2013年高考物理期末一模聯(lián)考新題精選分類解析專題06萬有引力定律與航天

1、1六、萬有引力定律與航天1.1.（20132013 廣東汕頭市期末） 質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)已知月球質(zhì)量為M月球半徑為R引力常量為 G,G,不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則B.B.航天器的角速度 -, GMRC.C. 航天器的向心加速度a=GIMF2D.D. 月球表面重力加速度g=GIMF2答案：AD【命題意圖】此題考查萬有引力定律和航天及其相關(guān)知識(shí)。畤如解得航天器的向心加速度皿吹選項(xiàng)匸G労二噸解得月球表面重力加速度g=GMRg=GMR: :, ,選項(xiàng)D正確。2.2. （20132013 河南平頂山期末）如圖所示，A A 為繞地球做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星,B B 為地球同

2、步衛(wèi)星，P P 為A A B B兩軌道的交點(diǎn)。下列說法中正確的是A.A. 衛(wèi)星 A A 所受萬有引力完全提供向心力B.B.衛(wèi)星 B B 相對地面靜止，一定不會(huì)與A.A.航天器的線速度解析;石聲解得航天器的線速度正確;G讐二怕汎“解得航天器的角速度此俘錯(cuò)誤;錯(cuò)誤,2A A 相撞C.C. 衛(wèi)星 B B 加速后其軌道可與衛(wèi)星 A A 軌道相同D.D.衛(wèi)星 A A 在遠(yuǎn)地點(diǎn)加速后其軌道可以變成比B B 軌道半徑更大的圓軌道答案：D解析，由于A繞地球做箭圓軌道運(yùn)動(dòng)*衛(wèi)星A所受萬有引力 不是完全提供向心力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.衛(wèi)星B相對地面靜止，有可 能會(huì)與A相撞，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。衛(wèi)星B加速后其軌道不可能與衛(wèi)星A.軌

3、道相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。衛(wèi)星A在遠(yuǎn)地點(diǎn)加速后其軌道可臥變 成比B軌道半徑更大的圓軌道，選項(xiàng)D正確。3.3. （20132013 四川攀枝花二模）在赤道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的三顆衛(wèi)星 g、m2、m3，它們的軌道半徑分別為riri、。、R，且rpb/,其中m2為同步衛(wèi)星，若三顆衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)過程中受到的向心力大小相等，則A.A.相同的時(shí)間內(nèi)，mi通過的路程最大B.B.三顆衛(wèi)星中，m m3的質(zhì)量最大c.c.三顆衛(wèi)星中，m m3的速度最大D.D.繞地球運(yùn)動(dòng)的周期小于 2424 小時(shí)答案*c解析：由于 F 的速度最小，g 的速度最大，相同的時(shí)間內(nèi)，碼通 過的路程最小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤匚正確：根據(jù)萬有引力定律，三

4、顆 衛(wèi)星中，嗎的質(zhì)量最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；現(xiàn)繞地球運(yùn)動(dòng)的周期 小于32424小時(shí),選項(xiàng)D錯(cuò)誤4.4.（ 20132013 福建三明市聯(lián)考）20122012 年 6 6 月 1818 日，“神舟九號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對接。設(shè)地球半徑為R地球表面重力加速度為g。對接成功后“神舟九號(hào)”和“天宮一號(hào)”一41 _起繞地球運(yùn)行的軌道可視為圓軌道，軌道離地球表面高度約為R,運(yùn)19行周期為則（）A.A. 地球質(zhì)量為答菲解析；對接成功后，軌道半徑為20R/19,由-=io R * - f苗1也質(zhì) 為1=（）T- #/20 Y 19 I T丿19 GFR R119丿選項(xiàng)A錯(cuò)誤。對接成功后呻

5、申舟九號(hào)飛船的線速度為尸2兀竺R/T二叱，選項(xiàng)E正確.對接成功后，旳申舟九號(hào)“1919T飛船的加速度小于的神舟九號(hào)船里的宇航員受到的重力不為零I選項(xiàng)CD錯(cuò)誤*5.5. . .（20132013 年安徽省合肥市一模）理論上可以 證明，質(zhì)量均勻分布的球殼對 殼內(nèi)物體的引力為零。假定地球的密度均勻，半徑為R R。若礦底部和地面處的重力加速度大小之比為二則礦井的深度為A A饑 T ?。.KRB.KRB B.對接成功后,“神舟九號(hào)”飛船的線速度40：C.C.對接成功后,“神舟九號(hào)”19T飛船里的宇航員受到的重力為零D.D.對接成功后,“神舟九號(hào)”飛船的加速度5D.D.65*答案：A解析：設(shè)礦井探度為h

6、.礦井底部重力加速度為皓地球質(zhì)量為以礦井底到地球中心距離為半徑的球體質(zhì)量為阿，地球表面重力加速度為 S 地球密度為P,滬宅芋二罟.代入可得 j 解得h = （k）R,選項(xiàng)A6 6 （20132013 廣東廣州 1 1 月調(diào)研）.如圖，O是地球球心,A.同步衛(wèi)星軌道只能與軌道a a 共面B.同步衛(wèi)星軌道只能與軌道d d 共面C.衛(wèi)星可能的軌道為c、dD.衛(wèi)星可能的軌道為a、b答案：ACAC解析本試題考查天體運(yùn)動(dòng)中萬有引力提供向心力，因此，其軌道平面一定過地球球心。試題屬于理解層次中的容易題。7 7. （ 20132013 安徽省池州市期末）一名宇航員來到某星球上，如果該星球的質(zhì) 量為地球的一半它

7、的直徑也為地球的一半，那么這名宇航員在該星 球上的重力是他可得F F 列說法正確的是A.A. 4 4 倍C.C. 0 0 . 5 5 倍( )B B . 2 2 倍D.D. 0 0 . 2525 倍b b赤道面7在地球上重力的8答熱B解析匕由mg=GMin/R2P這名宇航員在該星球上的重力是他在地 球上重力的2倍，選項(xiàng)B正確。8 8 （20132013 無錫高三期末）.20122012 年 5 5 月 6 6 日，天空出現(xiàn)“超級(jí)大月亮”，月亮的亮度和視覺直徑都大于平常，如圖，究其原因，月球的繞地運(yùn)動(dòng)軌道實(shí)際上是一個(gè)偏心率很小的橢圓，當(dāng)天月球剛好運(yùn)動(dòng)到近地點(diǎn)結(jié)合所學(xué)知識(shí)判斷下列與月球橢圓軌道運(yùn)動(dòng)

8、模型有關(guān)的說法中正確的是A.A. 月球公轉(zhuǎn)周期小于地球同步衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期B.B. 月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)的線速度小于地球第一宇宙速度C.C. 月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度小于在近地點(diǎn)的加速度D.D. 月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)的機(jī)械能小于在近地點(diǎn)的機(jī)械能答案*BC解析：月球公轉(zhuǎn)周期大于地球同步衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期，月球在遠(yuǎn) 地點(diǎn)的線速度小于地球第一宇宙速度，月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速 度小于在近地點(diǎn)的加速度，月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)的機(jī)械能等于衽近地點(diǎn)的機(jī)械能；選項(xiàng)BC正確AD錯(cuò)誤。9.9.（20132013 河南漯河市聯(lián)考）“空間站”是科學(xué)家進(jìn)行天文探測和科學(xué)試驗(yàn)的特殊而又重要的場所。假設(shè)目前由美國等國家研制的“空間站”正 在地球赤道平面內(nèi)的圓周軌

9、道上勻速率運(yùn)行，其離地高度為同步衛(wèi)星離 地高度的十分之一，且運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致。下列關(guān)于該“空 間站”的說法正確的有（）（）9A . .運(yùn)行的加速度等于其所在高度處的重力加速度10B . .運(yùn)行的速度等于同步衛(wèi)星運(yùn)行速度的10倍C . .站在地球赤道上的人觀察到它向東運(yùn)動(dòng)D . .在“空間站”工作的宇航員因受到平衡力而在其中懸浮或靜止答案：ACAC解析：“空間站”運(yùn)行的加速度等于其所在高度處的重力加速度，選同步衛(wèi)星離地高度的十分之一，則“空間站”軌道半徑為R+hR+h 同步衛(wèi)星軌道半徑為R+10hR+10h, “空間站”運(yùn)行的速度等于同步衛(wèi)星運(yùn)行速度的R+10h倍，選項(xiàng) B B 錯(cuò)誤；

10、由于“空間站”運(yùn)行速度大于地球自轉(zhuǎn)速度,R+h所以站在地球赤道上的人觀察到“空間站”向東運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng) C C 正確；在“空間站”工作的宇航員因完全失重而在其中懸浮或靜止，選項(xiàng)D D 錯(cuò)誤。10.10. (20132013 河南漯河市聯(lián)考)20092009 年 5 5 月，航天飛機(jī)在完成對哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后，在 A A 點(diǎn)從圓形軌道 I進(jìn)入橢圓軌道 n,B B 為軌道 n 上的一點(diǎn)，如圖所示，關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的有 ()()A.A. 在軌道 n上經(jīng)過 A A 的速度小于經(jīng)過 B B 的速度B.B.在軌道 n 上經(jīng)過 A A 的動(dòng)能小于在軌道 I上經(jīng)過A A 的動(dòng)能C.C.在

11、軌道 n 上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道 I 上運(yùn)動(dòng)的周期D.D.在軌道 n 上經(jīng)過 A A的加速度小于在軌道 I 上經(jīng)過A A 的加速度答案*ABC項(xiàng) A A 正確；由2 2GMmGMm= =mv/r/r，解得 v=v=“空間站”離地高度 h h 為11解析|航天飛機(jī)在棘圓軌道II上運(yùn)動(dòng),動(dòng)能和引力勢能之和 保持不變， 在軌道D上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B的速度， 選項(xiàng)A正確;航天飛機(jī)在A點(diǎn)從圓形軌道I進(jìn)入橢圓軌道II ,需要減速, 所以在軌道上經(jīng)過A的動(dòng)能小于在軌道I上經(jīng)過A的動(dòng)能，選 項(xiàng)B正確，由開普勒第三定律可知軌道II半長軸小于軌道I,航 天飛機(jī)在軌道I【上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道I上運(yùn)動(dòng)的周期、選

12、項(xiàng) （:正確，在空間上同一點(diǎn)所受萬有弓|力相等.在軌道II上經(jīng)過A的加速度等于在軌道I上經(jīng)過A的加速度，選項(xiàng)D正確。1111. （20132013 四川攀枝花二模） 在赤道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的三顆衛(wèi)星mi、m2、m3，它們的軌道半徑分別為 口、r3，且口23, ,其中m2為同步衛(wèi)星，若三顆衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)過程中受到的向心力大小相等，則A.A. 相同的時(shí)間內(nèi)，mi通過的路程最大B.B. 三顆衛(wèi)星中，m m3的質(zhì)量最大c.c.三顆衛(wèi)星中，m m3的速度最大D.D.mi繞地球運(yùn)動(dòng)的周期小于 2424 小時(shí)答案：c c解析：由于mi的速度最小， g 的速度最大，相同的時(shí)間內(nèi)，mi通過的路程最小，選項(xiàng)

13、 A A 錯(cuò)誤 c c 正確；根據(jù)萬有引力定律，三顆衛(wèi)星中，m3的 質(zhì)量最小，選項(xiàng) B B 錯(cuò)誤；mi繞地球運(yùn)動(dòng)的周期小于 2424 小時(shí)，選項(xiàng) D D 錯(cuò) 誤。1212.12. （20132013 四川自貢市二診）20122012 年 6 6 月 1616 日，劉旺、景海鵬、劉洋 三名宇航員搭乘“神舟九號(hào)”飛船飛向太空。與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器完成交會(huì)對接任務(wù)后， 于 2929 日 1010 吋許乘返回艙安全返回。 返回艙 在 A A 點(diǎn)從圓形軌道 I I 進(jìn)入橢圓軌道 II,II, B B 為軌道 IIII 上的一 點(diǎn)，女口 右圖所示關(guān)于返回艙的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的有A.A.在同一軌道

14、IIII 上經(jīng)過 A A 的速度小于經(jīng)過 B B 的速度B.B.在軌道 IIII 上經(jīng)過 A A 的動(dòng)能大于在軌道 I I 上經(jīng)過 A A 的動(dòng)能C.C.在軌道 I I 上運(yùn)動(dòng)的線速度大于第一宇宙速度D.D.在軌道 IIII 上經(jīng)過 A A 的加速度小于在軌道 I I 上經(jīng)過 A A 的加速度答幕A解析； 在同一軌道II上運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒，經(jīng)過A的速度小于 經(jīng)過B的速度，選項(xiàng)A正確；“神舟九號(hào)飛船返回時(shí)在軌道I經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)減速變軌到軌道II,所以在軌道II上經(jīng)過A的動(dòng)能小 于在軌道I上纟至過A的動(dòng)能，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在軌道I上運(yùn)動(dòng)的線 速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由萬有引力定律和牛頓第 二定律，

15、厲申舟九號(hào)飛船在軌道II上經(jīng)過A的加速度等于在軌 道I上經(jīng)過A的加速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。13.13.（20132013 山西省運(yùn)城市期末調(diào)研）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.A. 雙星相互間的萬有引力減小B.B. 雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度增大C.C. 雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期減小Miff !13D.D.雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增大答案.:A解析雙星間的距離在不斷緩慢増加，根據(jù)萬有弓力定律，雙星答案：A A選項(xiàng) A

16、A 正確 B B 錯(cuò)誤。由于宇宙飛船橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，飛船經(jīng)過P點(diǎn)的速度15.15.（20132013 廣東省佛山市質(zhì)檢）20122012 年 6 6 月 2424 日中午 1212 時(shí)，神舟九號(hào)相互間的萬有引力減小，選項(xiàng)A正確由MmMmCJ吒雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度減小，周期増大，半徑増大，選項(xiàng)A正確BCD錯(cuò)誤*14.14. （20132013 山東省荷澤期末）如圖所示，地球球心為面的重力加速度為g, 宇宙飛船繞地球無動(dòng)力飛行 且做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)（橢 圓軌道未畫出）。軌道上P點(diǎn) 距地心最遠(yuǎn)，距離為 3 3R為研究方便，假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)且忽略空氣阻力，則（）A A.飛船在P點(diǎn)B.B.飛船在P點(diǎn)的加速度一

17、定是g/3g/3C.C.飛船經(jīng)過 P P 點(diǎn)的速度一定是.-譽(yù)解析：根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律,飛船在P點(diǎn)的加速度一定是g/9g/9 ,CDCD 錯(cuò)誤。O半徑為R,表D.D.飛船經(jīng)過 P P 點(diǎn)的速度大于選項(xiàng)14飛船與天宮一號(hào)進(jìn)行了手動(dòng)交會(huì)對接。若“天宮一號(hào)”M M 和“神舟九號(hào)”繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖如圖所示，虛線為各自軌道。由此可以判定15A.A. M M、N N 的運(yùn)行速率均小于7.9km/s7.9km/sB.B. M M 的周期小于 N N 的周期C.C. M M 運(yùn)行速率大于 N N 的運(yùn)行速率D.D. N N 必須適度加速才有可能與M M 實(shí)現(xiàn)對接解析：M, N的運(yùn)行速率均小

18、于7.9km/s, M的周期大于N的周期，選項(xiàng)A正確巳錯(cuò)誤。M運(yùn)行連率小于N的運(yùn)行速率，N必須 適度加速才有可能與M實(shí)現(xiàn)對接，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確。1616. （ 20132013 江西省景德鎮(zhèn)二模）一宇宙飛船沿橢圓軌道 I繞地球運(yùn)行，機(jī) 械能為E,通過遠(yuǎn)地點(diǎn)P時(shí)，速度為v,加速度大小為a,如圖所示，當(dāng)飛 船運(yùn)動(dòng)到P時(shí)實(shí)施變軌，轉(zhuǎn)到圓形軌道 n上運(yùn)行，則飛船在軌道 n 上運(yùn)行時(shí)（）（）.A.A. 速度大于vB.B. 加速度大小為aC.C.機(jī)械能等于 E ED.D.機(jī)械能大于 E E答案：ABDABD解析：飛船在軌道 n 上運(yùn)行時(shí)速度大于v,加速度大小為a,機(jī)械能大于 E,E,選項(xiàng) ABDABD 正

19、確。1717 （ 20132013 北京石景山期末）我國古代神話中傳說：地上的“凡人”過一年，天上的“神仙”過一天。如果把看到一次日出就當(dāng)作“一天”，在距離地球表面約 300km300km 高度環(huán)繞地球飛行的航天員24h24h 內(nèi)在太空中16度過的“天”數(shù)約為（已知地球半徑 R=6400kmR=6400km 地球表面處重力加速17. . 2度 g=10m/sg=10m/s )A.A. 1 1B B. 8 8C.C.1616D.D. 2424答案：C C解析：在距離地球表面約 300km300km 高度環(huán)繞地球飛行的航天員運(yùn)行周期為1.5h1.5h，24h24h 內(nèi)在太空中度過的天”數(shù)約為 16

20、16 天，選項(xiàng) C C 正確。1818.（ 20132013 江蘇省無錫市期末）20122012 年 5 5 月 6 6 日,天空出現(xiàn)“超 級(jí)大月亮”，月亮的亮度和視覺直徑都大于平常，如圖， 究其原因，月球的繞地運(yùn)動(dòng)軌道實(shí)際上是一個(gè)偏心率很小 的橢圓，當(dāng)天月球剛好運(yùn)動(dòng)到近地點(diǎn).結(jié)合所學(xué)知識(shí)判斷 下列與月球橢圓軌道運(yùn)動(dòng)模型有關(guān)的說法中正確的是A A 月球公轉(zhuǎn)周期小于地球同步衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期B.B. 月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)的線速度小于地球第一宇宙速度C.C. 月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度小于在近地點(diǎn)的加速度D.D. 月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)的機(jī)械能小于在近地點(diǎn)的機(jī)械能答案，BC解析；月球公轉(zhuǎn)周期大于地球同步衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期，月球在

21、遠(yuǎn)地點(diǎn)的線速度小于地球第一宇宙速度， 選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正涼月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度小于在近地點(diǎn)的加速度，月球在遠(yuǎn)她點(diǎn)的機(jī)械能等于在近地點(diǎn)的機(jī)械能，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。1919 （20132013 福建福州期末）.我國探月衛(wèi)星成功進(jìn)入了繞“日地拉格朗日點(diǎn)”的軌道，我國成為世 界上第三個(gè)造訪該點(diǎn)的國 家，如圖 3 3 所示，該拉-、拉格朗日點(diǎn)/* A#*18格朗日點(diǎn)位于太陽與地球連線的延長線上，一飛 行器位于該點(diǎn)，在幾乎不消耗燃料的情況下與地19球同步繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，則此飛行器的( )A A .向心力僅由太陽的引力提供B B .周期小于地球的周期C C .線速度大于地球的線速度D D .向心加速度小于地球

22、的向心加速度答案C解析；與地球同步繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，則此飛行器的向心力由太!4陽的引力和地球弓I力提供，周期等于地球的周期，線速度大于地球的線速度.向心加速度大于地球的向心加速度，選項(xiàng)ABD錯(cuò) 誤C正確。20.20. (20132013 北京西城期末)(6 6分)已知地球質(zhì)量為M半徑為R，自 轉(zhuǎn)周期為引力常量為G,如圖所示，A A 為在地面附近繞地球做勻速 圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，B B為地球的同步衛(wèi)星。(2(2)對衛(wèi)星 B,B,設(shè)它到地面高度為h h,同理(1)(1) 求衛(wèi)星 A A 運(yùn)動(dòng)的速度大小v;(2)(2) 求衛(wèi)星 B B 到地面的高度ho(6(6 分)解：MmAR2v2【2 2【1 1分】

23、20(R h)2二mB(T)2(R h)【2 2分】21解得：h二3GMJ2_R【1 1 分】 4n21.21. (2013(2013 北京房山區(qū)期末) )已知地球半徑為R,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(1)求地球的質(zhì)量 M M(2(2 )求地球的第一宇宙速度V V；22.22. (20132013 河南洛陽市一模)某星球的質(zhì)量為 M M 在該星球表面某一傾角 為 0的山坡上(3(3 )若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且運(yùn)行周期為T,求衛(wèi)星距離地面的高度h. .解析:(1)(1)地表的物體受到的萬有引力與物體的重力近似相等即GMm解得：噸(2)(2)若發(fā)射成衛(wèi)星在地表運(yùn)動(dòng)則衛(wèi)星的重力提供向心力即2V: :mg = mR解得：v *gR(3)(3)由衛(wèi)星所需的向心力由萬有引力提供可得GMm(R h)2二m(R h)T22 2TMggG-_