高考物理二轮复习专题万有引力定律与航天测

1、专题05 万有引力定律与航天【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中， 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍，则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为()A. 0.19 B. 0.44C. 2.3 D. 5.2【答案】B【解析】由得： ，所以有： ，B正确；ACD错误；故选B。22016年8月16日，墨子号量子科学实验卫星成功发射升空，这标志着我国空间科学研究又迈

2、出重要一步。已知卫星在距地球表面高度为h的圆形轨道上运动，运行周期为T，引力常量为G，地球半径为R，则地球的质量可表示为（ ）A. B. C. D. 【答案】B32016年10月19日，天宫二号空间实验室与神舟十一号载人飞船在距地面393公里的轨道高度交会对接成功。由此消息对比神舟十一号与地球同步卫星的认识，正确的是（ ）A. 神舟十一号载人飞船中宇航员没有受到力的作用B. 神舟十一号载人飞船的周期为24小时C. 神舟十一号载人飞船的周期小于同步卫星的周期D. 神舟十一号载人飞船中天平可以正常使用【答案】C点睛：解决本题的关键是理解宇宙员处于完全失重状态，靠地球的万有引力提供向心力，做圆周运动

3、；明确飞船上所有天体均做匀速圆周运动4“天舟一号”货运飞船2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距地面约380km的圆轨道上飞行，已知地球距地面卫星的高度约为36000km，则“天舟一号”（）A. 线速度小于地球同步卫星的线速度B. 线速度大于第一宇宙速度C. 向心加速度小于地球同步卫星加速度D. 周期小于地球自转周期【答案】D【解析】A. “天舟一号”的轨道半径比地球同步卫星的小，由开普勒第二定律知其线速度大于同步卫星的线速度。故A错误；B. 第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度，“天舟一号”的线速度小于第一宇宙速度

4、。故B错误；C. 万有引力等于向心力，则向心加速度知，“天舟一号”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，C错误；D. 万有引力等于向心力，得,“天舟一号”的周期小于同步卫星的周期，而同步卫星的周期等于地球的自转周期，D正确。5 “天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距离地面约380km的圆轨道上飞行，已知地球同步卫星距地面的高度约为36000km，则“天舟一号”（ ）A. 线速度小于地球同步卫星的线速度B. 线速度小于第一宇宙速度C. 向心加速度小于地球同步卫星加速度D. 周期大于地球自转周期【答案】B【点睛

5、】根据卫星的速度公式，向心加速度公式，周期公式，进行分析；第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度。6有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点，现在从M中挖去一半径为的球体（如图），然后又在挖空部分填满另外一种密度为原来2倍的物质，如图所示。则填充后的实心球体对m的万有引力为（ ） A. B. C. D. 【答案】A点睛：由题意可知，在小球内部挖去直径为R的球体，其半径为R/2，计算出挖去部分对质点的引力，再计算出填充部分对质点的引力，用原来整个大球对质点的引力减去挖去部分对质点的引力，加上填充部分对质点的引力即可。7“嫦娥五号”作为我国登

6、月计划中第三期工程的“主打星”，将于2017年左右在海南文昌卫星发射中心发射，登月后又从月球起飞，并以“跳跃式返回技术”成功返回地面,完成探月工程的重大跨越带回月球样品。“跳跃式返回技术”是指航天器在关闭发动机后进入大气层，依靠大气升力再次冲出大气层，降低速度后再进入大气层。如图所示，虚线为大气层的边界。已知地球半径为R,d点距地心距离为r，地球表面重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ） A. “嫦娥五号”在b点处于完全失重状B. “嫦娥五号”在d点的加速度大小等于C. “嫦娥五号”在a点和c点的速率相等D. “嫦娥五号”在c点和e点的速率相等【答案】D82017年4月中下旬“天舟一号”货运

7、飞船将择机发射，并与“天宫二号”空间实验室交会对接、实施推进剂在轨补加、开展空间科学实验和技术试验等功能。若对接前它们都绕地球做匀速圆周运动，且“天舟一号”处于低轨道，“天宫二号”空间实验室处于高轨道，如图所示，则（ ）A. “天舟一号”在地面上的发射速度不会超过7.9km/sB. 为了顺利实现对接，“天舟一号”在图示轨道需要点火减速C. 对接成功后，“天舟一号”的动能减小，机械能增大D. 对接后，由于“天宫二号”的质量增大，其轨道降低【答案】C9如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道，则（ ）A. 该卫星在P点的速度大于

8、，且小于B. 该卫星的发射速度大于C. 卫星在轨道上任何一点的速度都比轨道上任何一点的速度大D. 卫星在Q点加速由轨道进入轨道，故轨道在Q点的速度大于轨道在Q点的速度【答案】ABD【解析】试题分析：第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度，也是在地面附近发射人造卫星的最小发射速度，根据离心运动的条件可知，则该卫星在P点的速度大于，而同步卫星仍绕地球做匀速圆周运动，故在P点的速度小于故AB正确在轨道上的Q点速度较小，万有引力大于所需要的向心力，会做近心运动，要想进入圆轨道，需加速，使万有引力等于所需要的向心力所以在轨道I经过Q点的速度小于在轨道上经过Q点时的速度，故C错误，D正确.故选A

9、BD.10在未来的“星际穿越”中，某航天员降落在一颗不知名的行星表面上. 该航天员从高h=L处以初速度v0水平抛出一个小球，小球落到星球表面时，与抛出点的距离是，已知该星球的半径为R，引力常量为G，则下列说法正确的是A. 该星球的质量B. 该星球的质量C. 该星球的第一宇宙速度D. 该星球的第一宇宙速度【答案】AC11嫦娥五号探测器由中国航天科技集团公司五院研制，将在2017年12月前后发射，实现软着陆以及采样返回。设想嫦娥五号探测器完成了对月球的考察任务后，由月球表面回到绕月球做圆周运动。已知月球表面的重力加速度为g，月球半径为R，轨道舱到月球中心的距离为R，引力常量为G，那么，由以上条件可

10、求出的物理量是( )A. 嫦娥五号探测器绕月球做圆周运动的速度 B. 嫦娥五号探测器绕月球做圆周运动的周期C. 月球的第一宇宙速度 D. 月球的质量【答案】CD【解析】探测器在月球表面受到的重力等于月球对它的万有引力，则有，可得月球的质量，可求出月球的质量，故D正确；设月球的第一宇宙速度为，则有，得，可求出月球的第一宇宙速度，故C正确； 嫦娥五号探测器绕月球做圆周运动，由万有引力提供向心力，有，由于月球做圆周运动的半径未知，无法求出嫦娥五号探测器绕月球做圆周运动的速度和嫦娥五号探测器绕月球做圆周运动的周期，故AB错误；故选CD。12万有引力作用下的物体具有引力势能,取无穷远处引力势能为零,物体

11、距星球球心距离为r时的引力势能为 (G为引力常量,M、m分别为星球和物体的质量),在一半径为R的星球上,一物体从星球表面某高度处自由下落(不计空气阻力),自开始下落计时,得到物体在星球表面下落高度H随时间t变化的图象如图所示,则()A. 在该星球表面上以的初速度水平抛出一物体,物体将不再落回星球表面B. 在该星球表面上以的初速度水平抛出一物体,物体将不再落回星球表面C. 在该星球表面上以的初速度竖直上抛一物体,物体将不再落回星球表面D. 在该星球表面上以的初速度竖直上抛一物体,物体将不再落回星球表面【答案】ABD由将代入得,故C错误，D正确。 点晴：解决本题的关键理解水平抛和竖直抛出物体后不再

12、落回星球表面的意义即分别为成为星球的卫星和脱离星球的引力。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分） 一航天仪器在地面上重为，被宇航员带到月球表面上时重为。已知月球半径为R，引力常公为G，地球表面的重力加速度大小为，求:(1)月球的密度;(2)月球的第一宇宙速度.【答案】 【点睛】万有引力定律的两个重要理论：1.围绕星球做匀速圆周运动的物体，其向心力由万有引力提供；2.在星球表面上忽略星球自转的影响，则可认为万有引力等于重力。14（10分）由于地球的自转，物体在地球上不同纬度处随地球自转所需向心力的大小不同，因此同一个物体在地球上

13、不同纬度处重力大小也不同，在地球赤道上的物体受到的重力与其在地球两极点受到的重力大小之比约为299：300，因此我们通常忽略两者的差异，可认为两者相等而有些星球，却不能忽略假如某星球因为自转的原因，一物体在赤道上的重力与其在该星球两极点受到的重力大小之比为7：8，已知该星球的半径为R，求：（1）绕该星球运动的同步卫星的轨道半径r；（2）若已知该星球赤道上的重力加速度大小为g，万有引力常量为G，则该星球的密度【答案】（1）2R；（2）点睛：本题要知道物体在星球两极时，万有引力等于重力，物体在星球赤道上随星球自转时，向心力由万有引力的一个分力提供，另一个分力就是重力，有关系： ，这两个关系是解题的关键。15（15分）某星球的半径是地球半径的，质量是地球质量的，中国的一辆星球车，高h=1.6 m，在该星球表面以加速度a=2 m/s2匀加速直线行驶，当速度为2 m/s时突然车顶掉下一个质量为m的物体，试求(地球地面重力加速度g=10 m/s2)（1）当物体落地时，物体与小车的距离；（2）如果物体与地面的动摩擦因数为0.1，那么当物体停下来时与小车的距离(物体落地时竖直速度由于碰撞而损失)【答案】（1）0.16 m（2）2.96 m16（15分）一颗在赤