優(yōu)化探究高考物理一輪復習 4.4萬有引力與航天知能檢測.doc

4.4萬有引力與航天隨堂演練1(2013年高考福建理綜卷)設(shè)太陽質(zhì)量為m，某行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為t，軌道可視作半徑為r的圓已知萬有引力常量為g，則描述該行星運動的上述物理量滿足()agmbgmcgm dgm解析：由mr可得gm，a正確答案：a2(2012年高考北京卷)關(guān)于環(huán)繞地球運行的衛(wèi)星，下列說法正確的是()a分別沿圓軌道和橢圓軌道運行的兩顆衛(wèi)星，不可能具有相同的周期b沿橢圓軌道運行的一顆衛(wèi)星，在軌道不同位置可能具有相同的速率c在赤道上空運行的兩顆地球同步衛(wèi)星，它們的軌道半徑有可能不同d沿不同軌道經(jīng)過北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面一定會重合解析：根據(jù)開普勒第三定律k(常數(shù))可知只要橢圓軌道的半長軸與圓軌道的半徑相等，兩者的周期就相等，a選項錯誤；沿橢圓軌道運行的衛(wèi)星在以長軸為對稱軸的對稱點上具有相同的速率，故b選項正確；由gmr，解得r ，對于地球同步衛(wèi)星其周期t24小時，故其軌道半徑一定，c選項錯誤；經(jīng)過北京上空的衛(wèi)星軌道有無數(shù)條，軌道平面與赤道平面的夾角可以不同，故軌道平面可以不重合，d選項錯誤答案：b3我國航天事業(yè)取得了突飛猛進地發(fā)展，航天技術(shù)位于世界前列，在航天控制中心對其正上方某衛(wèi)星測控時，測得從發(fā)送操作指令到接收到衛(wèi)星已操作信息需要的時間為t(設(shè)衛(wèi)星接收到操作信息立即操作，并立即發(fā)送已操作信息回中心)，測得該衛(wèi)星運行周期為t，地球半徑為r，電磁波的傳播速度為c，由此可以求出地球的質(zhì)量為()a.b.c. d.解析：衛(wèi)星離地的高度為，運行軌道半徑為r，則gm(r)()2，由此求得地球質(zhì)量m.答案：c4(2012年高考山東理綜卷)2011年11月3日，“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器成功實施了首次交會對接任務(wù)完成后“天宮一號”經(jīng)變軌升到更高的軌道，等待與“神舟九號”交會對接變軌前和變軌完成后“天宮一號”的運行軌道均可視為圓軌道，對應的軌道半徑分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2.則等于()a. b. c. d.解析：“天宮一號”做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，由gm可得v ，則變軌前后，選項b正確答案：b限時檢測(時間：45分鐘，滿分：100分)命題報告教師用書獨具知識點題號萬有引力定律的應用7、9、10同步衛(wèi)星1、12衛(wèi)星的變軌3、5宇宙速度及天體密度計算4、11雙星問題6、8經(jīng)典力學和相對論力學2一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi))1由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的()a質(zhì)量可以不同 b軌道半徑可以不同c軌道平面可以不同 d速率可以不同解析：同步衛(wèi)星軌道只能在赤道平面內(nèi)，高度一定，軌道半徑一定，速率一定，但質(zhì)量可以不同，a項正確答案：a2下面說法正確的是()a在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)而改變，在狹義相對論中，物體的質(zhì)量也不隨運動狀態(tài)而改變b在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量隨物體運動速度增大而減小，在狹義相對論中，物體的質(zhì)量隨物體運動速度的增大而增大c在經(jīng)典力學中，物體質(zhì)量是不變的，在狹義相對論中，物體的質(zhì)量隨物體速度增大而增大d上述說法都是錯誤的解析：在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量是不變的，根據(jù)狹義相對論可知，物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大，二者在速度遠小于光速時是統(tǒng)一的，故選項c正確答案：c3(2013年高考新課標全國卷改編)2012年6月18日，神舟九號飛船與天宮一號目標飛行器在離地面343 km的近圓形軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣下列說法正確的是()a為實現(xiàn)對接，兩者運行速度的大小都應介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間b如不加干預，在運行一段時間后，天宮一號的動能可能會減小c如不加干預，天宮一號的軌道高度將緩慢降低d航天員在天宮一號中處于失重狀態(tài)，說明航天員不受地球引力作用解析：所有航天器在近圓形軌道上繞地球運動的速度大小均小于第一宇宙速度，a錯誤；對接軌道處的空間存在稀薄的大氣，天宮一號克服空氣阻力做功，動能減小，速率減小，萬有引力大于做圓周運動的向心力，若不加干預，天宮一號將做向心運動，使軌道高度緩慢下降此過程中萬有引力做正功，其動能增大，選項b錯誤，c正確；由于萬有引力提供向心力，航天員在天宮一號中處于失重狀態(tài)，但地球?qū)ζ涞囊ψ饔萌源嬖冢琩錯誤答案：c4美國宇航局發(fā)現(xiàn)了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星“開普勒226”，其直徑約為地球的2.4倍至今其確切質(zhì)量和表面成分仍不清楚，假設(shè)該行星的密度和地球相當，根據(jù)以上信息，估算該行星的第一宇宙速度等于()a3.3103 m/s b7.9103 m/sc1.2104 m/s d1.9104 m/s解析：設(shè)地球的密度為，半徑為r，第一宇宙速度為v1，開普勒226的第一宇宙速度為v2，則，得v22.4v11.9104 m/s，故d正確答案：d5一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，假設(shè)該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運動，動能減小為原來的1/4，不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則變軌前后衛(wèi)星的()a向心加速度大小之比為81b角速度大小之比為161c周期之比為18d軌道半徑之比為12解析：動能(ekmv2)減小為原來的，則衛(wèi)星的環(huán)繞速度v變?yōu)樵瓉淼?；由v 知r變?yōu)樵瓉淼?倍，故d項錯誤；由 ，a向，t 知變?yōu)樵瓉淼?，a向變?yōu)樵瓉淼?，t變?yōu)樵瓉淼?倍，故a、b錯誤，c正確答案：c6(2013年高考山東理綜卷)雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運動的周期為t，經(jīng)過一段時間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時圓周運動的周期為()a. t b. tc. t d. t解析：由mr12mr22，可知r12，r22，則有(r1r2)2r2r，同理有nr，解得t1t，b正確答案：b7一物體從一行星表面某高度處自由下落(不計阻力)自開始下落計時，得到物體離行星表面高度h隨時間t變化的圖象如圖所示，則根據(jù)題設(shè)條件可以計算出()行星表面重力加速度的大小行星的質(zhì)量物體落到行星表面時速度的大小物體受到行星引力的大小a bc d解析：從題中圖象看到，下落的高度和時間已知(初速度為0)，所以能夠求出行星表面的加速度和落地的速度，故、正確；因為物體的質(zhì)量未知，不能求出物體受到行星引力的大小，又因為行星的半徑未知，不能求出行星的質(zhì)量，故、項錯誤答案：b8冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為71，同時繞它們連線上某點o做勻速圓周運動由此可知，冥王星繞o點運動的()a軌道半徑約為卡戎的b角速度大小約為卡戎的c線速度大小約為卡戎的7倍d向心力大小約為卡戎的7倍解析：兩星繞連線上某點穩(wěn)定轉(zhuǎn)動，則轉(zhuǎn)動周期和角速度相同，根據(jù)兩星做圓周運動所需的向心力由萬有引力提供，兩星受到的萬有引力為相互作用力，有，解之得，a選項正確，b選項錯誤；線速度vr，c選項錯誤；因兩星向心力均由大小相等的相互作用的萬有引力提供，d選項錯誤答案：a9“探路者”號宇宙飛船在宇宙深處飛行過程中，發(fā)現(xiàn)a、b兩顆均勻球形天體，兩天體各有一顆靠近其表面飛行的衛(wèi)星，測得兩顆衛(wèi)星的周期相等，以下判斷正確的是()a天體a、b的質(zhì)量一定不相等b兩顆衛(wèi)星的線速度一定相等c天體a、b表面的重力加速度之比等于它們的半徑之比d天體a、b的密度一定不相等解析：假設(shè)某天體有衛(wèi)星繞其表面旋轉(zhuǎn)，萬有引力提供向心力，可得gmr，那么該天體的平均密度為，衛(wèi)星的環(huán)繞速度v ，表面的重力加速度ggg，所以正確答案為c .答案：c10同重力場作用下的物體具有重力勢能一樣，萬有引力場作用下的物體同樣具有引力勢能若取無窮遠處引力勢能為零，物體距星球球心的距離為r時的引力勢能為epg(g為引力常量)，設(shè)宇宙中有一個半徑為r的星球，宇航員在該星球上以初速度v0豎直向上拋出一個質(zhì)量為m的物體，不計空氣阻力，經(jīng)t秒后物體落回手中，則下列說法不正確的是()a在該星球表面上以 的初速度水平拋出一個物體，物體將不再落回星球表面b在該星球表面上以2的初速度水平拋出一個物體，物體將不再落回星球表面c在該星球表面上以 的初速度豎直拋出一個物體，物體將不再落回星球表面d在該星球表面上以2的初速度豎直拋出一個物體，物體將不再落回星球表面解析：設(shè)該星球表面附近的重力加速度為g，物體豎直上拋運動有：v0，在星球表面有：mgg，設(shè)繞星球表面做圓周運動的衛(wèi)星的速度為v1，則mg，聯(lián)立解得v1，a正確；2，b正確；從星球表面豎直拋出物體至無窮遠速度為零的過程，有mvep0，即mvg，解得v22，c錯誤，d正確答案：c二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)11(15分)已知地球半徑為r，地球表面重力加速度為g，萬有引力常量為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響(1)求衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的第一宇宙速度v1；(2)若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動且運行周期為t，求衛(wèi)星運行半徑r；(3)由題目所給條件，請?zhí)岢鲆环N估算地球平均密度的方法，并推導出平均密度表達式解析：(1)設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，地球的質(zhì)量為m，衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動滿足gmg第一宇宙速度是指衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動的速度，衛(wèi)星做圓周運動的向心力等于它受到的萬有引力gm式代入式，得v1(2)衛(wèi)星受到的萬有引力為gm()2r由式解得r(3)設(shè)質(zhì)量為m0的小物體在地球表面附近所受重力為m0g，則gm0g將地球看成是半徑為r的球體，其體積為vr3地球的平均密度為答案：(1)(2)(3)見解析12(15分)發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射到距地面高度為h1的近地圓軌道上，在衛(wèi)星經(jīng)過a點時點火實施變軌進入橢圓軌道，最后在橢圓軌道的遠地點b點再次點火將衛(wèi)星送入同步軌道，如圖所示已知同步衛(wèi)星的運行周期為t，地球的半徑