2019年专题四万有引力定律和应用选择专题(含答案)

1、2019年专题四万有引力定律和应用选择专题（含答案）专题四万有引力定律及应用单选练习专题1.我国第16颗北斗导航卫星升空，北斗卫星导航系统是继美GPS和俄GLoNASS之后第三个成熟的卫星导航系统。这些卫星中含有地球轨道卫星，地球静止轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星， 其中地球静止轨道卫星是位于赤道上空的同步卫星，倾斜地球同步轨道卫星的轨道平面与赤道平 面有一定的夹角，其周期与地球自转周期相同。这些卫星的轨道均可看做圆。以下关于倾斜地球 同步轨道卫星的说法正确的是（）A .如果它受到意外撞击速度变小，其轨道将变大B .它的运行速度比第一宇宙速度大C.它的向心加速度大小和位于赤道上空的同步卫星的向

2、心加速度大小相等D .若倾斜角度适当，该卫星可以始终位于河南郑州的正上方2嫦娥三号”任务是我国探月工程绕、落、回”三步走中的第二步，嫦娥三号”分三步实现了在月球表面平稳着陆。一、从100公里×00公里的绕月圆轨道上，通过变轨进入100公里X15公里的绕4米高度时无初速自由下F列说法错误的是（）月椭圆轨道；二、着陆器在15公里高度开启发动机反推减速，进入缓慢的下降状态，到100米左右着陆器悬停，着陆器自动判断合适的着陆点；三、缓慢下降到距离月面落着陆。下图是 嫦娥三号”飞行轨道示意图（悬停阶段示意图未画出）A. 嫦娥三号”在椭圆轨道上的周期小于圆轨道上的周期B. 嫦娥三号”在圆轨道和椭

3、圆轨道经过相切点时的加速度相等C. 着陆器在100米左右悬停时处于失重状态D. 着陆瞬间的速度一定小于9ms3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6匀速圆周运动，那么在环月”运动过程中它的动能可能为（）22 / 144.2013年12月2日1时30分，我国成功发射了嫦娥二号”探月卫星，12月6日1

4、7时47分卫星顺利进入环月轨道。已知地球半径为R ,月球半径为 R2,地球表面处的重力加速度为g。若该卫星在地球，月球表面的重力分别为G1，G2则（）A .月球表面的重力加速度为B. 月球与地球的质量之比为C. 卫星沿近月轨道做匀速圆周运动的周期为D .月球与地球的第一宇宙速度之比为5三颗人造地球卫星 a, b, c,在同一轨道平面内做匀速圆周运动，某一时刻恰好处在同一直线 上.下列说法中正确的是（）A . 运行速度大小 Va V VbV VCB .运行周期Ta> Tb > TCC.向心加速度犬小 aa> ab> acD .所受向心力大小Fa> Fb > F

5、C6我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星某双星由质量不等的星体S和S2构成,两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动由天文观察测得其运动周期为T,S到C点的距离为r,S和S2的距离为r,已知引力常量为 G.由此可求出 9的质量为（）GT*C.Gr4.> >lGTr7经长期观测，人们在宇宙中已经发现了双星系统”，双星系统”由两颗相距较近的恒星组成,O点做周期相同的匀速圆周运动.个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体如图所示，两颗星 球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的测得两颗星之间的距离为L,质量之比为 mx m

6、2=3: 2.则下列结论不正确的是（A. mi, m2做圆周运动的线速度之比为B. m1, m2做圆周运动的角速度之比为C. m1做圆周运动的半径为 D. m2做圆周运动的半径为8我国将第十六颗北斗卫星 北斗”送入太空，并定点于地球同步轨道东经110.5。由此,具有完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

7、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9有a, b, c, d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，C是地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24h,所有卫星均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则有（）A. a的向心加速度等于重力加速度gB . C在4h内转过的圆心角是 一6C. b在相同时间内转过的弧长最长D. d的运动周期有可能是 23h10.2013年12月14日21时11分，嫦娥三号成功实现月面软着陆，中国成为世界上第三个在月球上实现软着陆的国家如图所示，嫦娥三号经历漫长的

8、地月旅行后，首次在距月表100km的环月轨道上绕月球做圆周运动运动到A点时变推力发动机开机工作，嫦娥三号开始快速变轨，变轨后在近月点B距月球表面15km的椭圆轨道上绕月运行；当运动到B点时，变推力发动机再次开机，嫦娥三号从距月面15km处实施动力下降关于嫦娥三号探月之旅，下列说法正确的是（）A .在A点变轨时，嫦娥三号的机械能增加B. 在A点变轨时，发动机的推力和嫦娥三号运动方向相反C. 在A点变轨后，嫦娥三号在椭圆轨道上运行的周期比圆轨道周期长D. 在A点变轨后沿椭圆轨道向B点运动的过程中，嫦娥三号的加速度逐渐减小11. 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

9、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2-RT"B月球的质量为_ IL2占八、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12. 研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比（）A 距地面的高度变大B 向

10、心加速度变大C 线速度变大D 角速度变大13. 某月球探测卫星先贴近地球表面绕地球做匀速圆周运动，此时其动能为H,周期为Ti；再控制它进行一系列变轨，最终进入贴近月球表面的圆轨道做匀速圆周运动，此时其动能为压2 ,周期为14. 如果把水星和金星绕太阳的轨道视为圆周，从水星与金星在一条直线上开始计时，若测得在相同时间内水星，金星转过的角度分别为',_ （均为锐角），则由此条件可求得水星和金星A. 质量之比B .绕太阳的动能之比C.到太阳的距离之比D .受到的太阳引力之比15. 专家称嫦娥四号探月卫星为四号星”计划在2017年发射升空，它的主要任务是更深层次，更 全面的科学探测月球地貌，资

11、等方面的信息，完善月球档案资料。已知月球表面的重力加速度为g ,月球的平均密度为 月球可视为球体，四号星”离月球表面的高度为 h,绕月做匀速圆周运动的周期为T。仅根据以上信息不能求出的物理量是（）A. 月球质量B. 万有引力常量C. 四号星”与月球间的万有引力D .月球的第一宇宙速度g,;在赤道的16. 假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为大小为g;地球自转的周期为 T；引力常量为G。地球的密度为（）D.A, B连线与A, O连17. 如图所示，人造卫星 A, B在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动。已知线间的夹角最大为-,则卫星A, B的角速度之比等于C J

12、十 ,?18已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为（）A 3.5kmsB 5.0kmsC17.7kmsD 35.2kms19.2013年12月2日1时30分，搭载月球车和着陆器（如下图甲）的嫦娥三号月球探测器从西昌 卫星发射中心升空，飞行约18min后，常娥三号进入如下图乙所示的地月转移轨道AB, A为入口点，B为出口点，嫦娥三号在 B点经过近月制动，进入距离月面h=100公里的环月圆轨道，其运行的周期为T;然后择机在月球虹湾地区实行软着陆，展开月面巡视勘察.若以R表示月球半径，忽略月球自转及地球对它的影响.下列说

13、法正确的是（）A 携带月球车的着陆器在月球上着陆过程中一直处于失重状态B 物体在月球表面自由下落的加速度大小为 rC月球的第一宇宙速度为 -JLjLl_2_TD 由于月球表面重力加速度较小，故月球车在月球上执行巡视探测任务时出去失重状态20.2013年6月10日上午，我国首次太空课在距地球300多千米的 天宫一号”上举行，如图所示的是宇航员王亚萍在天宫一号”上所做的 水球”若已知地球的半径为6400km ,地球表面的重力加2速度为g=9.8ms ,下列说法正确的是（）A 水球”在太空中不受地球引力作用mgB 水球相对地球运动的加速度为零C.若王亚萍的质量为 m,则她在 天宫一号”中受到地球的引

14、力为D 天宫一号”的运行周期约为1.5h答案解析1. 【答案】C【解析】卫星受撞击后速度减小，所需要的向心力减小，即做向心运动，所以轨道半径减小，故 选项A错误；地球静止轨道卫星即地球同步卫星，由于第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以它 的环绕速度比第一宇宙速度小；倾斜地球同步卫星的周期等于地球静止同步卫星的周期，所以它 们的轨道半径相同，由 ='可知其速度等于静止同步卫星的速度，所以它的环绕速度比第一宇D错误.宙速度小，故选项 B错误；由一 一.可知选项 C正确；若该卫星始终在河南郑州的上方，其轨道圆心就不再是地心，万有引力将其拉至赤道上方，故选项2. 【答案】C【解析】据题意，嫦娥三

15、号”在椭圆轨道上的周期和在圆轨道上的周期可以通过开普勒第三定律分析，即,由于* ,U L ：二.，故选项 A正确；据向心加速度''可知,T4R*C错误；由于着陆切点加速度相等，故选项 B正确；当着陆器处于悬停状态时受力平衡，故选项瞬间做自由落体运动，则着陆瞬间速度为:40.，故选项D正确。3. 【答案】D【解析】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6TIJF2I的半径时，巡视器的速度最大，动能最大，根据，-.：,-一RlR2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丄丄1 j.错误；D正确。4. 【答案】C【解

16、析】卫星的质量为,乐曲表面的重力加速度- -，故A错。由二=,得到星球质量工,得月球质量与地球质量之比为：；.，故B错;GCaJC1m,星球第一宇宙速度_ 一解得设卫星质量为二一，故C正确;故D错。的向心力由万有引力提供，因为不知道人造地球卫星A，B，C的质量大小关系，无法比较它们所将G1=mg , G2=mg月代入解得： -V.5. 【答案】C【解析】由.二=ma _' 可知，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，线速度越小，周期越大，所以应VA> VB> vc. aA>aB>ac. TAV TBV Tc.故AB错误，C正确.三颗卫星G越大，：越小同步卫星距离地

17、球的高度约为36000 km ,所以该卫星正常运行时的速度比离地350公里高的天宫一号空间站线速度小.故C错误； D :同步卫星运行周期与地球自转一周的时受的万有引力，也就不知道向心力大小.故B错误.6. 【答案】D【解析】双星的运动周期是一样的,选Si为研究对象，根据牛顿第二定律和万有引力定律得4刃24爼L尸'?1,则m2=.故正确选项D正确.i ZiGr7. 【答案】A【解析】双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，则有:I3 年胳 L¥23Wy少.则厂百肓.因为，则子，"孑.根据：=' ' ,知：_:_ :厂故BC

18、D正确，A错误.本题选择不正确的，故选：A .8. 【答案】D【解析】A :同步卫星运行轨道只能位于地球赤道平面上的圆形轨道，所以北斗导航卫星不可能与A , B错误，C :根据东经110.5的经线平面重合，也不可能定点于杭州正上方，故间相等，故D正确故选D 9. 【答案】C【解析】同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,角速度相同，则知a与C的角速度相同，根据a= 2知, C的向心加速度大.由_ r2,卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于b的向心加速度，而 b的向心加速度约为 g，故知a的向心加速度小于重力加速度g .故A错误；C是地球同步卫星，周期是 24h,则C在4

19、h内转过的圆心角是故B错1 jf>g 产误；由一 ，卫星的半径越大，线速度越小，所以b的线速度最大，在相同时间内转过r2 /的弧长最长故 C正确；由开普勒第三定律知，卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于C的周期24h 故D错误；10.【答案】B【解析】嫦娥三号在A点变轨时，发动机的推力和嫦娥三号运动方向相反，卫星做减速运动，万有引力大于向心力做近心运动，使其进入椭圆轨道，故在A点变轨时，机械能要减小，故A错误、B正确.由开普勒第三定律一，椭圆轨道的半长轴比圆轨道的半径小，则椭圆轨道上运TlJ加行的周期比圆轨道周期短；选项C错误由牛顿第二定律-可知，A点变轨后沿椭圆轨道向B点运动

20、时，减小，则加速度逐渐增大 选项D错误。故选B.11.【答案】B【解析】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'4R+h)m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，即严3加OR2-'：,故物体在月球表面自由下落的加速度为严 AJr 4r亠丙yS - tJ =T一,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。12.【答案】A【解析】同步卫星与地球的自转周期相同，若地球的自转周期变大，那么同步卫星

21、的角速度将变小，D项错误；根据万有引力提供向心力，有：-,角速度变小，同步卫B项错星离地高度将变大，A项正确；由可知，同步卫星的向心加速度将减小,误；。由.一” 可知，线速度变小， C项错误。Rh13.【答案】C【解析】卫星绕地球做匀速圆周运动，设卫星质量为m ,轨道半径为n,运动线速度为 w.因为动能为：气：=一：-,所以向心力为：-,万有引力提供向心力：故C正确，ABD错误.故:,解得:二一，同理卫星绕月球做圆周运动时，有类似的结论:14.【答案】C .【解析】水星和金星作为环绕体，无法求出质量之比，故A错误由于不知道水星和金星的质量关系，故不能计算它们绕太阳的动能之比，故B错误.相同时间内水星转过的角度为 1金星转：；一，知道了过的角度为 2可知道它们的角速度之比，根据万有引力提供向心力:角速度比，就可求出轨道半径之比，即到太阳的距离之比故C正确.D由于不知道水星和金星的质量关系，故不能计算它们受到的太阳引力之比，故D错误.15.【答案】C【解析】设月球的半径为R,由一 和-可得-a*334 r GEm4亡 ±4,4F由，一，和可得一.一二.由两式相比可3