高考物理晋中力学知识点之万有引力与航天易错题汇编附答案

1、高考物理晋中力学知识点之万有引力与航天易错题汇编附答案一、选择题.如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆 周运动，下列说法正确的是A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的运行周期比乙的小C,甲的角速度比乙的大D.甲的线速度比乙的大.宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点 做周期相同的匀速圆周运动.根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双 星仍做匀速圆周运动，则下列说法错误的是（）A,双星相互间的万有引力减小B,双星圆周运动的角速度增大C,双星圆周运动的周期增大D.双星圆周运动的半径增大.在地球同步轨道上等间距布置三

2、颗地球同步通讯卫星，就可以让地球赤道上任意两位置 间实现无线电通讯，现在地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6. 6倍。假设将来地球的 自转周期变小，但仍要仅用三颗地球同步卫星实现上述目的，则地球自转的最小周期约为 A. 5小时B. 4小时C. 6小时D. 3小时.由于地球自转和离心运动，地球并不是一个绝对的球形（图中虚线所示），而是赤道部 分凸起、两极凹下的椭球形（图中实线所示），A点为地表上地理纬度为6的一点，在A 点有一静止在水平地面上的物体，入设地球对物体的万有引力仍然可看做是质量全部集中 于地心。处的质点对物体的引力，地球质量为M,地球自转周期为T,地心。到A点距离 为R，关于水平地面

3、对该物体支持力的说法正确的是（）A.支持力的方向沿。4方向向上B.支持力的方向垂直于水平地而向上C,支持力的大小等于GMmC,支持力的大小等于GMmR1D.支持力的大小等于三一？ RcosO R- T.如图为中国月球探测工程的形象标志，象征着探测月球的终极梦想。假想人类不断向月 球“移民”，经过较长时间后，月球和地球仍可视为均匀球体，地球的总质量仍大于月球 的总质量，月球仍按原轨道运行，则以下说法中正确的是（）9矍能A.月地之间的万有引力将变大B.月球绕地球运动的周期将变小C.月球绕地球运动的向心加速度将变大D,月球表面的重力加速度将变小. 2015年7月25日，我国发射的新一代北斗导航卫星，

4、全部使用国产微处理器芯片（CPU）,圆了航天人的“中国芯”之梦，该卫星在圆形轨道运行速度v满足（）v7.9 km/s7.9 km/sv 11.2 km/s11.2 kni/sv16.7 km/s.由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动.对于这些做匀速圆周 运动的物体，以下说法正确的是（）A,向心力指向地心B,速度等于第一宇宙速度C,加速度等于重力加速度D.周期与地球自转的周期相等.如图所示，“天舟一号”处于低轨道，“天宫二号”处于高轨道，则（）A.“天舟一号”的向心加速度小于“天宫二号”的向心加速度“天舟一号”的角速度等于“天宫二号的角速度“天舟一号的周期大于“天宫二号”的周

5、期“天舟一号”和“天宫二号”的向心力都由万有引力提供9.因“光纤之父”高银的杰出贡献，早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于 1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高银星”。假设高银星为 均匀的球体，其质量为地球质量的9倍，半径为地球半径的L倍，则“高银星”表面的重 kq力加速度是地球表而的重力加速度的（）j2 2A. /倍B. 一倍C. J倍D.一倍kqkq10.电影流浪地球深受观众喜爱，地球最后找到了新家园，是一颗质量比太阳大一倍 的恒星，假设地球绕该恒星作匀速圆周运动，地球到这颗恒星中心的距离是地球到太阳中 心的距离的2倍.则现在地球绕新的恒星与原来绕太

6、阳运动相比，说法正确的是（）A.线速度是原来的!B.万有引力是原来的!C.向心加速度是原来的2倍D.周期是原来的2倍11.如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知“、b、c三颗卫星均做圆周 运动，”是地球同步卫星，则（）A.卫星的加速度大于的加速度B.卫星的角速度小于c的角速度C.卫星”的运行速度大于第一宇宙速度D.卫星的周期大于24 h12.如图所示，卫星和。，分别在半径相同的轨道上绕金星和地球做匀速圆周运动，已 知金星的质量小于地球的质量，则（）A. 的角速度较大B.。的周期较大“、的线速度大小相等“、的向心加速度大小相等.假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速

7、度在两极的大小为 go,在赤道的大小为g;地球自转的周期为T,引力常数为G,则地球的密度为：3冗3483汽八 _ 3k goA，GT1 g. B- GT2 g.-g C，GT1D- PGTT7. “嫦娥四号”是人类历史上首次在月球背而软着陆和勘测。假定测得月球表面物体自 由落体加速度力，已知月球半径R和月球绕地球运转周期丁，引力常数为G.根据万有引力定律，就可以“称量”出月球质量了。月球质量M为（）A.B.C.D.GB.C.D.G4/尸GT2TH 4/G.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L然后在。点通 过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道H,则（）A.B.C.D.该

8、卫星的发射速度必定大于11. A.B.C.D.该卫星的发射速度必定大于11. 2 knVs卫星在同步轨道II上的运行速度大于7. 9 knVs 在轨道I上，卫星在尸点的速度小于在。点的速度 卫星在Q点通过加速实现由轨道I进人轨道II.如图所示，甲是我国暗物质粒子探测卫星“悟空”，运行轨道高度为500km,乙是地球同 步卫星.关于甲、乙两卫星的运动,下列说法中正确的是A.B.C.D.卫星乙的周期可能是20hA.B.C.D.卫星乙的周期可能是20h卫星乙可能在泸州正上空卫星甲的周期大于卫星乙的周期卫星甲的角速度大于卫星乙的角速度.近年来，人类发射的多枚火星探测器己经相继在火星上着陆，正在进行着激动

9、人心的 科学探究，为我们将来登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础.如果火星探测 器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得该运动的周期为丁，则火星的平均密度0的表 达式为（k为某个常数）（）p = kTkp = Tp = kTkp = Tp = kT2.如图所示，有关地球人造卫星轨道的正确说法有（A. a、b、c均可能是卫星轨道B.卫星轨道只可能是aa、b均可能是卫星轨道b可能是同步卫星的轨道 19.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，每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

10、相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期 相同的匀速圆周运动.现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为如:2=3:2,下列说法 中正确的是：A.,小、加2做圆周运动的线速度之比为3:2B.如、加2做圆周运动的角速度之比为3:22C.，川做圆周运动的半径为三L2D.叱做圆周运动的半径为三L20. 一物体静置在平均密度为夕的球形天体表面的赤道上.己知万有引力常量为G,若由 于天体自转使物体对天体表而压力恰好为零，则天体自转周期为A生 B.f 上 C. P y D.（曳 F（4 兀 G/JGp）Gp）21.我国将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神州十一号”飞船与“天宫二号”对接假 设“天宫

11、二号”与“神州十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的 对接，下列措施可行的是A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者 速度接近时实现对接22. 2019年10月31日为“2019年国际暗物质日”，当天，中国锦屏实验室和英国伯毕实 验室作为两个世界著名暗物质实验室首次进行了公开互动。假设某一行星绕

12、恒星中心转动，行星转动周期的理论值与实际观测值之比詈=口攵1)，科学家推测，在以两星球球心连线为半径的球体空间中均匀分布着暗物质，设恒星质量为M,据此推测，暗物质的 质量为A. KMB. 4k2MC. (F-l )M D. (4-1) M23.关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是A.所有的行星都绕太阳做圆运动B.对任意一个行星它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积C.在 =攵中，k是与太阳无关的常量T2D.开普勒行星运动定律仅适用于行星绕太阳运动一个行星，其半径比地球的半径大2倍，质量是地球的25倍，则它表面的重力加速度 是地球表而重力加速度的()25A. 6 倍B. 4 倍C.倍D.

13、12 优925.研究火星是人类探索向火星移民的一个重要步骤。假设火星和地球均绕太阳做匀速圆 周运动，火星轨道在地球轨道外侧，如图所示，与地球相比较，则下列说法中正确的是( )A.A.火星运行速度较大C.火星运行周期较大B.火星运行角速度较大D.火星运行的向心加速度较大【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题A解析：A【解析】根据卫星运动的向心力由万有引力提供，G-=ma= mr-X=mrco2=m 有: 厂rGM 由。=y rGM 由。=y r,可知甲的向心加速度小于乙的向心加速度，故A正确;T=V GM由于gnT度，故C错误:gnT度，故C错误:gm,由于甲的中心天体质量小于乙的中心

14、天体质量，故甲的线速甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的周期大于乙的周期，故B错误: ,由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的角速度小于乙的角速度小于乙的线速度，故D错误.故选A.点睛：抓住半径相同，中心天体质量不同，根据万有引力提供向心力展开讨论即可，注意 区别中心天体的质量不同.B解析：BHl /HHl /H箕，知万有引力减小.故C.双星间的距离在不断缓慢增加，根据万有引力定律E=GC错误.BD.根据万有引力提供向心力得=m2a)2r2可知“门=叱2知轨道半径比等于质量之反比，双星间的距高变大，则双星的轨道半径都变大，根据万有 引力提供向心力，知角速度变小，周期增大.故B

15、D正确.A .根据“门2r2解得K+r2=L解得ri =- mx +% 一hlL分二一!一hl +1 根据万有引力提供向心力所以四巧g所以四巧g、tr23_ 17_ Gnm-19 Gm/ng GnrjtiA- 2 -2L22L(?+72)双星间的距离变大，所以双星间动能均减小，故A正确.故选ABD.名师点睛：解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，应用万有引力定律 与牛顿第二定律即可正确解题，知道双星的轨道半径比等于质量之反比.B解析：B【解析】【详解】设地球的半径为R，则地球同步卫星的轨道半径为=6.6/?,已知地球的自转周期7=24h, 地球同步卫星的转动周期与地球的自转周期一

16、致，若地球的自转周期变小，则同步卫星的 转动周期变小。由GMm n 4=mR R- T2公式可知，做圆周运动的半径越小，则运动周期越小。由于需要三颗卫星使地球赤道上任 意两点之间保持无线电通讯，所以由几何关系可知三颗同步卫星的连线构成等边三角形并 且三边与地球相切，如图。由几何关系可知地球同步卫星的轨道半径为r=2R由开普勒第三定律得T = T R = 24 卜 2 x 4hV r3 V (6.6/?)3故B正确，ACD错误。故选B。B解析：B【解析】【分析】【详解】AB.根据弹力方向可知，支持力的方向应垂直水平线向上，由于地球是椭球形，则0A方 向不会垂直水平线，故A错误，B正确：CD.设支

17、持力方向与赤道平面夹角为a,物体随地球做圆周运动则有 Mm.,2兀、2 c 八G-5- coscos a = m() Reos 8RT得“ GMmcQsO /2兀、，八 cos8N = ；m()- R -R cos a Tcos a故CD错误。故选B。A解析：A【解析】【分析】【详解】A.设地球质量为M,月球的质量为加，两者的总质量为加，则月地之间的万有引力为r由质量的乘积为二次函数关系，其中M=(?oM)时取最大值，但在地球 的质量M不断减小仍大于月球质量，可知函数值在最高点右侧，质量乘积逐渐减小，则万 有引逐渐变大，故A正确：B.由万有引力提供向心力，有Min2乃?G -p- = /n(-

18、) r可得则随着地球质量减小，月球的公转周期变大，故B错误;C.对月球由万有引力提供向心力，有MmG = ma可得GM a = r-则随着地球质量减小，月球绕地球运动的向心加速度将变小，故C错误: D.在月球表面的物体所受引力等于重力，有可得月球表面的重力加速度Gm Gp 43 4 c8 = - = -兀 Gpr、司不 33则随着月球质量增大，月球的半径（增大，则月球表面的重力加速度变大，故D错误。 故选A。A解析：A【解析】第一宇宙速度是物体在地球附近做匀速圆周运动必须具有的速度.而卫星在绕地球的轨道 上作匀速圆周运动，轨道半径大于地球半径，根据卫星的速度公式口二/可知，卫星 的速度小于第一

19、宇宙速度，即卫星运行速度1，V7.9km/s,故A正确，BCD错误. D解析：D【解析】静止在地而的物体绕地轴做匀速圆周运动，向心力垂直指向地轴：速度不等于第一宇宙速 度：加速度也不等于重力加速度；但是周期与地球自转的周期相等.选项D正确.D解析：D 【解析】 【分析】 【详解】A.根据MmG = ma可得GM a = r-可知“天舟一号的向心加速度大于“天宫二号”的向心加速度，选项A错误:B.由Mn ，G = mcor可得IgaT可知，“天舟一号”的角速度大于“天宫二号”的角速度，选项B错误; C.由Mm 2乃，G=,?Vr可得可知，“天舟一号”的周期小于“天宫二号”的周期，选项c错误；D.

20、 “天舟一号和“天宫二号的向心力都由万有引力提供，选项D正确。 故选D。C解析：C【解析】【详解】 根据G段，得，g =半，因为高银星的质量为地球质量的;，半径为地球半径的L，则“高银星”表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的二，故C正确，ABD 9k错误.D解析：D【解析】【详解】线速度与由题知，新恒星的质量2线速度与由题知，新恒星的质量A、根据万有引力充当向心力：G-=m 厂 rM是太阳的2倍，地球到这颗恒星中心的距离,是地球到太阳中心的距离的2倍，则地球 绕新恒星的线速度不变，故A错误。B、根据万有引力F=G叱可知，万有引力变为原来的1,故B错误。 r2C、由向心加速度二可知，线速度v

21、不变，半径变为原来的2倍，则向心加速度变为原来的L,故C错误。2D、由周期7=可知，线速度v不变，半径,变为原来的2倍，则周期变为原来的2 v倍，故D正确。B解析：B【解析】【详解】由万有引力提供向心力G丝 = mco1r = m t屋r = m =，解得rT ru = J弧,刃=J孚,r =卫星、b半径相同，所以周期、加速度相同：故ad 错误：卫星”的半径大于C,所以卫星。的角速度小于C的角速度：故B正确；第一宇宙 速度为近地卫星的运行速度，其值最大，所有卫星的运行速度都小于或等于它，故C错 误；故选BA解析：A【解析】【详解】A、由万有引力充当向心力GA、由万有引力充当向心力GmM角速度卫

22、星”和的轨道半径相同，而中心天体金星的质量小于地球的质量，的角速度较大，故A正确.B、由。=苓知，卫星的周期K=2兀，总，卫星”和的轨道半径相同，卫星“绕中心 天体金星的质量较小，则卫星的周期较大，故B错误.C、由线速度C、由线速度v=CD、G=m = mcor = m r = ma，解得 r2 rT2丁 = 汉 =2%J烹 g = J孚，可知轨道半径小的周期小，角速度大，C错误D正 确.D解析：D【解析】【详解】探测器绕火星做“近地”匀速圆周运动，万有引力做向心力，故有-MmG = mRR2 T2解得故火星的平均密度为M37tkp =4 万 GT2 T 7TK3（k =为常量）G故选D。C解

23、析：C【解析】【分析】【详解】地球卫星闱绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，所以凡是地球卫星，轨道面必定 经过地球中心，所以a、b均可能是卫星轨道，c不可能是卫星轨道，故AB错误，C正 确：同步卫星的轨道必定在赤道平面内，所以b不可能是同步卫星，故D错误.故选C.【点睛】本题考查了地球卫星轨道相关知识点，地球卫星闱绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的 地心，万有引力提供向心力，轨道的中心一定是地球的球心.C解析：C【解析】【详解】由于双星系统中，“、加2完成一次圆周运动的时间相同，故它们的角速度之比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O点做周期相同的匀速圆周运动，设它们

24、的轨道半径分别为八和4,贝IJ:nun. -G昔 = ?4 TOC o 1-5 h z 一?，小，G = mqy?联立解得：叫 72 .K =- L = -Lm + m2 5叫 73/; =! L = -Lmy +，叫 5A = A = V2 A = A = V2 3A.与计算不符,故A错误;B.与分析不符，故B错误； C.与计算相符，故C正确： D.与计算不符，故D错误。D 解析：D 【解析】 【分析】 【详解】当压力为零时，-Mm4;r 八G = m R ,R2T2联立解得所以ABC错误：D正确. C解析：C【解析】 试题分析：在同一轨道上运行加速做离心运动，减速做向心运动均不可实现对接.则AB 错误：飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，则其做离心运动可使飞船逐渐靠近空 间实验室，两者速度接近时实现对接.则C正确：飞船先在比空间实验室半径小的轨道上 减速，则其做向