(五年高考真題)高考物理專題五萬有引力與航天

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載（五年咼考真題）2016 屆咼考物理 專題五 萬有引力與航天（全國通用）土一五年高考真題考點(diǎn)一萬有引力定律及其應(yīng)用1. （2015 重慶理綜，2,6 分）（難度）宇航員王亞平在“天宮 1 號”飛船內(nèi)進(jìn)行了我國首次太空授課，演示了一些完全失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象若飛船質(zhì)面高度為h,地球質(zhì)量為M半徑為R引力常量為G則飛船處的重力加速度為（RGM）2，B 項(xiàng)正確.（R+h）答案 B2. （2015 海南單科,6 , 3 分）（難度）若在某行星和地球上相對于各自的水平面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體，它們在水平方向運(yùn)動的2： .7，已知該行星質(zhì)量約為地球的 7 倍，地球的半徑為R

2、由此1A.尹Mtg地Mg行=2,解得R行=2R,故 C 正確.答案 C3. （2015 江蘇單科，3,3 分）（難度）過去幾千年來，人類對行星的認(rèn)識與研究僅限于太陽系內(nèi)，行星“ 51peg b ”的發(fā)現(xiàn)拉開了研究太陽系外行星的序幕“ 51 peg b ”量為m距地所在處的重力A. 0nGMB.(R+h)2解析 對飛船由萬有引力定律和牛頓第二定律得,廠GMmC.(R+h)2GMm(R+h)GM2 =mg，解得飛船所在距離之比為C. 2R解析 平拋運(yùn)動在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，即X=Vot，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，即h= 2gt2，所以X=V02hg，兩種情況下,拋出的速率相高度相同，所以牛

3、D.2x地7了 =，根據(jù)公式mg可得Ra=學(xué)習(xí)必備歡迎下載1繞其中心恒星做勻速圓周運(yùn)動，周期約為 4 天，軌道半徑約為地球繞太陽運(yùn)動半徑的 該中心恒星與太陽的質(zhì)量比約為（）學(xué)習(xí)必備歡迎下載Mm4n24n2r3一有Gy=葉亍盯，可得 M=GT，所以 恒星質(zhì)量與答案 B4.（2014 福建理綜，14,6 分）（難度）若有一顆“宜居”行星，其質(zhì)量為地球p倍，半徑為地球的q倍，則該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度是地球衛(wèi)星環(huán)繞速度答案率約為（）解析航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運(yùn)動，由火星對航天器的萬提供航天器的向心力得2GMm myR火R火2B. 1C.D. 10Mtr行T地81太陽質(zhì)量之比為MT苛行-麗，

4、故選項(xiàng)B正確.解析 根據(jù)萬有引力提供向心力,A.pq倍D.pq3倍解析對于中心天體的衛(wèi)星,Mm v2GR2=ms，v=GRM設(shè)行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度為V,地答案 C5. （2014 浙江理綜,16 , 6 分）（難度）長期以來“卡戎星（Charon ） ”被認(rèn)為是冥 王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑1= 19 600 km，公轉(zhuǎn)周期T1= 6.39 天.2006 年 3 月,天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)軌道半徑2= 48 000 km，則它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于（A.15 天B. 25 天C. 35 天D. 45 天解析（；：）3,解得T2天，所以B項(xiàng)正確.6. (2014-江

5、蘇單科，2,3 分）（難度）已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10 倍，地球的半徑約為火星半徑的2 倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運(yùn)動的速A. 3.5 km/sB. 5.0 km/sC. 17.7 km/sD. 35.2 km/s有引力B.；倍C.q,C正確./球衛(wèi)星的環(huán)繞速度為v，則vvM RM R由GM=mr,解得T= 2nGM所以T1=學(xué)習(xí)必備歡迎下載e GMm mva同理GRT=帀學(xué)習(xí)必備歡迎下載7.（2014 廣東理綜， 21, 6 分） （難度）（多選）如圖所示，飛行器P繞某星球做勻速圓周運(yùn)動，星球相對飛行器的張角為0，下列說法正確的是（）A. 軌道半徑越大，周期越長B. 軌

6、道半徑越大，速度越大C. 若測得周期和張角，可得到星球的平均密度D. 若測得周期和軌道半徑，可得到星球的平均密度4n2r3.-T,A正確.答案 A所以罟而v地=7.9 km/s 3.5 km/s，選項(xiàng) A 正確.答案 A可知 B 錯誤；設(shè)軌道半徑為R,星球半徑為R）,由4n2R3 * *&_奇和答案 C9. (2013 福建理綜,13,6 分）（難度）設(shè)太陽質(zhì)量為M某行星繞太陽公轉(zhuǎn)周為T,軌道可視做半徑為r的圓已知萬有引力常量為G則描述該行星運(yùn)動的上述物理量滿足()A 2 34nrA. GW2 24nrC. GM=-A224nrB. GM=-34nr D . GM=-解析 行星繞太陽做

7、圓周運(yùn)動，萬有引力提供向心力,Mm4n2rGpr=m T，化簡得GM=10. (2013 安徽理綜,17, 6 分）（難度）質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時，引力勢能可表示為_ GMm.,亠亠“亠+曰 巳=一,其中G為引力吊量,M為地球質(zhì)量.該衛(wèi)星原來在半徑為R的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動，由于受到極稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時間V=4nR0得p=GT（R）3=學(xué)習(xí)必備歡迎下載后其圓周運(yùn)動的半徑變?yōu)镽,此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為（）GMml1D.R巨+巳，則E=GMTGM!=I-字衛(wèi)星由半徑為R的軌道降到半徑為Ra的軌道過程中損失2r r2rGMm11的機(jī)械能E=EE=-（R-R）

8、,即下 降過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量，所以C 項(xiàng)正確.答案 C11. （2013 上海單科，9, 2 分）（難度）小行星繞恒星運(yùn)動，恒星均勻地向四周輻射能量，質(zhì)量緩慢減小，可認(rèn)為小行星在繞恒星運(yùn)動一周的過程中近似做圓周運(yùn)動.則經(jīng)過足夠長的時間后，小行星運(yùn)動的（）A.半徑變大B.速率變大C.角速度變大D.加速度變大解析 因恒星質(zhì)量M減小，所以萬有引力減小，不足以提供行星所需向心力，行一一、/GM（GM GM、星將做離心運(yùn)動，半徑R變大，A 項(xiàng)正確；再由v=R,3=R3,a= 可知，速度、解析 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動滿足Mm v2一“12Gr=mr，動能E= qmv=GMm27，機(jī)械能E=丘C.學(xué)

9、習(xí)必備歡迎下載角速度、加速度均變小，故 B、C、D 均錯誤.答案 A12.（2012 浙江理綜，15 , 6 分）（難度）如圖所示,在火星與木星軌道之間有小行星帶假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻速圓周法正確的是（）小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值小行星帶內(nèi)各小行星圓周運(yùn)動的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值小行星內(nèi)側(cè)比外側(cè)距太陽近，向心加速度 大，C 正確.答案 C13. （2012 福建理綜,16 , 6 分）（難度） 一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動，其線速度大小為v假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測力計測量一質(zhì)量為m的物答案 B14. （201

10、4 四川理綜，9,15 分）（難度）石墨烯是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新材料，其超高強(qiáng)度及超強(qiáng)導(dǎo)電、導(dǎo)熱等非凡的物理化學(xué)性質(zhì)有望使21 世紀(jì)的世界發(fā)生革命性的變化,其發(fā)現(xiàn)者由此獲得 2010 年諾貝爾物理學(xué)獎.用石墨烯制作超級纜繩，人類搭建“太空運(yùn)動.下列說A.B.小行太陽對各小行星的引力相同各小行星繞太陽運(yùn)動的周期均小于一年C.D.各小行星質(zhì)量及距太陽的距離都可能不同，A 錯GM3GMp3,T=2n球遠(yuǎn)，其周期比地球公轉(zhuǎn)的周期長，線速度值比地球公轉(zhuǎn)線速度值小，B、D 均錯誤;N.已知引力常量為G則這顆行星的質(zhì)量為()2mv4mvN&A.-B.C.GNGNGmGMm2v解析對衛(wèi)星:R2=mR=m

11、，Nv4D-Gm4mv g；對被測物體：mg= N,聯(lián)立可得M=-；|J12.W解析由萬有引力定律知F=誤；對小行星有a=背v=GM小行星距太陽的距離比地體重力，物體靜止時，彈簧測力計的示數(shù)為B正確.學(xué)習(xí)必備歡迎下載電梯”的夢想有望在本世紀(jì)實(shí)現(xiàn).科學(xué)家們設(shè)想，通過地球同步軌道站向地面垂下一學(xué)習(xí)必備歡迎下載內(nèi)質(zhì)量為m的貨物相對地心運(yùn)動的動能.設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為3,地球半徑為R(2)當(dāng)電梯倉停在距地面高度h2= 4R的站點(diǎn)時,求倉內(nèi)質(zhì)量m= 50 kg 的人對 水平地板的壓力大小.取地面附近重力加速度g= 10 m/s2,地球自轉(zhuǎn)角速度3= 7.3x103rad/s，地球半徑 R= 6.4x10

12、km.解析(1)設(shè)貨物相對地心的距離為1，線速度為V1,則r1=h*1V1=r1w 一 一 12貨物相對地心運(yùn)動的動能為丘=2mv11聯(lián)立得6= 2mw2(R+h1)2(2)設(shè)地球質(zhì)量為M人相對地心的距離為2，向心加速度為a,受地球的萬有引力為F,則2=叫h22a= wr2mMF=G-Tr2g=銅設(shè)水平地板對人的支持力大小為N,人對水平地板的壓力大小為N，則F-N= ma條纜繩至赤道基站，電梯倉沿著這條纜繩運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)外太空和地球之間便捷的物資交換.hi的同步軌道站,求軌道站學(xué)習(xí)必備歡迎下載聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得N= 11.5 N ?學(xué)習(xí)必備歡迎下載1答案(1)2巾32(R+hi)2(2)11.5

13、N15. (2014 重慶理綜，7,15 分)(難度)如圖為“嫦娥三號”探測器在月球上著陸最后階段的示意圖首先在發(fā)動機(jī)作用下，探測器受到推力在距月面高度為h1處懸停(速度為 0,h1遠(yuǎn)小于月球半徑)；接著推力改變，探測器開始豎直下降，到達(dá)距月面高度為h2處的速度為V；此后發(fā)動機(jī)關(guān)閉，探測器僅受重力下落至月面已知探測器總質(zhì) 量為m不包括燃料)，地球和月球的半徑 比為k1,質(zhì)量比為k2,地球表面附近的重力加速度 為g,求:(1)月球表面附近的重力加速度大小及探測器剛接觸月面時的速度大小;(2)從開始豎直下降到剛接觸月面時，探測器機(jī)械能的變化.學(xué)習(xí)必備歡迎下載解析(1)設(shè)地球質(zhì)量和半徑分別為M和R月

14、球的質(zhì)量、半徑和表面附近的重力加速度分別為M、R和g,探測器剛接觸月面時的速度大小為v-t.則MM2=GR和mgF dR得g=套g,2222k1gh2由vtv= 2g h2得v-t=v+ k2 由mg(2)設(shè)機(jī)械能變化量為E動能變化量為云，重力勢能變化量為 由E= Ev火，a地a火，3地3火，故 A、B C 錯誤，D正確.B. a2aia3D. a3a2ai解析 因空間站建在拉格朗日點(diǎn)，故其周期等于月球的周期，根據(jù)a=r可知,a2ai， 對月球和地球的同步衛(wèi)星而言， 由于月球的軌道半徑較空間站 可知a3a2，故選項(xiàng) D 正確.答案 D的小，根據(jù)a=GM2 r6. （20i5 廣東理綜,20 ,

15、 6 分）（難度）（多選）在星球表面發(fā)射探測器，當(dāng)發(fā)射 速度為v時，探測器可繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動；當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到2v時， 可擺脫星球引力束縛脫離該星球，已知地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為i0 : i,半徑比約為 2 ： i,下列說法正確的A. 探測器的質(zhì)量越大，脫離星球所需要的發(fā)射速度越大B. 探測器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C.探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等D.探測器脫離星球的過程中，勢能逐漸增大解析 GM.R=由牛頓第二定律得所以，2v= ,2X學(xué)習(xí)必備歡迎下載A.a2a3aiC. a3aia2學(xué)習(xí)必備歡迎下載2GMR，所以探測器脫離星球的發(fā)射速度與探測器的質(zhì)量無關(guān),

16、MGIM m它們的R不同，所以 C 錯誤；探測器在地球表面受到的引力Fl=RT，在火星表面受到的功，引力勢能逐漸增大，D 正確.答案 BD7. （2015 天津理綜，8, 6 分）（難度）（多選）Pi、P2為相距遙遠(yuǎn)的兩顆行星，距分別表示Pi、P2周圍的a與r2的反比關(guān)系，它們左端點(diǎn)橫坐標(biāo)相同.則（）A. Pi的平均密度比F2的大B.Pi的“第一宇宙速度”比P2的小C. Si的向心加速度比S2的大D. Si的公轉(zhuǎn)周期比S2的大解析 由題圖可知兩行星半徑相同，則體積相同，由a=GM可知Pi質(zhì)量大于P2,則GMR密度大于P2,故 A 正確；第一宇宙速度v= ，所以R的“第一宇宙速度”大于P2,GM

17、故 B 錯誤；衛(wèi)星的向心加速度為a=2, 所以Si的向心加速度大于S2，故 C 正確；（R+h）- -234n（GMIh），故Si的公轉(zhuǎn)周期比S2的小，故 D錯誤.答案 AC& （20i5 四川理綜，5, 6 分）（難度）登上火星是人類的夢想，“嫦娥之父”歐陽自遠(yuǎn)透露：中國計劃于 2020 年登陸火星.地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動，忽略行星A 錯誤；因?yàn)榈厍蚺c火星引力為F2=GIM m百，所以B正確；探測器各自表面相同高度處各有一顆衛(wèi)星Si、S2做勻速圓周運(yùn)動.圖中縱坐標(biāo)表示行星對周圍空間各處物體的引力產(chǎn)生的加速度a,橫坐標(biāo)表示物體到行星中心的距離r的平方，兩條曲線2, GMm4n/

18、口由（R+h）2=嚀（R+h）得T=IVkFRfe5：2,學(xué)習(xí)必備歡迎下載自轉(zhuǎn)影響.根據(jù)下表，火星和地球相比（ ）行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m學(xué)習(xí)必備歡迎下載地球66.4X10246.0X10111.5X10火星3.4X106236.4X10112.3X10A. 火星的公轉(zhuǎn)周期較小B. 火星做圓周運(yùn)動的加速度較小C. 火星表面的重力加速度較大D.火星的第一宇宙速度較大宇宙速度較小，D 錯誤.答案 B9. （2014 天津理綜，3, 6 分）（難度）研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3 億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為 22 小時.假設(shè)這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)

19、星與現(xiàn)在的相比（ ）A.距地面的高度變大 B.向心加速度變大C.線速度變大D.角速度變大解析 同步衛(wèi)星運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，由G（2=mjR+h） （2Tn）22GMmv f審廠2=ma=mR+B C、D 皆錯誤.答案 A10. （2013 新課標(biāo)全國I,20, 6 分）（難度）（多選）2012 年 6 月 18 日神舟 九號飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器在離地面343 km 的近圓形軌道上成功進(jìn)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(shí)現(xiàn)對接，兩者運(yùn)行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速解析由=ma知，T= 2a=胃軌道半徑越大，公

20、轉(zhuǎn)周期越大，加速度越小，A 錯誤，B 正確；由g地MbgM火=2.6 ,火星表面的重力加速度較小， C 錯誤；由GM v地Mb RR，廠g Rb=5，火星的第R,故T增大時h也增大,A 正確；同理由h)3可得a=GM(R+h)GM3,故h增大后a、v、3都減小,mg得g=v=v=w=(R+h)學(xué)習(xí)必備歡迎下載度之間學(xué)習(xí)必備歡迎下載B. 如不加干預(yù)，在運(yùn)行一段時間后，天宮一號的動能可能會增加C. 如不加干預(yù)，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 第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度、最大的環(huán)繞速度，天宮一號與神舟九號均在離地 343 km 的圓

21、軌道運(yùn)行，其運(yùn)行速度必然小于第一宇宙速度，故 A 錯誤；由于軌道所處空間還有稀薄的氣體，運(yùn)行一段時間后兩衛(wèi)星軌道必然變小，由于衛(wèi)星繞地球運(yùn)動滿足m，即=、岸紗所以當(dāng)衛(wèi)星軌道變小時速度反而會變大，故B、C正確；宇航員 在天空中處于完全失重狀態(tài)，并不是不受重力，而是重力全部用來充當(dāng)向心力，故 D 錯誤.答案 BC11. （2013 新課標(biāo)全國H,20, 6 分）（難度）（多選）目前，在地球周圍有許多 人 造地球衛(wèi)星繞著它運(yùn)轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小.若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是（）A. 衛(wèi)星的動能逐漸減小B. 由

22、于地球引力做正功，引力勢能一定減小C. 由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變D. 衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小解析 根據(jù)Gprmr，得可知軌道半徑越小，則v越大，動 能越大，故 A 錯誤；根據(jù)功能關(guān)系，引力做正功，引力勢能一定減小，故B 正確；根據(jù)功能關(guān)系，機(jī)械能的變化與除重力以外其他力做功有關(guān)，既然氣體阻力做了負(fù)功，機(jī)械能一定會減小， 故C 錯誤；根據(jù)動能定理，WG- Wi=氐氐，由于衛(wèi)星的動能逐漸增大，所以 W Wa,故 D 正確.答案 BD12. （2013 廣東理綜，14 , 4 分）（難度）如圖所示，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和 2M的行星

23、做勻速圓周運(yùn)動下列說法正確的是（）A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的運(yùn)行周期比乙的小學(xué)習(xí)必備歡迎下載答案 A13.（2013 浙江理綜，18, 6 分）（難度）（多選）如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的 地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上，設(shè)地球質(zhì)量為的是（三定律知 B 項(xiàng)正確；三顆衛(wèi)星等間距分布，任意兩星間距為2岑3r,故兩星間引力大小F萬=Gr，C 項(xiàng)正確；任意兩星對地球引力的夾角31120,故任意兩星對地球引力的合力與第三星對地球的引力大小相等,地球引力的合力大小為零，D 項(xiàng)錯誤.答案 BC14. （2012 安徽理綜，14 , 6 分）（難度）我國發(fā)射的“天宮一號”和“神舟八 號”在

24、對接前，“天宮一號”的運(yùn)行軌道高度為 350 km, “神舟八號”的運(yùn)行軌道高度為 343km.它們的運(yùn)行軌道均視為圓周，貝 U （ ）A. “天宮一號”比“神舟八號”速度大B. “天宮一號”比“神舟八號”周期長C. “天宮一號”比“神舟八號”角速度大C.甲的角速度比乙的大D.甲的線速度比乙的大解析由萬有引力提供向心力,vM乙，所以a甲va乙，v甲vv乙，3甲3乙，T甲丁乙，A 正確.M半徑為R.下列說法正確A.地球?qū)σ活w衛(wèi)B. 一顆衛(wèi)星對地GMm(r-R)2GMmC. 兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為2rGrm37D. 三顆衛(wèi)星對地球引力的合力大小為3GMm2r解析 根據(jù)萬有引力定律，地球?qū)σ活w衛(wèi)星

25、的引力大小MmF萬=牛,A 項(xiàng)錯誤；由牛頓第方向相反，三星對得a=G2Mv = GM3,T=2nGMM甲學(xué)習(xí)必備歡迎下載D. “天宮一號”比“神舟八號”加速度大GM/GM/GMF、解析 由a=r2-,v = /,3=F，T=2冗 /GM可知，只有周期T隨軌道半徑r的增大而增大，a、v、3都隨r的增大而減小，又由于r天r神，所以 B 正確.答案 B15. （2012 廣東理綜，21 , 6 分）（難度）（多選）如圖所示，飛船從軌道 1 變軌至 軌道 2.若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運(yùn)動，不考慮質(zhì)量變化，相對于在軌在軌道 2 上的（）A.動能大C.運(yùn)行周期長解析做勻速圓周運(yùn)動的天體，萬有引力提供向心力.2 2Mmv24n即Gr2=ma= mr=m3r=myr, GM /GM（GM可得a=孑,v=r,3=r3,T=2n所以，相對于在軌道 1 上，飛船在軌道 2 上的軌道半徑大，則a、V、3、6 均小，T大.綜上知，A、B 錯誤，C、D 正確.答案 CD16. （2015 安徽理綜，