2018届高考物理二轮复习“万有引力与航天”学前诊断

1、从月球起飞，返回地球，带回约2 kg 月球样品。某同学从网上得到一些信息，如表中数据“万有引力与航天”1.考查卫星运行及天体质量的计算多选2O17 年 3 月 16 日消息，高景一号卫星发回清晰影像图，可区分单个树冠。天文爱好者观测该卫星绕地球做匀速圆周运动时，发现该卫星每经过时间B 正确，选项 A、C、D 错误。考点一天体质量和密度的计算弧长对应的圆甘日口冋景号甘日口冋景号甘日口冋景号已知引力常量为 G,则（）G0D.地球的质量为G0pG0t解析：选 BD 高景一号卫星的质量不可求，选项A 错误；由题意知，卫星绕地球做匀速圆周运动角速度0|3=Y，选项 B 正确；卫星绕地球做匀速圆周运动线速

2、度v=t，选项 C错误；由v=3r解得地球的质量I得r=，该卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由0I3M=G0T，选项 D 正确。2.考查天体密度的计算假设地球可视为质量均匀分布的球体。*F 債赤道的大小为g；地球自转的周期为T,-3nG?g9已知地球表面重力加速度在两极的大小为引力常量为 G 地球的密度为3ngoB.GTgoggo,在3nCGT、3ngoD.G解析：选 B 根据万有引力与重力的关系解题。物体在地球的两极时,3ngoP=GT gog。故选项t通过的弧长为I，该卫星的质量为A.卫星角速度为B.卫星线速度大小为C.物体mg=以上两式联立解得地球的密度在赤道上时，m叶mW2R=

3、T 丿23.考查天体密度的计算与比较“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成。探测器预计在年由“长征五号”运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空,2017自动完成月面样品采集，并3gR13“=6X；=孑，选项 B 正确。goR4 24.考查天体质量和密度的计算与运动规律的综合据美国宇航局消息，在距离地球40 光年的地方发现了三颗可能适合人类居住的类地行5 m。据此可得，该类地行星和地球的平均密度之比为考点二卫星运行参量的比较5.考查利用开普勒定律比较不同轨道卫星的周期如图所示，A、B是绕地球做匀速圆周运动的两颗卫星，A、B两卫星月球半径R）月球表面处的重力加速度g。地球和月球的

4、半径之比RR=4地球表面和月球表面的重力加速度之比卫=6g。( )所示，请根据题意，判断地球和月球的密度之比为2A.33B.2C. 4D. 6解析：选在地球表面，重力等于万有引力，则有mg解得M=雲G，故密度为M Gp=V=T3nR3go4nGR同理，月球的密度为p0=3g4nGR，故地球和月球的密度之比为10 m/s 竖直上抛一个小星，假设某天我们可以穿越空间到达某一类地行星，测得以初速度球可到达的最大高度只有1 m 而其球体半径只有地球的一半，则其平均密度和地球的平均密度之比为（取g= 10 m/s2）（、）A. 5 : 2.10 : 1解析：选2, V GMD根据h=函和g=瓦可得,M=

5、RG,即p3nR23vo1- -OG8nGRh Rh在地球表面以初速度10 m/s竖直上抛一个小球可到达的最大高度2Vo2g地10 ： 1,选项 D 正确。C. 1 : 104与地心的连线在相等时间内扫过的面积之比为k,不计A B两卫星之间地球5的引力，则A、B两卫星的周期之比为（）A. k3B .k22C. kD .3解析：选 C 根据开普勒第三定律得 辛=k,a为半长轴，已知卫星在两轨道上运动的卫星的周期相等，所以椭圆轨道的长轴长度为 2R,故 A 错误；B点为椭圆轨道的远地点，速度星在I轨道距离地心的距离大于卫星在n轨道A点距离地心的距离，所以aoaA,故 C 正确;若OA=0.5R贝U

6、 OB=1.5R,人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力,错误。7.考查赤道上的物体与轨道卫星状态参量的比较我国首颗量子科学实验卫星于2016 年 8 月 16 日 1 点 40 分成功发射。解析：选 A 设卫星绕地球做圆周运动的半径为r，周期为T,则在t时间内与地心连t2SArATBt、 线扫过的面积为S=nr，即S=k，根据开普勒第三定律可知33rArBTT T2,k3, A 正确。6.考查圆轨道、椭圆轨道卫星及运行参量的比较如图所示，曲线I是一颗绕地球做圆周运动卫星轨道的示意图，其半径为R曲线n是一颗绕地球做椭圆运动卫星轨道的示意图，O点为地球球心，AB为椭圆的长轴，两轨道

7、和地心都在同一平面内，已知在两轨道上运动的卫星的周期相等，万有引力常量为G,地球质量为M下列说法正确的是（）A.椭B.卫星在I轨道的速率为V0,卫星在n轨道B点的速率为VB,贝yVoVBC.卫星在I轨道的加速度大小为ao,卫星在n轨道A点加速度大小为aA,则aoVB,故 B 错误；根据牛顿第二定律得a= 卫r如果卫星以OB为轨道半径做匀速圆周运动，v=2GM3R,在n轨道上，卫星在B点要减速，做近心运动，所以卫星在B点的速率2GM斗3R故DB点的速率Mm mV严,v=GMVBa1a3B .a3a2a1C. a3a1a2D .aa2a3a3,则为 2 060 km 1984 年 4 月 8 日成

8、功发射的东方红二号卫星运行在赤道 上空35 786 km 的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为ai、a?、a3的大小关系为a=32r可知，a2a3；由万有引力提供向心力可得：ar2,东万红一号的轨道半径小于东万红二号的轨道解析：选 D 东方红二号地球同步卫星和地球自转的角速度相同，由半径，所以有：a1a2,所以有：a1a2a3,故 A、B、C 错误，D 正确。考点三卫星变轨问题9.考查卫星变轨前后状态参量的比较89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，将卫星送入同步轨道3。轨道 1、2相切于Q点，2、3 相切于P点，M

9、N为椭圆轨道短半轴的端点，则当卫星 分别在 1、2、3 轨道上正常运行时（如图所示），以下说法正确的是（）A.在三条轨道中周期从大到小的顺序是3 轨道、1轨道、2 轨道B.在三条轨道中速率最大的时刻为经过2 轨道的Q点，速率最小的时刻为经过 2 轨道 上P点C.卫星在轨道 1 上经过Q点时的加速度大于它在轨道 2 上经过Q点时的加速度D. 卫星在轨道 2 上从MRN运动所需的时间等于从2QM的时间3r解析：选 B 由开普勒第三定律=k知，半径大的周期大，由321可知T3T2T1,故 A 错误。从轨道 1 到轨道 2,卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运 动必须使卫星所需向心力大于万有

10、引力，所以应给卫星加速， 增加所需的向心力， 所以在轨道 2 上Q点的速度大于轨道 1 上Q点的速度；在轨道 2 上P点的速度小于轨道 3 上P点的速 度；根据v得卫星在轨道 3 上线速度小于卫星在轨道 1 上线速度，故 B 正确。卫星GM运行时只受万有引力，加速度a=孑，所以卫星在轨道 2 上经过P点时的加速度等于它在轨道 3 上经过P点时的加速度，C 错误。近地点速度大，远地点速度小，则在轨道 2 上从MP-N运动所需的时间小于从N-Q-M的时间，则 D 错误。10.考查飞船起飞与返回多选据印度时报报道，目前，印度政府2017 年电子预算文件显示，火星登陆计划暂定于 20212022 年。

11、在不久的将来，人类将登陆火星，建立基地。用运载飞船给火星基地 进行补给，就成了一项非常重要的任务。其中一种设想的补给方法：补给飞船从地球起飞， 到达月球基地后，卸下部分补给品。再从月球起飞，飞抵火星。在到达火星近地轨道后，“空投补给品”，补给飞船在不着陆的情况下完成作业，返回地球。下列说法正确的是（）A.补给飞船从月球起飞时的发射速度要达到 7.9km/sB.“空投补给品”要给补给品减速C. 补给飞船不在火星上着陆原因是为了节省能量D. 补给飞船卸下部分补给品后，因为受到的万有引力减小，所以要做离心运动解析：选 BC 月球的质量和重力加速度都小于地球，补给飞船从月球起飞时的发射速 度不用达到1

12、07.9 km/s，选项 A 错误，从高轨道变轨到低轨道，需要减速，所以“空投补给 品”要给补给品减速，选项 B 正确；补给飞船不在火星上着陆，可以节省因发射而耗费的能量，选项 C 正确；补给飞船卸下部分补给品后，仍做圆周运动，选项D 错误。11.考查卫星变轨前后速率与能量的比较11探月卫星绕地运行一段时间后，离开地球飞向月球。 如图所示是绕地飞行的三条轨道，轨道 1 是近地圆形轨道，2 和 3 是变轨后的椭圆轨道。A点 是轨道2 的近地点，B点是轨道 2 的远地点，卫星在轨道 1 的运行速率为 7.7km/s，则下列说法中正确的是()D.卫星在轨道 3 所具有的最大速率小于在轨道2 所具有的

13、最大速率-解析：选 B 卫星在椭圆轨道 2 的A点做离心运动，故卫星在椭圆轨道2 经过A点时的1速率一定大于 7.7 km/s，选项 A 错误。假设有一圆轨道 2 过B点，卫星在椭圆轨道 2 的BCj点的速率小于其所在圆轨道的速率，卫星在椭圆轨道 2 经过B点时的速率一定小于 7.7 km/s ,选项 B 正确。卫星运动到离地球越远的地方，需要的能量越大，具有的机械能也越大，则卫星在轨道 3 所具有的机械能大于在轨道2 所具有的机械能，选项 C 错误。根据开普勒第二定律可知椭圆轨道上近地点的速度最大，远地点的速度最小，则椭圆轨道 3 和 2 的最大速率都出现在A点，而从轨道 1 变成轨道 2

14、和 3 都要做离心运动，速度越大，做离心运动离圆心越远，故卫星在轨道 3 所具有的最大速率大于在轨道2 所具有的最大速率，选项 D 错误。12.考查飞船的变轨与对接多选神舟一号载人飞船于 2016 年 10 月 17 日 7 时 30 分发射。在科技人员精准控制 下，神舟十一号载人飞船经过多次变轨，于19 日凌晨，与天宫二号对接环接触，在按程序解析：选 BD 当神舟十一号从低轨道加速时，由于速度增大，故将向高轨道运动，所以神舟十一号为了追上天宫二号，只能从低轨道上加速，故A 错误，B 正确；神舟十一号经多次变轨，从低轨道到高轨道过程中机械能增大，故 C 错误；由于阻力作用，飞船的速度将Mm V

15、减小，所以有mr，飞船将做近心运动，即轨道将要下降，故D正确。A.卫星在轨道2 经过A点时的速率一定小于7.7 km/sB.卫星在轨道2 经过B点时的速率一定小于7.7 km/sC.卫星在轨道3 所具有的机械能小于在轨道2 所具有的机械能顺利完成一系列技术动作后，对接成功。下列说法中正确的是A. 若神舟十一号和天宫二号处于同一个轨道高度时，神舟十B. 神舟十一号应从低轨道上加速，才能与天宫二号对接成功、I_. 口、存x *.、. 号加速就能与天宫二号对接成功C. 神舟十一号经多次变轨，从低轨道到高轨道过程中机械能不变D. 天宫二号运行较长时间后，由于受稀薄大气阻力的作用，轨道高度会降低12考点

16、四宇宙双星及多星系统模型13.考查宇宙双星系统模型2016 年 2 月 11 日，科学家宣布“激光干涉引力波天文台(LIGO) ”-13探测到由两个黑洞合并产生的引力波信号，这是在爱因斯坦提出引力波概念100 周年后，引力波被首次直接观测到。在两个黑洞合并过程中， 由于彼此间的强大引力作用，会形成短时间的双星系统。如图所示，黑洞A、B可视为质点，它们围绕连线上0点做匀速圆周运动，且A0大于B0不考虑其他天体的影响。下列说法正确的是（）A.黑洞A的向心力大于B的向心力B.黑洞A的线速度大于B的线速度C.黑洞A的质量大于B的质量D.两黑洞之间的距离越大，A的周期越小解析：选 B 双星靠相互间的万有

17、引力提供向心力，根据牛顿第三定律可知，A对B的作用力与B对A的作用力大小相等，方向相反，则黑洞A的向心力等于B的向心力，故 A 错误；双星具有相同的角速度，由题图可知A的半径比较大，根据v=3r可知，黑洞A的 线速度大于B的线速度，故 B 正确；在匀速转动时的向心力大小关系为：mA32A=m31B,由于A的半径比较大，所以A的质量小，故 C 错误；由mA3 1A=m3 IB,ITBL又：A+B=L,得rA=,L为二者之间的距离，双星靠相互间的万有引力提供向m+ mB心力，所以得:4nrmlFrnm, 即:T2=km厂，则两黑洞之间的距离越小，A的周期越小,故 D 错误。14.考查宇宙三星系统问

18、题多选宇宙中有这样一种三星系统， 系统由两个质量为m的小星体和一个质量为M的大星体组成，两个小星体围绕大星体在同一圆形轨道上运行，轨道半径为的说法中正确的是（）解析：选 BC 该三星系统应该在同一直线上，并且两小星体在大星体相对的两侧，只4n2L3GTATBr。关于该三星系统A. 在稳定运行的情况下, 大星体提供两小星体做圆周运动的向心力B. 在稳定运行的情况下, 大星体应在小星体轨道中心，两小星体在大星体相对的两侧C.小星体34n D.大星体运行的周期为34n T GIMm14有这样才能使某一小星体受到大星体和另一小星体的引力的合力提供向心力。由15心，故 B、C 正确。15.考查宇宙双星系统及其演变过程 多选某国际研究小组观测到了一组双星系统，它们绕二者连线上的某点做匀速圆周运动，双星系统中质量较小的星体能“吸食”质量较大的星体的表面物质，过程中()A. 双星做圆周运动的角速度不断减小B. 双星做圆周运动的角速度不断增大C. 质量较大的星体做圆周运动的轨道半径减小D. 质量较大的星体做圆周运动的轨道半径增大解析：选 AD 设质量较小的星体质量为m,轨道半径为ri,