2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí)試題：萬有引力定律及其應(yīng)用(含答案)

1、回扣練 6：萬有引力定律及其應(yīng)用101(多選)2014 年 3月 8 日凌晨馬航客機(jī)失聯(lián)后，西安衛(wèi) 星測控中心緊急調(diào)動海洋、風(fēng)云、高分、遙感 4 個型號近 顆衛(wèi)星， 為地面搜救提供技術(shù)支持 特別是“高分一號”突破 了空間分辨率、多光譜與大覆蓋面積相結(jié)合的大量關(guān)鍵技術(shù)如圖為“高分一號”與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)兩顆衛(wèi)星在空中某一面內(nèi)運(yùn)動的示意圖 “北斗”系統(tǒng)中兩顆衛(wèi)星“ G1”和“ G3”以及“高分一號”均可認(rèn)為繞地心O做勻速圓周運(yùn)動衛(wèi)星G1”和“ G3”的軌道半徑為 r，某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B 兩位置，“高分一號”在 C 位置若衛(wèi)星均順時針運(yùn)行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為 R

2、，不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用力則以下說法正確的是 ( )RA衛(wèi)星“ G1”和“ G3”的加速度大小相等均為 rgB衛(wèi)星“ G1”由位置 A 運(yùn)動到位置B所需的時間為C如果調(diào)動“高分一號”衛(wèi)星快速到達(dá)B 位置的下方，必須對其加速D“高分一號”是低軌道衛(wèi)星，其所在高度有稀薄氣體，運(yùn)行一段時間后機(jī)械能會減小GMm GM 2解析：選 BD.根據(jù)萬有引力提供向心力2 ma可得， a 2，而 GMgR2，所以衛(wèi)星的rr加速度 a grR2 ，故 A錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力，得 Gr3MgrR3 ，所以衛(wèi)星 13 rr由位置 A運(yùn)動到位置 B所需的時間 t ，故 B正確；“高分一號”衛(wèi)星加速， 3Rg將做離心

3、運(yùn)動，軌道半徑變大，速度變小，路程變長，運(yùn)動時間變長，故如果調(diào)動“高分 號”衛(wèi)星快速到達(dá) B位置的下方，必須對其減速，故 C 錯誤；“高分一號”是低軌道衛(wèi)星， 其所在高度有稀薄氣體，克服阻力做功，機(jī)械能減小，故 D 正確2銀河系的恒星中有一些是雙星，某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和 S2 構(gòu)成，兩星在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動； 由天文觀測得其周期為 T，S1到 O點(diǎn)的距離為 r1，S1和 S2的距離為 r ，已知萬有引力常量為 G，由此可求出 S2的質(zhì)量為( )42r2(r r1) A.GT242r31B GT2r42r3C. GT2解析：選力提供得即：D.設(shè)星

4、體 S1 和 S2的質(zhì)量分別為 m1、m2，星體 S1做圓周運(yùn)動的向心力由萬有引2 2 2m1m24 r14 r r 1Gr 2 m1 T2 ，解得： m2 GT2 ，故 D正確，ABC錯誤3我國發(fā)射了“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室，之后發(fā)射了“神州號”飛船與“天宮二號”對接假設(shè)“天宮二號”與“神州號”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接，下列措施可行的是 ( )A使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對接B使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對接C飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速

5、度接近時實(shí)現(xiàn)對接D飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接解析：選 C. 在同一軌道上運(yùn)行加速做離心運(yùn)動，減速做向心運(yùn)動均不可實(shí)現(xiàn)對接，則AB 錯誤；飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，則其做離心運(yùn)動可使飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室， 兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接 則 C正確； 飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，則其做向心運(yùn)動，不可能與空間實(shí)驗(yàn)室相接觸，則D錯誤故選 C.4有一質(zhì)量為 M、半徑為 R、密度均勻的球體，在距離球心 O為 2RR的地方有一質(zhì)量為 m的質(zhì)點(diǎn)， 現(xiàn)在從 M中挖去一半徑為 2的球體 (如圖 )，然后又在挖空部分填滿另外一種

6、密度為原來2 倍的物質(zhì)，如圖所示則填充后的實(shí)心球體對 m的萬有引力為 (11GMmA. 36R2B5GMm18R21GMmC.13GRM2 mD13GMm36R242r2r1D 4GTr2 r1解析：選 A.設(shè)密度為 ，則 4 M43R ，在小球內(nèi)部挖去直徑為 R的球體，其半徑為 ， R32GMm4R2，被挖部分對質(zhì)點(diǎn)的引力為：F2GMm3R218R2，填充物密度為原來物質(zhì)的2 倍，則填充挖去小球的質(zhì)量為：2m 34 2R 8M，挖去小球前， 球與質(zhì)點(diǎn)的萬有引力： F1（G2RM）m2物對質(zhì)點(diǎn)的萬有引力為挖去部分的二倍，填充后的實(shí)心球體對m的萬有引力為： F1 F2 2F211GMm1316G

7、RM2 ，mA正確，BCD錯誤故選 A.5（多選）某衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，周期為T. 已知地球半徑為 R，地球表面重力加速度為 g，引力常量為 G，假設(shè)地球的質(zhì)量分布均勻，忽略地球自轉(zhuǎn)以下說法正確的是A衛(wèi)星運(yùn)行半徑42rB衛(wèi)星運(yùn)行半徑rC地球平均密度4GRD地球平均密度43gRG4G解析：選 AC.由萬有引力提供向心力則有：Gmr 2Mm4T2 rMmGR2 mg 聯(lián)立解得： r 3g42，故 A 正確， B 錯誤；地球的質(zhì)量 MgR ，地球的體積G4 RV 3 ，所以地球的密度3gR2G3gV4R34GR，故 C正確， D錯誤62016年8月16日1時 40分，我國在酒泉用長征二號丁運(yùn)

8、載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升 空如圖所示為“墨子號”衛(wèi)星在距離地球表面500 km高的軌道上實(shí)現(xiàn)兩地通信的示意圖 若已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為 R，則下列說法正確的是 （ ）A工作時，兩地發(fā)射和接收信號的雷達(dá)方向一直是固定的B衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度小于7.9 km/sC可以估算出“墨子號”衛(wèi)星所受到的萬有引力大小D可以估算出地球的平均密度解析：選 B. 由于地球自轉(zhuǎn)的周期和“墨子號”的周期不同，轉(zhuǎn)動的線速度不同，所以工作時，兩地發(fā)射和接收信號的雷達(dá)方向不是固定的，故A錯誤 .7.9 km/s 是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的最大環(huán)繞速度， 則衛(wèi)星繞地球做勻速

9、圓周運(yùn)動的速度小于7.9 km/s ，故 B正確由于“墨子號”衛(wèi)星的質(zhì)量未知， 則無法計(jì)算“墨子號”所受到的萬有引力大小， 故 C 錯誤根據(jù)GMmRh）22 m（R h） T2 知，因周期未知，則不能求解地球的質(zhì)量，從而不能估算地球的密度，選項(xiàng) D 錯誤；故選 B.7北斗導(dǎo)航已經(jīng)應(yīng)用于多種手機(jī)， 如圖所示， 導(dǎo)航系統(tǒng)的一顆 衛(wèi)星原來在較低的橢圓軌道上飛行，到達(dá) A 點(diǎn)時轉(zhuǎn)移到圓軌道 上若圓軌道離地球表面的高度為h1，橢圓軌道近地點(diǎn)離地球表面的高度為 h2. 地球表面的重力加速度為 g，地球半徑為 R，則下 列說法不正確的是 （ ）A衛(wèi)星在軌道上的機(jī)械能大于在軌道上的機(jī)械能B衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速

10、率vC 若 衛(wèi) 星 在 圓 軌 道 上 運(yùn) 行 的 周 期 是 T1， 則 衛(wèi) 星 在 軌 道 的 時 間 T2（h1h22R）38（ R h1） 3D若“天宮一號”沿軌道運(yùn)行經(jīng)過A 點(diǎn)的速度為 vA，則“天宮一號”運(yùn)行到 B 點(diǎn)的速度 vBh1h2vA解析：選 D.衛(wèi)星從軌道進(jìn)入軌道要在A 點(diǎn)加速，則衛(wèi)星在軌道上的機(jī)械能大于Mmv22在軌道上的機(jī)械能，選項(xiàng) A正確；衛(wèi)星在軌道上： G（Rh ）mRh，又 GM gR2，解2R h1 h2 3得 v RgRh ，選項(xiàng) B 正確； 根據(jù)開普勒第三定律可得：Rh1）T212T22，解得h1h22R）8（R h1），選項(xiàng) C正確；根據(jù)開普勒第二定律得

11、：vA（ h1 R） vB（ h2 R） ，解得 vB hh1RR vA，選項(xiàng) D錯誤82018 年，我國將發(fā)射“嫦娥四號”，實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸為了實(shí)現(xiàn)地球 與月球背面的通信，將先期發(fā)射一枚拉格朗日L2點(diǎn)中繼衛(wèi)星拉格朗日 L2 點(diǎn)是指衛(wèi)星受太陽、地球兩大天體引力作用，能保持相對靜止的點(diǎn)，是五個拉格朗日點(diǎn)之一，位于日地連線 上、地球外側(cè)約 1.5 ×10 6 km 處已知拉格朗日 L2點(diǎn)與太陽的距離約為 1.5 ×10 8 km，太陽 質(zhì)量約為 2.0 ×10 30 kg ，地球質(zhì)量約為 6.0 ×10 24 kg. 在拉格朗日 L2點(diǎn)運(yùn)行的中繼衛(wèi)

12、星，受 到太陽引力 F1和地球引力 F2 大小之比為 ()A1003B10 000 3C3100D310 000解析：選 A. 由萬有引力定律23092GMmF1 M太d22 2.0 ×10 30×( 1.5 ×10 9)2 100F2 可得 224112，F(xiàn) r 2可得F2M地d126.0×1024×(1.5×1011)2 3 ，故 A 正確9 2017 年 9 月 29 日，世界首條量子保密通訊干線“京滬干線”與“墨子號”科學(xué)實(shí) 驗(yàn)衛(wèi)星進(jìn)行天地鏈路， 我國科學(xué)家成功實(shí)現(xiàn)了洲際量子保密通訊 設(shè)“墨子號”衛(wèi)星繞地球 做勻速圓周運(yùn)動，

13、在時間 t 內(nèi)通過的弧長為 l ，該弧長對應(yīng)的圓心角為 ，已知引力常量為G. 下列說法正確的是 ( )A“墨子號”的運(yùn)行周期為 tB“墨子號”的離地高度為 lC“墨子號”的運(yùn)行速度大于7.9 km/sD利用題中信息可計(jì)算出地球的質(zhì)量為Gt2解析：選 D.“墨子號”的運(yùn)行周期為T222t，選項(xiàng) A錯誤； “墨子號”的 t離地高度為lh r R R，選項(xiàng) B 錯誤；任何衛(wèi)星的速度均小于第一宇宙速度，選項(xiàng)錯誤；根據(jù)GM2mm2r，其中 l l 3 ，r ，解得 M2，選項(xiàng) D正確；故選 D.t Gt10（多選 ）從國家海洋局獲悉， 2018 年我國將發(fā)射 3 顆海洋衛(wèi)星，它們將在地球上方 約 500 km 高度的軌道上運(yùn)行該軌道經(jīng)過地球兩極上空，所以又稱為極軌道 （ 圖中虛線所 示） 由于該衛(wèi)星軌道平面繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)方向和角速度與地球繞太陽公轉(zhuǎn)的方 向和角速度相同 ，則這種衛(wèi)星軌道叫太陽同步軌道下列說法中正確的是 （ ）A海洋衛(wèi)星的軌道平面與地球同步軌道平面垂直B海洋衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的周期一定小于24 hC海洋衛(wèi)星的動能一定大于地球同步衛(wèi)星的動能D海洋衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的半徑的三次方與周期二次方的比等于地球繞太陽運(yùn)動的半徑 的三次方與周期二次方的比解析：選 AB. 海洋衛(wèi)星經(jīng)過地球兩極上空，而地球的同步衛(wèi)星軌道在地球赤道平面內(nèi)， 所以兩軌道平面相互垂直， A 正確；海洋衛(wèi)星的高度小