2014年高考物理二輪復(fù)習(xí) 萬有引力定律與航天專題訓(xùn)練（含解析） 新人教版

1、2014年高考二輪復(fù)習(xí)萬有引力定律與航天2012年10月25日，我國將第十六顆北斗衛(wèi)星“北斗-”送入太空，并定點(diǎn)于地球靜止軌道東經(jīng)110.5°。由此，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗系統(tǒng)將首先具備為亞太地區(qū)提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力。其定位精度優(yōu)于20m，授時(shí)精度優(yōu)于100ns。關(guān)于這顆“北斗-G6”衛(wèi)星以下說法中正確的有 ( )A這顆衛(wèi)星軌道平面與東經(jīng)110.5°的經(jīng)線平面重合B通過地面控制可以將這顆衛(wèi)星定點(diǎn)于杭州正上方C這顆衛(wèi)星的線速度大小比離地350公里高的天宮一號(hào)空間站線速度要大D這顆衛(wèi)星的周期一定等于地球自轉(zhuǎn)周期答案：D解析：定點(diǎn)于地球靜

2、止軌道的第十六顆北斗衛(wèi)星“北斗- G6”是同步衛(wèi)星，衛(wèi)星軌道平面在赤道平面，衛(wèi)星的周期一定等于地球自轉(zhuǎn)周期，選項(xiàng)A錯(cuò)誤D正確；不能通過地面控制將這顆衛(wèi)星定點(diǎn)于杭州正上方，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；這顆衛(wèi)星的線速度大小比離地350公里高的天宮一號(hào)空間站線速度要小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 2.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道1和2相切于Q點(diǎn)，軌道2和3相切于P點(diǎn)，設(shè)衛(wèi)星在1軌道和3軌道正常運(yùn)行的速度和加速度分別為v1、v3和a1、a3，在2軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度和加速度為v2和a2，且當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)周期分別為

3、T1 、T2 、T3，以下說法正確的是PQ123第9題圖Av1> v2 > v3 Bv1 > v3> v2 Ca1 > a2 > a3 DT1 < T2 < T3【命題意圖】此題考查衛(wèi)星、開普勒定律及其相關(guān)知識(shí)答案：BD解析：衛(wèi)星在1軌道運(yùn)行速度大于衛(wèi)星在3軌道運(yùn)行速度，在2軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度v2 小于v3，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；衛(wèi)星在1軌道和3軌道正常運(yùn)行加速度a1 > a3，在2軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度a2 =a3，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。根據(jù)開普勒定律，衛(wèi)星在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)周期T1 < T2 < T3，選項(xiàng)D正確。3、已知地球

4、質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，引力常量為G，有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是( ) A、衛(wèi)星距地面的高度為 B、衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度 C、衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為D、衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度答案：BD解析：由同步衛(wèi)星運(yùn)行周期等于地球自轉(zhuǎn)周期為T，利用萬有引力等于向心力可得衛(wèi)星距地面的高度為h=-R，衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為，衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確。4若宇航員在月球表面附近自高h(yuǎn)處以初速度v0水平拋出一個(gè)小球，測(cè)出小球的水平射程為。已知月球半徑為

5、，萬有引力常量為。則下列說法正確的是A月球表面的重力加速度 B月球的質(zhì)量=C月球的第一宇宙速度v= D月球的平均密度= 答案：ABC解析：根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，L= v0t，h=gt2，聯(lián)立解得g=，選項(xiàng)A正確；由mg=G解得，選項(xiàng)B正確；由mg=m解得v= ，選項(xiàng)C正確；月球的平均密度= ，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.2012年10月25日，我國第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星升空，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是繼美GPS和 俄GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。這些衛(wèi)星含有中地球軌道衛(wèi)星、地球靜 止軌道衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星。其中地球靜止軌道衛(wèi)星是位于赤道上空的同步衛(wèi) 星，傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面有一

6、定的夾角，其周期與地球自轉(zhuǎn)周 期相同。則以下關(guān)于傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的說法正確的是A.它的軌道髙度比位于赤道上空的同步衛(wèi)星的軌道高度低B.它的運(yùn)行速度比位于赤道上空的同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度大C.它的向心加速度大小和位于赤道上空的同步衛(wèi)星的向心加速度大小相等D.該衛(wèi)星始終位于地球表面某個(gè)點(diǎn)的正上方6宇宙中兩個(gè)相距較近的星球可以看成雙星，它們只在相互間的萬有引力作用下，繞二球心連線上的某一固定點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)宇宙大爆炸理論,雙星間的距離在不斷緩慢增加，設(shè)雙星仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是（ ） A雙星相互間的萬有引力減小 B雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度增大 C雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期減小

7、D雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增大7如圖，在月球附近圓軌道上運(yùn)行的“嫦娥二號(hào)”，到A點(diǎn)時(shí)變?yōu)闄E圓軌道，B點(diǎn)是近月點(diǎn)，則在A點(diǎn)變軌時(shí)，“嫦娥二號(hào)”必須突然加速在A點(diǎn)變軌時(shí)，“嫦娥二號(hào)”必須突然減速從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過程中，“嫦娥二號(hào)”受到月球的引力減小從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過程中，“嫦娥二號(hào)”速率增大8如圖所示，地球同步衛(wèi)星P和地球?qū)Ш叫l(wèi)星Q在同一個(gè)平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的有（ ）AP的運(yùn)行周期比Q小BP的線速度比Q小CP的向心加速度比Q小D若要使Q到P的軌道上運(yùn)行，應(yīng)該增加它的機(jī)械能9.地球同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知其軌道半徑為r，同期為T，引力常 量為G，地球表面的重力加速度為g

8、。根據(jù)題目提供的已知條件，可以估算出的物理量有A.地球的質(zhì)量B.同步衛(wèi)星的質(zhì)量C.地球的平均密度D.同步衛(wèi)星離地面的高度答案：ACD解析：根據(jù)題目提供的已知條件，可以估算出的物理量有地球的質(zhì)量，地球的平均密度和同步衛(wèi)星離地面的高度。10.如右圖所示，a是靜止在地球赤道地面上的一個(gè)物體，b是與赤道共面的地球衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，對(duì)于a物體和b、c兩顆衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法中正確的是（ ）Aa物體運(yùn)動(dòng)的周期小于b衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期Bb衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)受到的萬有引力一定大于c衛(wèi)星受到的萬有引力Ca物體運(yùn)動(dòng)的線速度小于c衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度Db衛(wèi)星減速后可進(jìn)入c衛(wèi)星軌道 答案：C 解析：a物體運(yùn)動(dòng)的周期大于b衛(wèi)星

9、運(yùn)動(dòng)的周期，由于不知bc衛(wèi)星質(zhì)量關(guān)系，所以b衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)受到的萬有引力不一定大于c衛(wèi)星受到的萬有引力，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤。由于ac運(yùn)動(dòng)的角速度相等，所以a物體運(yùn)動(dòng)的線速度小于c衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度，選項(xiàng)C正確；b衛(wèi)星加速后做離心運(yùn)動(dòng)，可進(jìn)入c衛(wèi)星軌道，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11.北京時(shí)間2012年2月25日凌晨O時(shí)12分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號(hào) 丙”運(yùn)載火箭，將第十一顆“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星成功送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道，這是一 顆地球靜止軌道衛(wèi)星.“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星定位系統(tǒng)由靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星)、中 軌道衛(wèi)星和傾斜同步衛(wèi)星組成，中軌道衛(wèi)星軌道半徑約為27900公里，靜止軌道衛(wèi)星的半徑約為42400公里.（可供應(yīng)用

10、）.下列說法正確的是A. 靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度比中軌道衛(wèi)星向心加速度小B. 靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星的線速度均大于地球的第一宇宙速度C. 中軌道衛(wèi)星的周期約為12. 7hD. 地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)物體的向心加速度比靜止軌道衛(wèi)星向心加速度大12 2012年6月16日18時(shí)37分，神舟九號(hào)飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。2012年6月18日11時(shí)左右轉(zhuǎn)入自主控制飛行，14時(shí)左右與天宮一號(hào)實(shí)施自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。這是中國實(shí)施的首次載人空間交會(huì)對(duì)接。開始對(duì)接前,天宮一號(hào)在高軌道繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),神舟九號(hào)飛船在低軌道以7.9/s的速度繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)成功對(duì)接以下說法正確的是A.“天宮一號(hào)”

11、在停泊點(diǎn)對(duì)地的速度一定為零B.“神舟九號(hào)飛船”的運(yùn)行周期是1小時(shí)C.“神舟九號(hào)飛船”先加速再減速才可能與“天宮一號(hào)”對(duì)接D.“神舟九號(hào)飛船”返回過程中滿足機(jī)械能守恒答案：C解析：.“天宮一號(hào)”在停泊點(diǎn)對(duì)地的速度一定不為零，“神舟九號(hào)飛船”的運(yùn)行周期是一定大于1小時(shí)，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤?！吧裰劬盘?hào)飛船”先加速再減速才可能與“天宮一號(hào)”對(duì)接，“神舟九號(hào)飛船”返回過程中需要克服阻力做功，不滿足機(jī)械能守恒，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。13太陽系以外存在著許多恒星與行星組成的雙星系統(tǒng)。它們運(yùn)行的原理可以理解為，質(zhì)量為M的恒星和質(zhì)量為m的行星（M>m），在它們之間的萬有引力作用下有規(guī)則地運(yùn)動(dòng)著。如圖所示，我們可認(rèn)為行星在

12、以某一定點(diǎn)C為中心、半徑為a的圓周上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（圖中沒有表示出恒星）。設(shè)萬有引力常量為G，恒星和行星的大小可忽略不計(jì)，則下圖中粗略反映恒星、行星運(yùn)動(dòng)的軌道和位置的是（）答案：C解析：質(zhì)量為M的恒星和質(zhì)量為m的行星（M>m），在它們之間的萬有引力作用下圍繞它們的質(zhì)心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由于M>m，粗略反映恒星、行星運(yùn)動(dòng)的軌道和位置的是圖C。14.2008年9月25日21時(shí)10分，神舟七號(hào)飛船成功發(fā)射，共飛行2天20小時(shí)27分鐘，繞地球飛行45圈后，于9月28日17時(shí)37分安全著陸航天員翟志剛著“飛天”艙外航天服，在劉伯明的配合下，成功完成了空間出艙活動(dòng)，進(jìn)行了太空行走出艙活動(dòng)結(jié)束后，

13、釋放了伴飛衛(wèi)星，并圍繞軌道艙進(jìn)行伴飛試驗(yàn)神舟七號(hào)是由長征2F運(yùn)載火箭將其送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上，實(shí)施變軌后，進(jìn)入預(yù)定圓軌道，其簡(jiǎn)化的模擬軌道如圖所示假設(shè)近地點(diǎn)A距地面高度為h，飛船在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時(shí)間為t，地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，試求：（1）飛船在近地點(diǎn)A的加速度aA大??；（2）飛船在預(yù)定圓軌道上飛行速度v的大小14、解析：（12分）(1)由 (2分) (2分) 得： (2分)（2）由 (1分) (2分) (1分)得： (2分)15.）經(jīng)過天文望遠(yuǎn)鏡長期觀測(cè)，人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng)，通過對(duì)它們的研究，使我們對(duì)宇宙中物質(zhì)的存在形式和分布情況有

14、了較深刻的認(rèn)識(shí)，雙星系統(tǒng)由兩個(gè)星體組成，其中每個(gè)星體的大小都遠(yuǎn)小于兩星體之間的距離，一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠(yuǎn)，可以當(dāng)作孤立系統(tǒng)來處理（即其它星體對(duì)雙星的作用可忽略不計(jì)）現(xiàn)根據(jù)對(duì)某一雙星系統(tǒng)的光度學(xué)測(cè)量確定：該雙星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量都是m，兩者相距L，它們正圍繞兩者連線上的某一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（1）試計(jì)算該雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)周期T1 .mm圖14（2）若實(shí)際中觀測(cè)到的運(yùn)動(dòng)周期為T2， T2與T1并不是相同的，目前有一種流行的理論認(rèn)為，在宇宙中可能存在一種觀測(cè)不到的暗物質(zhì)，它均勻地充滿整個(gè)宇宙，因此對(duì)雙星運(yùn)動(dòng)的周期有一定的影響為了簡(jiǎn)化模型，我們假定在如圖14所示的球體內(nèi)（直徑看作L）均勻分布的這種暗物質(zhì)才對(duì)雙星有引力的作用，不考慮其他暗物質(zhì)對(duì)雙星的影響，已知這種暗物質(zhì)的密度為，求T1:T2.15.解：（1）兩星的角速度相同，故 ；而 可得 （2分）兩星繞連線的中點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，則 解得 （2分） 所以 （2分） （2）由于暗物質(zhì)的存在，雙星的向心力由兩個(gè)力的合力提供，則 （2分）M為暗物質(zhì)質(zhì)量， （1分） 解和式得： （1分）可求得： （1分） 聯(lián)立、式解得：T1T2.=1 （1分）16.“嫦娥一號(hào)” 的成功發(fā)射，為實(shí)現(xiàn)中華民族幾千年的奔月夢(mèng)想邁出了重要的一步。已 知“嫦娥一號(hào)”繞月飛行軌道近似圓周，距月球表面的高度為H，飛行周期為T,月球的半 徑