高考二轮复习物理课件专题分层突破练专题分层突破练4万有引力定律及其应用

专题分层突破练4万有引力定律及其应用123456789101112A组基础巩固练1.(2023江苏卷)设想将来发射一颗人造卫星,能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行,该轨道可视为圆轨道。该卫星与月球相比,一定相等的是(

)A.质量

B.向心力大小C.向心加速度大小 D.受到地球的万有引力大小C解析

根据

=ma可知,由于轨道半径相同,故向心加速度一定相同,选项C正确;该卫星质量与月球质量基本上不可能相等,故向心力大小和受地球的万有引力大小不可能相等,选项A、B、D错误。123456789101112C123456789101112B123456789101112123456789101112C123456789101112解析

组合体在天上只受万有引力的作用,则组合体中的货物处于失重状态,A错误;由题知组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动,而第一宇宙速度为最大的环绕速度,则组合体的速度大小不可能大于第一宇宙速度,B123456789101112B123456789101112解析

晨昏轨道与地球晨昏分界线共面,静止卫星轨道与赤道平面共面,所以两个轨道平面不重合,故A错误;根据公式a=可估算出地球的质量,故B正确;“夸父一号”的发射速度大于第一宇宙速度7.9

km/s,小于第二宇宙速度11.2

km/s,故C错误;因为卫星环绕的中心天体是地球,地球环绕的中心天体是太阳,所以D选项中公式两边不相等,故D错误。1234567891011126.(2023北京海淀一模)如图所示,卫星沿圆形轨道Ⅰ环绕地球运动。当其运动到M点时采取了一次减速制动措施,进入椭圆轨道Ⅱ或Ⅲ。轨道Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均与地球赤道平面共面。变更轨道后(

)A.卫星沿轨道Ⅲ运动B.卫星经过M点时的速度小于7.9km/sC.卫星经过M点时的加速度变大D.卫星环绕地球运动的周期变大B123456789101112解析

卫星运动到M点时减速,万有引力大于向心力,卫星做近心运动,沿轨道Ⅱ运动,A错误;卫星在近地轨道运动的速度约为7.9

km/s,在轨道Ⅰ的半离地球的距离不变,所以卫星经过M点时的加速度大小不变,C错误;根据开普勒第三定律,轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅰ的半径,故从轨道Ⅰ变到轨道Ⅱ,卫星环绕地球运动的周期变小,D错误。1234567891011127.(2023海南统考)2022年6月5日,神舟十四号载人飞船(以下简称飞船)发射升空,与天和核心舱成功对接。假设飞船与天和核心舱对接过程的简化示意图如图所示,天和核心舱处于半径为r2的圆轨道Ⅲ上,飞船先被发送至半径为r1的圆轨道Ⅰ上,通过变轨操作后,沿椭圆轨道Ⅱ运动到远地点B处与天和核心舱对接。已知地球质量为m地,引力常量为G,则(

)A.飞船在轨道Ⅰ上运动的周期与天和核心舱运动的周期之比为B.飞船沿轨道Ⅱ从近地点A运动到远地点B的过程中,速度不断减小C.飞船在轨道Ⅱ上经过B点的加速度小于天和核心舱的加速度D.飞船在轨道Ⅱ上由A点运动到B点的过程中,由于离地高度越来越大,所以机械能逐渐增大B1234567891011121234567891011128.(2023贵州毕节二模)引力波的发现证实了爱因斯坦100多年前所做的预测。1974年发现了脉冲双星间的距离在减小就已间接地证明了引力波的存在。如图所示,如果将脉冲双星系统简化为理想的圆周运动模型,双星绕彼此连线上的O点做匀速圆周运动。若引力常量为G,双星之间的距离为L,观测到双星的周期为T,则可估算出双星的(

)A.线速度 B.轨道半径C.质量之和 D.向心加速度C123456789101112123456789101112B组素能提升练9.(多选)(2023辽宁联考)2022年11月30日,我国六名航天员在空间站首次“太空会师”,向世界展示了中国航天工程的卓越能力。载人飞船的发射可简化为如图所示的过程,从地面发射后先沿椭圆轨道Ⅰ运行,从N点经时间t1后运行到距地面高度为400km的M点,在M点与沿圆轨道Ⅱ运行的天和核心舱成功对接(M点为对接点),对接后从M点经时间t2第一次到达P点,P在MN连线延长线上。已知地球半径为6400km。不考虑地球自转的影响及对接所用时间,已知地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是(

)A.飞船在轨道Ⅰ上N点的速度比M点的速度大B.飞船在轨道Ⅱ上M点的速度比在轨道Ⅰ上M点的速度大C.飞船沿轨道Ⅰ运行的时间t1大于沿轨道Ⅱ运行的时间t2ABD123456789101112123456789101112BD123456789101112解析

两卫星相对于两个大物体的中心基本保持静止,因此绕地球做圆周运动的周期相等,角速度相等,故C错误;由题意可知,两卫星围绕地球运动的角速度相等,运动半径不同,由角速度与线速度的关系v=ωr可得,两卫星绕地球做圆周运动的线速度不相等,故A错误;由F=ma=mω2r可知,质量相同、角速度相同的情况下,运动半径越大,向心加速度越大,向心力越大,由于r2>r1,故处于L2点的卫星绕地球做圆周运动的向心加速度大,向心力大,故B、D正确。12345678910111211.(2023安徽宣城模拟)2022年10月7日,太原卫星发射中心在黄海海域使用长征十一号海射运载火箭,采用“一箭双星”方式,成功将微厘空间北斗低轨导航增强系统试验卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。设两颗卫星轨道在赤道平面上,运行方向相同,运动周期也相同,其中a卫星为圆轨道,距离地面高度为ha=2R,b卫星为椭圆轨道,近地点M距离地面高度为远地点N距离地面高度的一半,地球表面的重力加速度为g,a卫星线速度大小为v1,b卫星在近地点M时线速度大小为v2,在远地点N时线速度大小为v3,地球半径为R,P点为两个轨道的交点。下列说法正确的是(

)123456789101112C.v2>v1>v3D.a、b两卫星在P点受到地球的引力相等答案

C123456789101112律可知v2>v3,卫星b由N点运动到P点时速度在增大,分析可知若在P点点123456789101112火加速可进入圆形a轨道,可得v1>v3;同理,卫星b在近地点M减速可进入M点所在高度处的圆轨道,根据万有引力公式可知,当卫星围绕地球做圆周运动时轨道越高,速度越小,所以可知卫星a的速度小于M点所在高度处的圆轨道的速度,即卫星b在近地点M的速度大于卫星a的速度,所以有v2>v1>v3,C正确。根据万有引力公式,a、b两卫星在P点时到地球的距离相等,由于两卫星的质量关系未知,所以无法判断受到地球引力的大小关系,D错误。12345678910111212.(多选)(2023安徽芜湖一模)某航天器的发射过程可简化为两个阶段,如图所示,先由椭圆轨道1运动后调整至圆轨道2,然后以大小为v的速度在轨道2上稳定运行。轨道上A、B、C三