条件可以算出月球质量【答案】ABD试题分析: 飞机受月球的引力，而引力对飞机做正功，故航天飞机做加速运动，故A正确；因航天飞机下落中速度增大，到达B时的速度过大，则其转动的向心力大于月球的引力，则将向里靠近月球，故航天飞机要想做圆周运动，必须点火减速，故B正确；由于航天飞机的质量未知，故无法求出空间站受到的引力，故C错误；由=得M=，故由现有条件可求得月球的质量；故D正确7. 如图所示， B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴 为a，运行周期为TB；C为绕地球做圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC；P为B、C两卫星轨道的交点。下列说法或关系式中正确的是A，该比值的大小与地球质量有关B，该比值的大小不仅仅与地球的质量有关，还有其他因素C卫星B在P点的加速度与卫星C在该点加速度一定相同D若卫星C为近地卫星，且已知C的周期和万有引力常量，则可求出地球的平均密度【答案】ACD试题分析：两颗卫星都绕同一个中心天体运动，圆周运动也是一个半长轴与半短轴等长的椭圆，所以符合开普勒第三定律，所以根据圆周运动万有引力提供向心力，可得，所以该比值只与地球质量有关，选项A对，选项B错。两颗卫星在P点距离地心距离相等，根据加速度可得卫星B和卫星C在P点加速度一定相同，选项C对。若卫星C为近地卫星，则有，可得密度，即可求出地球平均密度选项D对。8. 在中国航天骄人的业绩中有这些记载：“天宫一号”在离地面343km的圆形轨道上飞行；“嫦娥一号”在距月球表面高度为200km的圆形轨道上飞行；“北斗”卫星导航系统由“同步卫星”（地球静止轨道卫星，在赤道平面，距赤道的高度约为 36000千米）和“倾斜同步卫星”（周期与地球自转周期相等，但不定点于某地上空）等组成。则以下分析正确的是A设“天宫一号”绕地球运动的周期为T,用G表示引力常量，则用表达式求得的地球平均密度比真实值要小B“天宫一号”的飞行速度比“同步卫星”的飞行速度要小C“同步卫星”和“倾斜同步卫星”同周期、同轨道半径，但两者的轨道平面不在同一平面内D、“嫦娥一号”与地球的距离比“同步卫星”与地球的距离小【答案】AC设地球轨道半径为R，“天宫一号”的轨道半径为r，运行周期为T，地球密度为，则有GMm/r2=m(2/T)2r,解得，A正确；轨道半径小，运动速度大,B错误；“同步卫星”和“倾斜同步卫星”同周期相同，则轨道半径相同，轨道平面不同，C正确；“嫦娥一号”绕月球运动，与地球距离大于同步卫星与地球距离，D错误。9. 2013年12月2日1时30分，嫦娥三号探测器由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射，首次实现月球软着陆和月面巡视勘察。嫦娥三号的飞行轨道示意图如图所示。假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力。则：A若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可以计算出月球的密度B嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，应让发动机点火使其加速C嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度大于Q点的速度D嫦娥三号在动力下降阶段，其引力势能减小【答案】 D利用环月轨道半径，运动周期和引力常量，可以计算出月球的质量，月球半径未知，不能计算月球的密度，A错误；由环月轨道进入椭圆轨道时，在P点让发动机点火使其减速，B错误；嫦娥三号在椭圆轨道上P点速度小于在Q点速度，C错误；嫦娥三号在下降过程中，高度减小，引力势能减小，D正确。10. 2013年12月14日21时许，嫦娥三号携带“玉兔”探测车在月球虹湾成功软着陆，在实施软着陆过程中，嫦娥三号离月球表面4m高时最后一次悬停，确认着陆点。若总质量为M的嫦娥三号在最后一次悬停时，反推力发动机对其提供的反推力为F，已知引力常量为G，月球半径为R，则月球的质量为（ ）A B C D【答案】A试题分析：嫦娥三号悬停时其反推力与重力相等，即此时的反推力与万有引力的大小相等，F=G，解之得月球的质量为，故A是正确的。11. 2013年2月16日凌晨，2012DAl4小行星与地球“擦肩而过”，距离地球最近约277万公里。据观测，它绕太阳公转的周期约为366天，比地球的公转周期多1天。假设小行星和地球绕太阳运行的轨道均为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为 v1、v2，向心加速度分别为a1、a2，表面重力加速度分别为g1、g2，以下关系式正确的是 A B C. D【答案】A试题分析：小行星和地球都绕太阳运动，根据开普勒第三定律则有，即，选项A对。万有引力提供向心力，线速度，所以小行星和地球绕太阳运行的线速度之比,选项C错。向心加速度，可得小行星和地球绕太阳运行的向心加速度之比，选项D错。小行星和地球表面的重力加速度需要找到小行星和地球的质量半径，题目中没有提供相关信息，无法计算，选项B错。12. 英国新科学家（New Scientist）杂志评选出了2008年度世界8项科学之最，在XTEJ1650-500双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径R约45km，质量M和半径R的关系满足（其中为光速，为引力常量），则该黑洞表面重力加速度的数量级为（ ） A. 1010 m/s2 B. 1011 m/s2 C. 1012 m/s2 D. 1013 m/s2【答案】C试题分析：由可知黑洞表面的加速度，故选项C正确13. 2013年3月12日，在位于智利北部阿塔卡马沙漠，由美国、欧洲和日本等国科研机构建设的世界最大陆基天文望远镜阵举行落成典礼。最近，一个国际研究小组借助该望远镜，观测到了一组双星系统，它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动。此双星系统中体积较小成员能“吸食”另一颗体积较大星体表面物质，达到质量转移的目的，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变，则在最初演变的过程中（）A体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线速度变小B体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线速度变大C体积较大星体圆周运动轨迹半径变小，线速度变大D体积较大星体圆周运动轨迹半径变小，线速度变小【答案】B试题分析：由万有引力提供向心力两颗恒星在万有引力作用下围绕共同点O(物理学上把它叫做质心)作匀速圆周运动，O点在两颗恒星的连线上，设两颗星到O的距离分别为r、R，它们运动的周期为T，由万有引力定律和牛顿第二定律对质量为m的恒星有对质量为M的恒星有r+R=L由以上三式解得，体积较大的星体轨道半径增大，CD选项错误；Mm数值增大，线速度增大，故选B考点：考查双星问题点评：本题难度较大，解圆周运动问题，确定圆心的位置是很重要的。另外，双星系统在宇宙中是比较普遍的，如果两颗星的质量相差悬殊，如mM，则r=L，R=O，这是可以把大质量星看作静止的，小质量星围绕大质量星运动14. 两颗行星A和B各有一颗卫星a和b，卫星轨道接近各自行星的表面，如果两行星的质量之比为MA/MB=P，两行星半径之比为RA/RB=q，则两个卫星的周期之比Ta/Tb为（ ）A B Cp D【答案】D试题分析: 卫星做圆周运动时，万有引力提供圆周运动的向心力，则有：，得，解得：，故D正确，A、B、C错误15. 已知质量分布均匀的球壳对内物体的万有引力为零。假设地球是半径为R、质量分布均匀的球体。若地球某处的一矿井深度为d，则矿井底部和地球表面处的重力加速度大小之比为ABCD【答案】B试题分析：设地球的密度为，根据，即，可得地球表面处的重力加速度，同理矿井深度为d处，可知，矿井深度为d处重力加速度，因此矿井底部和地面处的重力加速度大小之比，故选B。16. 已成为我国首个人造太阳系小行星的嫦娥二号卫星，2014年2月再次刷新我国深空探测最远距离纪录，超过7000万公里。嫦娥二号是我国探月工程二期的先导星，它先在距月球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，运行周期为T；然后从月球轨道出发飞赴日地拉格朗日L2点进行科学探测。若以R表示月球的半径，引力常量为G，则A嫦娥二号卫星绕月运行时的线速度为B月球的质量为C物体在月球表面自由下落的加速度为D嫦娥二号卫星在月球轨道经过减速才能飞赴拉格朗日L2点【答案】B试题分析：嫦娥二号卫星绕月运行时的线速度为，故A选项错误；卫星绕月球做匀速圆周运动周期和万有引力常量，可列出，解得月球的质量为，选项B正确；因为在月球表面万有引力近似等于物体的重力，即，故物体在月球表面自由下落的加速度为，故C选项错误；若嫦娥二号卫星在月球轨道经过减速，则嫦娥二号卫星做向心运动，即向月球飞去，不可能脱离月球的吸引，故D选项错误。17. 我国自主研制的“嫦娥三号”，携带“玉兔”月球车已于2013年12月2日1时30分在西昌卫星发射中心发射升空，落月点有一个富有诗意的名字“广寒宫”。若已知月球质量为，半径为R，引力常量为G，以下说法正确的是 A若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最大运行速度为B若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最小周期为C若在月球上以较小的初速度v0竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为D若在月球上以较小的初速度v0竖直上抛一个物体，则物体从抛出到落回抛出点所用时间为【答案】C试题分析：根据万有引力提供向心力，得：当轨道半径r取月球半径R时，卫星的最大运行速度为，卫星的最小周期为，A、B错误；已知月球质量为，半径为R引力常量为G，忽略月球自转的影响，根据万有引力等于重力：在月球上以初速度v0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度h=由以上两式解得：h=,C正确；在月球上以初速度%竖直上抛一个物体，物体落回到抛出点所用时间t=,D错误；18. 太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Glicsc581”运行的行星“Gl-581c”却很值得我们期待。该行星的温度在到之间，质量是地球的6倍，直径是地球的1.5倍。公转周期为13个地球日。“Glicsc581”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则A在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同B如果人到了该行星，其体重是地球上的倍C该行星与“Glicsc581”的距离是日地距离的倍D恒星“Glicsc581”的密度是地球的倍【答案】B试题分析:当卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度，所以该行星与地球的第一宇宙速度之比为2：1，故A错误；行星表面的重力加速度为g=，所以该行星表面与地球表面重力加速度之比为g行：g地=，如果人到了该行星，其质量不变，其体重是地球上的倍，故B正确；行星到中心天体的距离，该行星与“Glicsc581”的距离与日地距离之比r1:r2=，故C错误；根据题目的条件，无法求出恒星“Glicsc581”的密度和地球的密度，故D错。19. 北京时间2005年7月4日下午，美国探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，并投入彗星的怀抱，实现了人类历史上第一次对彗星的“大碰撞”，如图所示设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一椭圆，其运行周期为5.74年，则下列说法中正确的是（ ）A探测器的最小发射速度为7.9km/s B“坦普尔一号”彗星运动至近日点处的加速度大于远日点处的加速度C“坦普尔一号”彗星运动至近日点处的线速度小于远日点处的线速度D探测器运行的周期小于5.74年【答案】BD试题分析：要想脱离太阳控制，发射速度要达到第二宇宙速度11.2km/s，故选项A错误；根据万有引力定律和牛顿第二定律，得，可知近日点的加速度大，故选项B正确；根据开普勒第二定律可知，行星绕日的运动的近日点的线速度大，远日点的线速度小，故选项C错误；探测器的轨道比彗星低，根据开普勒第三定律可知其周期一定比彗星的小，故选项D正确20. 北京时间2013年12月10日晚上九点二十分，在太空飞行了九天的“嫦娥三号”飞船，再次成功变轨，从100km100km的环月圆轨道，降低到近月点15km、远月点100km的椭圆轨道，两轨道相交于点P，如图所示。关于“嫦娥三号”飞船，以下说法正确的是A在轨道上运动到P点的速度比在轨道上运动到P点的速度大B在轨道上P点的向心加速度比在轨道上运动到P点的向心加速度小C在轨道上的势能与动能之和比在轨道上的势能与动能之和大D在轨道上运动的周期大于在轨道上运动的周期【答案】ACD试题分析：嫦娥三号在P点从轨道上降低到轨道上，速度减小，故选项A正确；由可知选项B错误；嫦娥三号在P点从轨道上降低到轨道上，速度减小，动能减小，势能不变，故选项C正确；由开普勒定律可知选项D正确21. “嫦娥三号”月球探测器与“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行不同，“嫦娥三号”实现了落月目标。“嫦娥三号”发射升空后，着陆器携带巡视器，经过奔月、环月最后着陆于月球表面，由巡视器（月球车）进行巡视探测。假设月球的半径为R，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的，“嫦娥三号”月球探测器的总质量为m,地球表面的重力加速度为g，“环月”运动过程可近似为匀速圆周运动，那么在“环月”运动过程中它的动能可能为（ ）A. B. C. D. 【答案】D试题分析：由题意知，月球表面的重力加速度，当巡视器的轨道半径近视等于月球的半径时，巡视器的速度最大，动能最大，根据，联立解得巡视器的最大动能为，即动能应小于等于，所以A、B、C错误；D正确。22. 2012年10月25日，我国第16颗北斗导航卫星升空，导航卫星网络构建完成，覆盖中国以及大部分亚太地区，将服务亚太。北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能。“北斗”系统中两颗工作星均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径为r，某时刻2颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置（如图所示）。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力。则以下判断中正确的是( ) A这2颗卫星的加速度大小相等，均为B卫星1由位置A运动到位置B所需的时间为C卫星1向后喷气，瞬间加速后，就能追上卫星2D卫星1向后喷气，瞬间加速后，周期变长【答案】ABD试题分析：地球表面，万有引力提供重力即，可得。卫星轨道半径为r，万有引力提供卫星的向心加速度即，整理得，选项A对。，可得卫星圆周运动周期，卫星1由位置A运动到位置B转过周期即运动时间为，选项B对。卫星1向后喷气导致加速，速度变大，使得原来变成，卫星1会做离心运动，使得轨道半径变大，不可能再追上卫星2，选项C错。卫星1喷气加速而离心轨道半径变大，周期变大，选项D对。23. 如图是“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()A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在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力【答案】C第三宇宙速度是卫星脱离太阳系的最小发射速度，所以“嫦娥一号”卫星的发射速度一定小于第三宇宙速度，A项错误；设卫星轨道半径为r，由万有引力定律知卫星受到引力FG，C项正确设卫星的周期为T，由Gmr得T2r3，所以卫星的周期与月球质量有关，与卫星质量无关，B项错误卫星在绕月轨道上运行时，由于离地球很远，受到地球引力很小，卫星做圆周运动的向心力主要是月球引力提供，D项错误24. 随着我国登月计划的实施，我国