决胜2017高考之全国名校试题物理分项汇编系列(全国新课标特刊)：(第02期)专题06+万有引力定律

1、决胜2017高考之全国名校试题物理分项汇编系列（全国新课标特刊）WWW.导语：广泛收集2016年4月至2016年6月期间的全国百强名校的模拟题、押题卷、临门一脚或最后一卷等，统一模式精心解析，按照章节分类汇编，创建了一部2017年高考备考不可或缺的精品题库工具书，书中卷卷精选，题题精彩，以百强名校为中心，涵盖各地各校备考精华，一书在手，一定会让您在2017年复习备考中达到事半功倍的效果。专题06 万有引力定律一、选择题Z1【陕西省西安中学2016届高三第四次仿真考试理科综合物理试题】中国载人航天工程新闻发言人2016年2月28日表示，我国将于201

2、6年第三季度择机发射“天宫二号”空间实验室，第四季度“神舟十一号”飞船将搭乘两名航天员与“天宫二号”对接。空间实验室将由长征运载火箭送入近地点为Q，远地点为P的椭圆轨道，P点离地面高度为h，地球中心位于椭圆的一个焦点上。“天宫二号”飞行几周后变轨进入预定圆轨道，如右图所示，3为预定圆轨道，已知“天宫二号”在预定圆轨道上飞行n圈历时为t,引力常量为G，地球半径为R，则下列说法正确的是( ) A“天宫二号”从Q点开始沿椭圆轨道向P点运动过程中，动能先增大后减小B“天宫二号”从Q点开始沿椭圆轨道向P点运动过程中，机械能守恒C由题中给出的信息可以计算出地球的质量 D“天宫二号”在椭圆轨道上的P点的向心

3、加速度小于在预定轨道上的P点的加速度【答案】BC【解析】“天宫一号”从Q点开始沿椭圆轨道向P点运行的过程中，距离地球原来越远，地球的引力做负功，根据动能定理可知，动能越来越小，故A错误“天宫一号”从Q点开始沿椭圆轨道向P点运行的过程中，只受到地球的引力，只有地球的引力做功，故机械能守恒，故B正确“天宫一号”在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，故周期为，根据万有引力提供向心力，得地球的质量，选项C正确；“天宫二号”在椭圆轨道上的P点受到的万有引力等于在预定轨道上的P点受到的万有引力，故 “天宫二号”在椭圆轨道上的P点的向心加速度等于在预定轨道上的P点的加速度，选项D错误；故选BC考点：万有引力定

4、律的应用【名师点睛】本题要掌握万有引力提供向心力，用周期表示向心力，列方程可以计算出中心天体的质量；卫星在轨道上运动时只受地球的引力作用，故所有卫星的机械能是守恒的.2【安徽省淮北市第一中学2016届高三最后一卷理科综合物理试题】两颗互不影响的行星P1、P2，各有一颗卫星S1、S2绕其做匀速圆周运动。图中纵轴表示行星周围空间某位置的引力加速度a，横轴表示某位置到行星中心距离r平方和倒数，a-关系如图所示，卫星S1、S2的引力加速度大小均为a0，则（）（A）S1的质量比S2的大（B）P1的质量比P2的大（C）P1的第一宇宙速度比P2的小（D）P1的平均密度比P2的大【答案】B考点：万有引力定律的

5、应用【名师点睛】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一思路，知道线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系，并会用这些关系式进行正确的分析和计算。3【海南省海口市第一中学2016届高三临考模拟物理试题】2009 年 2 月 11 日，俄罗斯的“宇宙-2251”卫星和美国的“铱-33”卫星在西伯利亚上空约 805km处发生碰撞。这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件。碰撞过程中产生的大碎片可能会影响资*源%库 太空环境。假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是( ) A. 甲的运行周期一定比乙的长 B. 甲距地面的高度

6、一定比乙的高 C. 甲的向心力一定 比乙的小 D. 甲的加速度一定比乙的大【答案】D【解析】卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有，因而，解得，由于甲的运行速率比乙的大，根据式，可以知道甲的轨道半径较小，故B错误；由公式可知甲的周期小故A错；由于未知两碎片的质量，无法判断向心力的大小，故C错误；碎片的加速度是指引力加速度，由式，可知甲的加速度比乙大，故D正确；考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】关键抓住万有引力提供向心力，列式求解出线速度、角速度、周期和向心力的表达式，再进行讨论；同时要注意卫星的线速度、

7、角速度、周期与轨道半径一一对应4【河北省衡水中学2016届高三下学期猜题卷理科综合试题】某行星外围有一圈厚度为d的发光带（发光的物质），简化为如图所示模型，R为该行星除发光带以外的半径。现不知发光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，某科学家做了精确的观测，发现发光带绕行星中心的运行速度与到行星中心的距离r的关系如图所示（图中所标记已知），则下列说法不正确的是A、发光带是环绕该行星的卫星群B、该行星的质量C、行星表面的重力加速度D、该行星的平均密度为【答案】D考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】若光带是该行星的组成部分，则其角速度与行星自转角速度相同若光带是环绕该行星的卫星群，由万

8、有引力提供向心力，由此列式分析5【广东省茂名市2016届高三第二次高考模拟理科综合物理试题】有两颗行星A、B，在这两颗行星表面附近各有一颗卫星，若这两颗卫星运动的周期相等，则下列说法正确是A两颗卫星的角速度大小相等B两颗卫星的线速度大小相等C两颗卫星的质量相等D两颗行星的密度相等【答案】AD【解析】这两颗卫星运动的周期相等，根据，所以两颗卫星的角速度大小相等故A正确；根据，故线速度与行星的半径成正比，线速度大小不一定相等故B错误根据题目的数据无法判断两卫星的质量，故C错误根据密度的定义，由于周期相同，故两行星的密度一定相等，故D正确故选AD。考点：万有引力定律的应用【名师点睛】本题要掌握卫星绕

9、行星表面做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，可以计算出中心天体即行星的质量，再根据密度的定义式可计算出行星的密度6【吉林省毓文中学2016届高三高考热身考试理科综合物理试题】对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径r与周期T关系作出如图所示图象，则可求得地球质量为(已知引力常量为G)() A B C D【答案】A考点：万有引力定律的应用【名师点睛】本题要掌握万有引力提供向心力这个关系，找到r3-T2函数关系，同时要能理解图象的物理含义，知道图象的斜率表示什么。7【贵州省遵义县第一中学2016届高三押题卷理

10、科综合物理试题】将卫星发射至近地圆轨道1，然后再次点火，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、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MPN运动所需的时间等于从NQM的时间【答案】B【解析】卫星绕中心天体做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，得，则半径大的周期大，轨道3半径比轨道2，轨道

11、2大于轨道1，所以卫星在轨道3上的周期大于轨道2的周期大于在轨道1上的周期，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，根据得卫星在轨道3上线速度小于卫星在轨道1上线速度，所以在轨道2上P点的速度小于卫星在轨道1上线速度，故B正确；卫星运行时只受万有引力，加速度，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M-P-N运动所需的时间小

12、于从N-Q-M的时间，则D错误; 故选B.考点：万有引力定律的应用【名师点睛】本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度和角速度的表达式，再进行讨论知道知道卫星变轨的原理，卫星通过加速或减速来改变所需向心力实现轨道的变换。8【安徽省六安市第一中学2016届高三下学期第三次模拟考试】飞船沿半径为R的圆形轨道绕地球做匀速圆周运动，如果要返回地球，可在轨道上某一点A处调整速率，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动。椭圆轨道与地球表面在B点相切，如图所示，已知地球半径为，地球表面的重力加速度为g，则下列说法正确的是A、飞船在A点调整速率时需要加速B、飞船在从A向B运动的过程中机械能是逐渐减

13、小的C、飞船在A点调整速率后的速率可能大于第一宇宙速度D、飞船从A点运动到B点所需要的时间【答案】D【解析】如果在A点加速，则做离心运动，故飞船在A点调整速率时需要减速，A错误；飞船在从A向B运动的过程中只有万有引力做功，机械能守恒，B错误；第一宇宙速度是地球表面的运行速度，绕地球运动的最大环绕速度，故飞船在A点调整速率后的速率一定小于第一宇宙速度，C错误；根据题意得椭圆轨道的半长轴在半径为R的轨道上有，在地球表面有，根据开普勒第三定律得飞船由A点到B点的运动时间，联立解得，D正确。考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先

14、明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算9【江西省吉安市第一中学2015-2016学年度高三下学期5月三模考试】2016年2月11日，美国自然科学基金召开新闻发布会宣布，人类首次探测到了引力波，2月16日，中国科学院公布了一项新的探测引力波的“空间太极计划”，计划从2016年到2035年分四个阶段进行，将向太空发射三颗卫星探测引力波，在目前讨论的初步概念中，天琴将采用三颗全同的卫星（SC1、SC2、SC3）构成一个等边三角形阵列，地球恰处于三角形中心，卫星将在以地球为中心， 高度约为10万公里的轨道上运行，

15、针对确定的引力波波进行探测，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐琴竖琴，故命名为“天琴计划”则下列有关三颗卫星的运动描述正确的是A、三颗卫星一定是地球同步卫星B、三颗卫星具有相同大小的加速度C、三颗卫星线速度比月球绕地球运动的线速度大且大于第一宇宙速度D、若知道万有引力常量G以及三颗卫星绕地球运转周期T可估算出地球的密度【答案】B考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】解答本题要知道同步卫星的特点，最大第一宇宙速度是绕地球运动的最大速度，是发射卫星的最小速度要抓住卫星问题的基本思路：万有引力等于向心力10【福建省福州第三中学2016届高三模拟考试理科综合物理试题】2016年2月11日，美国科学家

16、宣布探测到引力波。证实了爱因斯坦100年前的预言。双星的运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由a、b两颗星体组成，这两颗星绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动，测得a星的周期为T，a、b两颗星的距离为，a、b两颗星的轨道半径之差为（a星的轨道半径大于b星的轨道半径），则Ab星公转的周期为 Ba星公转的线速度大小为Ca、b两颗星的半径之比为 Da、b两颗星的质量之比为【答案】B考点：考查了双星系统【名师点睛】双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度的大小相等，周期相等，根据向心力的关系求出转动的半径之比，从而得出线速度大小之比，根据向心力相等求出质量关系11【安徽省

17、合肥市第一中学2016届高三下学期冲刺模拟卷（C）理科综合试题】有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行周期是地球近地卫星的倍，卫星圆形轨道平面与地球赤道平面重合，卫星上有太阳能收集板可以把光能转化为电能，提供卫星工作所必须的能量。已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，忽略地球公转，此时太阳处于赤道平面上，近似认为太阳光是平行光，则卫星绕地球一周，太阳能收集板的工作时间为（ ）A、 B、 C、 D、【答案】C【解析】地球近地卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律：，有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行周期是地球近地卫星的倍，所以该卫星运行周期，如图，当卫星在阴影区时不能接受阳光：据几何关

18、系： ，卫星绕地球一周，太阳能收集板工作时间为：，故选项C正确。考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；向心力【名师点睛】万有引力类问题中万有引力等于向心力和地球表面重力等于万有引力是两个重要的等式；太阳能电池有关问题日常生活中很少见，这类新情境问题关键抓住电功率等基本概念。12【山西省祁县中学2016届高三5月月考理科综合物理试题】宇宙飞船以周期为T绕地球作近地圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，如图所示。已知地球的半径为R，引力常量为G，地球自转周期为。太阳光可看作平行光，宇航员在A点测出的张角为，则A. 飞船绕地球运动的线速度为B. 一天内飞船经历“日全食”的次数为T/

19、T0C. 飞船每次经历“日全食”过程的时间为D. 地球质量为【答案】AD【解析】飞船绕地球匀速圆周运动，所以线速度为，又由几何关系知，所以 故A正确；地球自转一圈时间为To，飞船绕地球一圈时间为T，飞船绕一圈会有一次日全食，所以每过时间T就有一次日全食，得一天内飞船经历“日全食”的次数为故B错误；由几何关系，飞船每次“日全食”过程的时间内飞船转过角，所需的时间为；故C错误；万有引力提供向心力，则：，所以： 故D正确；故选AD。考点：万有引力定律的应用【名师点睛】此题考查了万有引力定律的应用问题；解题时掌握匀速圆周运动中线速度、角速度及半径的关系，同时理解万有引力定律，并利用几何关系得出转动的角

20、度。13【吉林省东北师范大学附属中学2016届高三第五次模拟考试】图甲所示为小球在一端固定于O点的轻弹簧的牵引力在光滑水平面上做椭圆运动的轨迹，图乙为某卫星绕地球作椭圆运动的轨迹，则下列说法中正确的是A、小球由B经C到D点时间与由D经A到B点的时间相等B、卫星由经到点时间与由经到点的时间相等C、小球在A点的速度小于小球在B点的速度$来&源：D、若卫星在点的速度大小为v，则卫星在点的加速度大小为【答案】AC【解析】根据运动的对称性可知小球由B经C到D点时间与由D经A到B点的时间相等，A正确；由于卫星受到的引力充当向心力，在距离中心天体越近的地方，引力越大，根据可得，所以距

21、离中心天体越近，速度越大，故经到点过程中的速度大于由经到点过程中速度，两个过程中的路程相同，所以时间不等，B错误；根据胡可定律可知，小球受到的弹力指向O点，从A到B过程中力与速度方向夹角为锐角，即弹力做正功，动能增大，故小球在A点的速度小于小球在B点的速度，C正确；若卫星在点时，运动半径大于，加速度小于，所以D错误；考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】本题区分了一种轨迹两种运动的区别，一定要注意图甲中弹力时刻指向O点，但图乙中万有引力时刻指向中心天体，不是点14【吉林省长春市十一高中2016届高三高考冲刺理科综合物理试题】已知一质量为m的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为，假设地球是质

22、量分别均匀的球体，半径为R。则地球的自转周期为（设地球表面的重力加速度为g）A、地球的自转周期为B、地球的自转周期为C、地球同步卫星的轨道半径为D、地球同步卫星的轨道半径为【答案】AC考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算15【江苏省徐州市铜山区2016届高三5月高考模拟物理试题】美国科学家在2016年2月11日宣布，他们利用激光干涉引力波天文台(LIGO)“探测到两个黑洞合并时产生的引力波”，

23、爱因斯坦在100年前的预测终被证实。两个黑洞在合并的过程中，某段时间内会围绕空间某一位置以相同周期做圆周运动，形成“双星”系统。设其中一个黑洞的线速度大小为v，加速度大小为a，周期为T，两黑洞的总机械能为E，它们之间的距离为r，不计其他天体的影响，两黑洞的质量不变。下列各图可能正确的是vOraOr -2资*源%库TOr2EOrABCD【答案】B【解析】根据万有引力定律可得，则，因为r1+r2=r，则，；根据，则，故v-r图像不是线性关系，线性A错误；根据，解得，故a-r-2是过原点的直线，线性B正确；根据解得，故选项C错误；根据及，解得两黑洞的总机械能为，故选项D错误；故选B.考点：万有引力定

24、律的应用16【山东省潍坊市2016届高三下学期第三次模拟考试理科综合物理试题】随着深太空探测的发展，越来越多的“超级类地行星”被发现，某“超级类地行星”半径是地球的1.5倍，质量是地球的4倍，下列说法正确的是A该星球表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的倍B该星球第一宇宙速度小于地球第一宇宙速度C绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍D绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍【答案】AC【解析】根据得，星球表面的重力加速度，因为“超级类地行星”半径是地球的1.5倍，质量是地球的4倍，则星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的倍，故A正确根据，得星球的第

25、一宇宙速度，因为“超级类地行星”半径是地球的1.5倍，质量是地球的4倍，则星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍，可知星球的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度，故B错误根据得：，因为轨道半径相同，星球质量是地球质量的4倍，则绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍，故C正确，D错误故选AC。考点：万有引力定律的应用【名师点睛】解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：1、万有引力等于重力，2、万有引力提供向心力，并能灵活运用。17【湖北省襄阳市第五中学2016届高三5月模拟考试（四）】已知地球和火星的半径分别为r1、r2， 绕太阳公转轨道可视为圆，轨道半径分别为r1、r

26、2，公转线速度分别为vl、v2，地球和火星表面重力加速度分别为g1、g2，平均密度分别为1、2地球第一宇宙速度为v1，飞船贴近火星表面环绕线速度为v2，则下列关系正确的是（ ）A B. C1r12v22=2r22v12 Dg1r12=g2r22【答案】C【解析】根据万有引力提供向心力得：，得，是行星公转半径，地球和火星的公转半径之比为，所以公转线速度之比，故A错误；与行星公转相似，对于卫星，线速度表达式也为由于不知道地球和火星的质量之比，所以无法求出，故B错误；卫星贴近表面运行时，有 ，得：，行星的密度为：（其中T为星球表面卫星运行的周期，r为星球半径），故为定值，故，故C正确；在行星表面，由

27、重力等于万有引力，有 ，r是行星的半径，得：，则有，由于地球与火星的质量不等，则，故D错误考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算18【湖北省襄阳市第五中学2016届高三5月模拟考试（三）】已知某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地运行的周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方.假设某时刻，该卫星如图在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心

28、距离为r2.设卫星由A到B运动的时间为t，地球自转周期为T0.不计空气阻力.则A.T=3T0/5 B.T=3T0/8C. D.卫星由图中圆轨道进入椭圆轨道过程中，机械能不变【答案】B考点：考查了开普勒三定律的应用【名师点睛】解决本题的关键知道机械能守恒的条件，以及变轨的原理，知道当万有引力大于向心力时，做近心运动，当万有引力小于向心力时，做离心运动掌握开普勒第三定律，并能灵活运用19【湖北省武昌实验中学2016届高考适应性考试理科综合物理试题】（多选）“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径

29、的n倍，下列说法中正确的是（ ）A同步卫星距地面的高度是地球半径的倍 B同步卫星运行速度是第一宇宙速度的倍 C同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的倍 D同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍（忽略地球的的自转效应） 【答案】AB资*源%库【解析】地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，所以同步卫星距地面的高度是地球半径的（n-1）倍，故A正确；由万有引力充当向心力得：，第一宇宙速度，所以同步卫星运行速度是第一宇宙速度的倍，故B正确；同步卫星与地球赤道上的物体具有相同的角速度，根据知，同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转的速度的n倍，故C错误；根据，得，则同步卫

30、星的向心速度是地球表面重力加速度的倍，故D错误；考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算20【四川省广安二中、石中、恒中、广外四校2016届高三下学期第一次联合考试理科综合试题】我国的“嫦娥工程”取得了初步的成功。如图所示，假设月球半径为R，飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道I上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的近月点B再次点火变轨进入月球近月轨道绕月球做圆周运动，则下列说法正

31、确的是（ ）A飞船在轨道的运行速率大于飞船在轨道的运行速率B在A处，飞船变轨后瞬间的动能大于变轨前瞬间的动能C在B处，飞船变轨后瞬间的动能小于变轨前瞬间的动能D飞船在轨道绕月球运行一周所需的时间大于在轨道绕月球运行一周所需的时间【答案】C【解析】卫星由原来的高轨道进入低轨道要减速，但是由于引力做功，最终会导致低轨道上的速度比高轨道速度大，故飞船在轨道的运动速率小于飞船在轨道的运动速率，故A错误由于点火后由原来的高轨道进入低轨道，可知卫星要减速，故卫星在A处，飞船变轨后瞬间的动能小于变轨前瞬间的动能，故B错误，C正确依据万有引力提供向心力周期表达式可得：，解得：，可知轨道越高，周期越大，飞船在轨道绕月球运行一周所需时间小于在轨道绕月运行一周所需时，故D错误故选C。考点：万有引力定律的应用21【江西省