2020年高考物理復(fù)習(xí)訓(xùn)練試題及答案：萬有引力

1、2020 年高考物理復(fù)習(xí)訓(xùn)練試題及答案：萬有引力一、選擇題 （本大題共 10小題,每小題 7分,共 70分。每小題至少 一個(gè)答案準(zhǔn)確 ,選不全得 3 分）1. （2020 ·安徽高考 ） 我國(guó)發(fā)射的“天宮一號(hào)”和“神舟八號(hào)”在 對(duì)接前, “天宮一號(hào)”的運(yùn)行軌道高度為 350km,“神舟八號(hào)”的運(yùn)行軌 道高度為 343km。它們的運(yùn)行軌道均視為圓周 , 則 （ ）A. “天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”速度大B. “天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”周期長(zhǎng)C. “天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”角速度大D. “天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”加速度大2. 近年來,人類發(fā)射的多枚火星探測(cè)器已經(jīng)相繼在火星上著陸 , 正 在

2、實(shí)行著激動(dòng)人心的科學(xué)探究 , 為我們將來登上火星、開發(fā)和利用火星 打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如果火星探測(cè)器環(huán)繞火星做“近地”勻速圓周運(yùn)動(dòng) , 并測(cè)得該運(yùn)動(dòng)的周期為 T, 若火星的平均密度為 。下列關(guān)系式中準(zhǔn)確 的是 （ ）A. T B.C. T2D.3. （2020 ·寧波模擬 ）1798 年, 英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許測(cè)出萬有引力 常量 G,所以卡文迪許被人們稱為能稱出地球質(zhì)量的人。若已知萬有引 力常量 G,地球表面處的重力加速度 g, 地球半徑 R,地球上一個(gè)晝夜的時(shí) 間 T1（地球自轉(zhuǎn)周期 ）, 一年的時(shí)間 T2（ 地球公轉(zhuǎn)的周期 ）, 地球中心到月 球中心的距離 L1, 地球中心到太陽中心

3、的距離 L2。你能計(jì)算出 （ ）A. 地球的質(zhì)量 m地=B. 太陽的質(zhì)量 m太=C. 月球的質(zhì)量 m月 =D. 可求月球、地球及太陽的密度4. (2020 ·新課標(biāo)全國(guó)卷 ) 假設(shè)地球是一半徑為 R、質(zhì)量分布均勻的 球體。一礦井深度為 d。已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為 零。礦井底部和地面處的重力加速度大小之比為 ( )A. 1- B.1+ C.()2 D.()25. ( 2020·德州模擬 ) 假設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的 n 倍, 則下列相關(guān)地球同步衛(wèi)星的敘述準(zhǔn)確的是( )A. 運(yùn)行速度是第一宇宙速度的倍B. 運(yùn)行速度是第一宇宙速度的倍C. 向心加速

4、度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度的n 倍D. 向心加速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度的倍6. (2020 ·萊蕪模擬 ) 假設(shè)月亮和同步衛(wèi)星都是繞地心做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)的, 下列說法準(zhǔn)確的是 ( )A. 同步衛(wèi)星的線速度大于月亮的線速度B. 同步衛(wèi)星的角速度大于月亮的角速度C. 同步衛(wèi)星的向心加速度大于月亮的向心加速度D. 同步衛(wèi)星的軌道半徑大于月亮的軌道半徑7. (2020 ·蚌埠模擬 )2020 年 9 月 29 日 , 我國(guó)成功發(fā)射“天宮一號(hào)” 飛行器, “天宮一號(hào)”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度約為 28 000 km/h, 地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度約為

5、3.1 km/s, 比較兩者繞地球的運(yùn)動(dòng) ( )A. “天宮一號(hào)”的軌道半徑大于同步衛(wèi)星的軌道半徑B. “天宮一號(hào)”的周期大于同步衛(wèi)星的周期C. “天宮一號(hào)”的角速度小于同步衛(wèi)星的角速度D. “天宮一號(hào)”的向心加速度大于同步衛(wèi)星的向心加速度8. 宇宙中兩個(gè)星球能夠組成雙星 ,它們只在相互間的萬有引力作用 下, 繞球心連線的某點(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,雙星間的距離在持續(xù)緩慢增加 , 設(shè)雙星仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ,則下列說 法錯(cuò)誤的是 ( )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)的周期增大D. 雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增大9. 地球同步衛(wèi)星

6、離地心距離為 r, 運(yùn)行速度為 v1, 加速度為 a1, 地球 赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為 a2,第一宇宙速度為 v2, 地球半徑 為 R, 則以下準(zhǔn)確的是( )A.= B.=()2C.= D.=(10. ( 水平挑戰(zhàn)題 ) 搭載著“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星的“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載 火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射 ,衛(wèi)星由地面發(fā)射后 , 進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移 軌道, 經(jīng)多次變軌最終進(jìn)入距離月球表面 100 公里、周期為 118分鐘的 工作軌道,開始對(duì)月球?qū)嵭刑綔y(cè) , 則 ( )A.衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)動(dòng)速度比月球的第一宇宙速度小B. 衛(wèi)星在軌道上經(jīng)過 P 點(diǎn)的速度比在軌道上經(jīng)過 P 點(diǎn)時(shí)的速 度大C. 衛(wèi)星在軌道

7、上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道上短D. 衛(wèi)星在軌道上的機(jī)械能比在軌道上多二、計(jì)算題 （本大題共 2小題,共 30分。要有必要的文字說明和解 題步驟, 有數(shù)值計(jì)算的要注明單位 ）11. （2020 ·南寧模擬 ）（14 分） 偵察衛(wèi)星在通過地球兩極上空的圓形 軌道上運(yùn)動(dòng) , 它的運(yùn)動(dòng)軌道距離地面的高度為 h,要使衛(wèi)星在一天時(shí)間內(nèi) 將地面上赤道各處的情況全部都拍攝下來 （ 衛(wèi)星轉(zhuǎn)一圈拍攝一次 ）, 衛(wèi)星 在每次通過赤道上空時(shí) , 衛(wèi)星的攝像機(jī)至少能拍攝地面上赤道圓周的弧 長(zhǎng)是多少 ?設(shè)地球的半徑為 R,地面處的重力加速度為 g, 地球自轉(zhuǎn)周期 為 T。12. （2020 ·桂林模擬 ）（1

8、6 分）我國(guó)已啟動(dòng)“嫦娥工程” , 并于 2007 年 10 月 24 日和 2020 年 10 月 1 日分別將“嫦娥一號(hào)”和“嫦娥二號(hào)” 成功發(fā)射, “嫦娥三號(hào)”亦有望在 2020年落月探測(cè) 90天, 并已給落月 點(diǎn)起了一個(gè)富有詩意的名字“廣寒宮”。（1）若已知地球半徑為 R,地球表面的重力加速度為 g, 月球繞地球 運(yùn)動(dòng)的周期為 T,月球繞地球的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng) , 請(qǐng)求出月球 繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 r 。（2）若宇航員隨登月飛船登陸月球后 , 在月球表面某處以速度 v0 豎 直向上拋出一個(gè)小球 , 經(jīng)過時(shí)間 t, 小球落回拋出點(diǎn)。已知月球半徑為 r 月, 引力常量為 G,請(qǐng)求出

9、月球的質(zhì)量 M月。答案解析1. 【解析】選 B。由 G=mr 2=m=mr=ma得, v=, =,T=2 ,a=, 因?yàn)?r 天r 神,所以 v天T神,a 天 月,選項(xiàng) B準(zhǔn)確;由 G=m得T=2,故 r 衛(wèi)星 v月,選項(xiàng) A準(zhǔn)確;由G=ma得 a=可知 a衛(wèi)星a月,選 項(xiàng) C 準(zhǔn)確。7. 【解析】選 D。“天宮一號(hào)”飛行器和同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓 周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供 , 由牛頓第二定律得 G=m解, 得 r=, 因?yàn)椤疤鞂m一號(hào)”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞 速度,故“天宮一號(hào)”的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑 ,選項(xiàng) A錯(cuò) 誤; 由 G=mr=m2r=man 得

10、 T=2, =,an=, 故軌道半徑越大 ,周期越長(zhǎng)、角速度越小、向心加速 度越小,選項(xiàng) B、C錯(cuò)誤,D準(zhǔn)確。8. 【解析】選 B。由 m1r12=m2r22及 r1+r2=r 得,r1=,r2=, 可 知D準(zhǔn)確;F=G=m1r12=m2r22,r 增大,F 減小,A 準(zhǔn)確;r1 增大, 減 小,B 錯(cuò)誤;由 T=知T增大,C準(zhǔn)確。9. 【解析】選 A、D。設(shè)地球的質(zhì)量為 M,同步衛(wèi)星的質(zhì)量為 m1,地 球赤道上的物體質(zhì)量為 m2,近地衛(wèi)星的質(zhì)量為 m'2, 根據(jù)向心加速度和 角速度的關(guān)系有：a1=r,a2=R, 1=2 故=, 可知選項(xiàng) A準(zhǔn)確,B 錯(cuò)誤。由萬有引力定律得： 對(duì)同步衛(wèi)

11、星： G=m1, 對(duì)近地衛(wèi)星： G=m'2 由以上兩式解得： =,可知選項(xiàng) D準(zhǔn)確,C 錯(cuò)誤。 【總結(jié)提升】同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)物體的比較(1) 近地衛(wèi)星是軌道半徑等于地球半徑的衛(wèi)星 , 衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn) 動(dòng)的向心力由萬有引力提供。同步衛(wèi)星是在赤道平面內(nèi) , 定點(diǎn)在某一特 定高度的衛(wèi)星 , 其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供。在赤道上 隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體是地球的一個(gè)部分 , 它不是地球的衛(wèi) 星 , 充當(dāng)向心力的是物體所受萬有引力與重力之差。(2) 近地衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的共同點(diǎn)是衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 由萬有引力提供 ; 同步衛(wèi)星與赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體

12、的共同點(diǎn)是具有 相同的角速度。當(dāng)比較近地衛(wèi)星和赤道上物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí) , 往往借助 同步衛(wèi)星這條紐帶會(huì)使問題迎刃而解。10. 【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1) 衛(wèi)星在橢圓軌道近地點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng) , 在遠(yuǎn)地點(diǎn)做近心運(yùn)動(dòng)。(2) 由開普勒定律為定值 , 確定衛(wèi)星在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的周期。(3) 衛(wèi)星在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí) , 軌道越高機(jī)械能越大?！窘馕觥窟x A、C、D。由 G=m得 v=, 故衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)動(dòng)速度 比月球的第一宇宙速度小 ,選項(xiàng) A準(zhǔn)確;衛(wèi)星在軌道上經(jīng)過 P點(diǎn)時(shí)做 離心運(yùn)動(dòng),其速度比在軌道上經(jīng)過 P點(diǎn)時(shí)小,選項(xiàng) B錯(cuò)誤;由開普勒定 律可知為定值 ,故衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道

13、上短 ,選項(xiàng) C準(zhǔn) 確;衛(wèi)星在軌道上的機(jī)械能比在軌道上多 ,選項(xiàng) D準(zhǔn)確。10. 【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1) 衛(wèi)星在橢圓軌道近地點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng) , 在遠(yuǎn)地點(diǎn)做近心運(yùn)動(dòng)。(2) 由開普勒定律為定值 , 確定衛(wèi)星在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的周期。(3) 衛(wèi)星在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí) , 軌道越高機(jī)械能越大。【解析】選 A、C、D。由 G=m得 v=, 故衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)動(dòng)速度 比月球的第一宇宙速度小 ,選項(xiàng) A準(zhǔn)確;衛(wèi)星在軌道上經(jīng)過 P點(diǎn)時(shí)做 離心運(yùn)動(dòng),其速度比在軌道上經(jīng)過 P點(diǎn)時(shí)小,選項(xiàng) B錯(cuò)誤;由開普勒定 律可知為定值 ,故衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道上短 ,選項(xiàng) C準(zhǔn) 確;衛(wèi)星在軌道上的機(jī)械能比在軌道上多 ,選項(xiàng) D準(zhǔn)確。11. 【解析】衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)在地球表面 , 衛(wèi)星每轉(zhuǎn)一周經(jīng)過赤道上空拍 攝一次,一天內(nèi)地球自轉(zhuǎn)一周 , 衛(wèi)星每天可在赤道上空拍攝次數(shù)設(shè)為 n;G=m （3 分 ） 在地球表面： G=mg （3