2021版高考物理總復(fù)習專題五萬有引力與航天習思用

/92021版高考物理總復(fù)習專題五萬有引力與航天習思

用考點1萬有引力定律及其應(yīng)用1.[2021湖北襄陽檢測]星系由專門多繞中心做圓形軌道運行的恒星組成.科學(xué)家研究星系的一種方法是測量恒星在星系中的運行速度V和到星系中心的距離r,用V8rn如此的關(guān)系來表達,科學(xué)家們專門關(guān)懷指數(shù)n.若作用于恒星的引力要緊來自星系中心的巨型黑洞,則n的值為()A.1B.2C.-D.-2.[2020河南南陽第一中學(xué)第四次模擬]關(guān)于行星運動定律和萬有引力定律的建立過程,下列說法正確的是()A.第谷通過整理大量的天文觀測數(shù)據(jù)得到行星運動定律B.開普勒指出，地球繞太陽運動是因為受到來自太陽的引力C.牛頓通過比較月球公轉(zhuǎn)的向心加速度和地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度,對萬有引力定律進行了月—地檢驗D.卡文迪許在實驗室里通過幾個鉛球之間萬有引力的測量,得出了引力常量的數(shù)值3.“火星一號”是一項火星探究移民打算,該打算估量在以后將把理想者送上火星.若已知火星和地球的半徑之比為a：1,質(zhì)量之比為b:1,在地球上某運動員以初速度V0起跳能上升的最大高度為h,地球表面鄰近的重力加速度為g,則()b2火火星表面的重力加速度大小為7ghB.火星表面的重力加速度大小為」gaC.該運動員在火星上以初速度v°起跳能上升的最大高度為廬hD.該運動員在火星上以初速度v°起跳能上升的最大高度為人h4.［多選］冥王星與其鄰近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng),質(zhì)量之比約為7:1,兩顆星體同時繞它們連線上某點O做勻速圓周運動.由此可知,冥王星繞O點運動的（）A.軌道半徑約為卡戎的7倍1B.向心加速度大小約為卡戎的「C.線速度大小約為卡戎的D.動能大小約為卡戎的7倍5.［2021安徽安慶高三第四次聯(lián)考］若在某行星和地球上相關(guān)于各自的表面鄰近相同的高度處，以相同的速率水平拋出一物體,它們在水平方向運動的距離之比為2：77已知該行星質(zhì)量約為地球的7倍,地球的半徑為R,由此可知,該行星的半徑為（）-亙A.-RB.RC.2RD.-R6.如圖所示,“嫦娥三號”的環(huán)月軌道可近似看成是圓軌道,觀看“嫦娥三號”在環(huán)月軌道上的運動,發(fā)覺每通過時刻t“嫦娥三號”通過的弧長為1,該弧長對應(yīng)的圓心角為0,已知引力常量為G,則月球的質(zhì)量是（）if娥三號黑W二JA.B.C.D.7.［2021河南開封模擬］［多選］“嫦娥四號”是嫦娥探月工程打算中嫦娥系列的第四顆人造探月衛(wèi)星,要緊任務(wù)是更深層次、更加全面地科學(xué)探測月球地貌、資源等方面的信息,完善月球檔案資料.已知月球的半徑為R,月球表面的重力加速度為g,引力常量為G,“嫦娥四號”離月球中心的距離為r,繞月周期為T.依照以上信息可求出（）叵“嫦娥四號”繞月運行的速度為、「w“嫦娥四號”繞月運行的速度為8.［2021福建師大附中期中］［多選］宇宙中,兩顆靠得比較近的恒星,只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉(zhuǎn),稱為雙星系統(tǒng).在浩渺的銀河系中，多數(shù)恒星差不多上雙星系統(tǒng).設(shè)某雙星系統(tǒng)中A、B繞其連線上的。點做勻速圓周運動，如圖所示.若初＞，則()A.星球A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量OO.星球A的線速度一定大于B的線速度C.雙星之間的距離一定,雙星的質(zhì)量越大,其轉(zhuǎn)動周期越大D.雙星質(zhì)量一定,雙星之間的距離越大,其轉(zhuǎn)動周期越大.由于地球自轉(zhuǎn)的阻礙,地球表面的重力加速度會隨緯度的變化而有所不同.若地球表面兩極處的重力加速度大小為g0,在赤道處的重力加速度大小為g,地球自轉(zhuǎn)的周期為T,引力常量為G,地球可視為質(zhì)量平均分布的球體.求：⑴地球的半徑R;⑵地球的平均密度P;⑶若地球自轉(zhuǎn)速度加快,當赤道上的物體恰好能“飄”起來時,地轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)的周期T'.考點2宇宙航行問題的分析與求解.［2020河南鄭州檢測］“天舟一號”與“天宮二號”組合體在離地面高度為393公里的軌道運行了約兩個月后,“天舟一號”于2017年6月1日與“天宮二號”分離,開始進入獨立運行時期.2017年8月1日,“天舟一號”成功在軌開釋一顆立方星.“天舟一號”在軌獨立運行約三個月后,于2017年9月22日受控離軌進入大氣層燒毀.關(guān)于“天舟一號”的運行,下列說法正確的是()“天舟一號”利用自身攜帶的火箭將立方星發(fā)射出去“天舟一號”與“天宮二號”進行交會對接時相向運動“天舟一號”與“天宮二號”組合體在軌運行速度不大于7.9km/s“天舟一號”進入大氣層前，機械能保持不變.［2021黑龍江哈爾濱模擬］衛(wèi)星信號需要通過地球同步衛(wèi)星傳送.假如你與同學(xué)在地面上用衛(wèi)星通話,則從你發(fā)出信號至對方接收到信號所需最短時刻最接近于(可能用到的數(shù)據(jù)：月球繞地球運動的軌道半徑約為3.8X105km,運行周期約為27天,地球半徑約為6400km,無線電信號的傳播速度為3X108m/s)()A.0.1sB.0.25sC.0.5sD.1s.[2021河南鄭州模擬]如圖所示,從地面上A點發(fā)射一枚遠程彈道導(dǎo)彈，假設(shè)導(dǎo)彈僅在地球引力作用下,沿ACB橢圓軌道飛行擊中地面目標8乂為軌道的遠地點,距地面高度為h,若ACB長恰好為整個橢圓的一半，已知地球半徑為R,地球質(zhì)量為M,引力常量為G,則下列結(jié)論正確的是（）IGM點導(dǎo)彈在C點的速度大于、上一B.地球的球心位于導(dǎo)彈橢圓軌道的一個焦點上/GM點導(dǎo)彈在c點的加速度等于；"一?；’D.導(dǎo)彈從A點到B點的飛行時刻等于導(dǎo)彈飛行周期的一半.[2021云南昆明質(zhì)檢]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)打算由35顆衛(wèi)星組成,包括5顆地球同步衛(wèi)星（離地高度約3.6X104km）、27顆中地球軌道衛(wèi)星（離地高度約2.15X104km）、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星（其軌道平面與赤道平面有一定的夾角,周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同）,所有北斗衛(wèi)星將于2020年前后全部發(fā)射完成.關(guān)于北斗衛(wèi)星,下列說法正確的是（）A.地球同步衛(wèi)星能定點在北京上空B.傾斜同步軌道衛(wèi)星能定點在北京上空C.中地球軌道衛(wèi)星的運行周期小于地球同步衛(wèi)星的運行周期D.傾斜同步軌道衛(wèi)星的軌道半徑大于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑14.如圖所示,某極地軌道衛(wèi)星的運行軌道平面通過地球的南北兩極,已知該衛(wèi)星從北緯60°的正上方按圖示方向第一次運行到南緯60°的正上方時所用時刻為1h,則下列說法正確的是A.該衛(wèi)星的運行速度一定大于7.9km/sB.該衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星的運行速度之比為1:2C.該衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星的運行軌道半徑之比為1：4D.該衛(wèi)星的機械能一定大于地球同步衛(wèi)星的機械能.［2020山東高考,15,6分］如圖所示,拉格朗日點L1位于地球和月球連線上,處在該點的物體在地球和月球引力的共同作用下,可與月球一起以相同的周期繞地球運動.據(jù)此,科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日點L1建立空間站，使其與月球同周期繞地球運動.以a1、a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小,a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小.以下判定正確的是（）A.a2>a3>a1B.a2>a1>a3C.a3>a1>a2D.a3>a2>a1.［2020河南南陽檢測］［多選］某天文愛好者通過測量圍繞某行星做圓周運動的若干衛(wèi)星的線速度V及軌道半徑r,得到V2-r圖象如圖所示，圖中a、r1、匕已知,b未知.引力常量為G,則下列說法正確的是（）A.b二「B.行星的質(zhì)量為C.OaAr1所圍的面積和ObBr2所圍的面積相等D.軌道半徑為r2的衛(wèi)星所受行星的引力小于軌道半徑為r1的衛(wèi)星所受行星的引力答案D設(shè)巨型黑洞質(zhì)量為M,恒星的質(zhì)量為m.恒星的向心力由受到的萬有引力提供,則有Mm麗11G-=m，可知r因止匕V8,11為-2,0正確.D開普勒對天體的運動做了多年的研究,最終得出了行星運動三大定律，故A錯誤.牛頓認為行星繞太陽運動是因為受到太陽的引力作用,引力大小與行星到太陽的距離的二次方成反比,故B錯誤.牛頓通過比較月球公轉(zhuǎn)的向心加速度與地面鄰近物體做自由落體運動的加速度,對萬有引力定律進行了月一地檢驗，故C錯誤.牛頓發(fā)覺了萬有引力定律之后,第一次通過實驗比較準確地測出引力常量的科學(xué)家是卡文迪許，故D正確.M大bD火星表面的重力加速度g'《"主，在地球表面鄰近有g(shù)=,聯(lián)立得g'刀，,A、B錯誤.由豎直上拋運動規(guī)律可知,運動員在地球上以初速度丫0起跳能上升的最大高度h藥，因此運―a2動員在火星上以初速度丫0起跳能上升的最大高度h'二夕二萬h,D正確,C錯誤.4.BC冥王星與其鄰近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng),因此冥王星和卡戎的周期是相等的,角速度也是相等的.它們之間的萬有引力提供各自的向心力,得msr=MsR,質(zhì)量之比約為17:1,因此冥王星繞。點運動的軌道半徑約為卡戎的"A錯誤.它們之間的萬有引力大小相等，質(zhì)量之比為7:1,故向心加速度大小之比為1:7,B正確.依照線速度v=3r得冥王星的線速度1大小約為卡戎的ZC正確.冥王星的質(zhì)量是卡戎的7倍,線速度大小是卡戎的，由E=mv2可1知冥王星的動能是卡戎的，D錯誤.C依照題述,運用平拋運動規(guī)律x=vt,可得物體飛行時刻之比為t1：t2=x1：x=2：UZ由h以gt2,g二解得R'二t.該行星與地球的半徑之比為衣」?/％,已知M1=7M2,則該行星的半徑為2R,選項C正確.C由題意知線速度大小角速度3=，由v=sr,得環(huán)月軌道半徑「二.“嫦娥三號”做MmI勻速圓周運動,萬有引力提供向心力，由GN=msr,解得月球質(zhì)量M上仇;選項C正確.Mm4tt2AC“嫦娥四號”繞月球做圓周運動，萬有引力提供向心力，即。/二m二m『』r,在月球Mm表面鄰近，物體所受重力與萬有引力近似相等,G屋二mg,聯(lián)立兩式可解得v=J/，A項正43ttt3確,B項錯誤;月球體積V=5nR3,平均密度P=，聯(lián)立可得月球的平均密度P上片標，C項正確,D項錯誤.BD設(shè)雙星質(zhì)量分別為mA、mB,軌道半徑分別為R「RB,兩者間距為L,轉(zhuǎn)動周期為T,角速度為以由萬有引力定律可知G''':hiasRa，G=mBsRB,又有RA+RB也可得吧=,G(mA+mB)=sL3.由|AO|〉|OB|知,mA<mB,A錯誤.vj。勺vB=sRB,貝|vA>vB,B正確.由2ttT=3及G(mA+mB)=sL3可知C錯誤,D正確.產(chǎn)3口先⑴1(2),-';，1-'-L:--⑶T解析：(1)在地球表面兩極處,萬有引力F=mg°4M在赤道處，由牛頓第二定律可得F-mg=mR/Mm⑵在地球表面兩極處有Gd=mg0M431Tg。由密度公式可得=='=:，＞「一；(3)赤道上的物體恰好能“飄”起來,即物體隨地球轉(zhuǎn)動的向心力完全由受到的萬有引力提供,由牛頓第二定律可得Mm4ir2G=mg=mR'0解得T'=、.T.10.C“天舟一號”在軌開釋立方星,立方星速度大小不變,不需要用火箭發(fā)射,選項A錯誤.“天舟一號”與“天宮二號”進行交會對接時同向運動，選項B錯誤.由于衛(wèi)星的最大圍繞速度為7.9km/s,因此組合體的速度不大于7.9km/s,選項C正確.由于大氣層外仍有稀薄氣體,因此“天舟一號”進入大氣層前,克服稀薄氣體做功,軌道半徑減小,機械能減少,選項D錯誤.11.B由開普勒第三定律得；二，則R同=R地+h同一「=十月，得h同=3.58X107m,從發(fā)2h同出信號至接收到信號的最短路程s=2h同,所需時刻t=^^0.24s.故選B.IGMB假設(shè)衛(wèi)星在過C點的圓軌道上運行,依照萬有引力提供向心力得v=xM+%導(dǎo)彈在c/GM點做近心運動，因此導(dǎo)彈在C點的速度小于一,，A錯誤.依照開普勒第一定律分析可知，Mm地球球心在導(dǎo)彈橢圓軌道的一個焦點上,B正確.導(dǎo)彈在C點受到的萬有引力F=GR+少,因GM此導(dǎo)彈在C點的加速度大小等于俳-',C錯誤.ACB是橢圓軌道以短軸為界的一半,且地心是遠離ACB的焦點，因此導(dǎo)彈從A點到B點的飛行時刻應(yīng)該大于飛行周期的一半,故D錯誤.C地球同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空,選項A錯誤;傾斜同步軌道衛(wèi)星相關(guān)于地面是運動的,不可能定點在北京上空,選項B錯誤；由于中地球軌道衛(wèi)星的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑,故中地球軌道衛(wèi)星的運行周期小于地球同步衛(wèi)星的運行周期,選項C正確;依照周期與軌道半徑的關(guān)系可知,傾斜同步軌道衛(wèi)星的軌道半徑等于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑,選項D錯誤.Mm的C近地衛(wèi)星的圍繞速度等于第一宇宙速度7.9km/s.依照C=m,得v=Jr,運行軌道半徑越大,線速度越小,該衛(wèi)星的運行軌道半徑大于地球半徑,則其運動速度一定小于7.9km/s,選項A錯誤.該衛(wèi)星從北緯60°到南緯60°,轉(zhuǎn)過120°用時1h,則其轉(zhuǎn)過360°用時3h,即周期為3h,而地球同步衛(wèi)星的周期為24h,即該衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星的周期之比為Mm4苫1：8.依照6」二川；\,得=，則可得運行軌道半徑之比為1：4,選項C正確.再由畫v='.'「可得該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運行速度之比為2：1,選項