高考物理二轮复习提分训练专题强化五 解析版.docx

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高考物理二轮复习提分训练专题强化五解析版

专题强化五　万有引力与航天

一、选择题：

本题共10小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．

1．[2018·广安市二次质检]2018年1月12日，我国以“一箭双星”方式成功发射第26颗、第27颗北斗导航卫星，这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星（介于近地和同步之间的轨道）．这两颗卫星（　　）

A．运行速度大于第一宇宙速度

B．运行速度小于同步轨道卫星的运行速度

C．发射速度大于第一宇宙速度

D．发射速度小于同步轨道卫星的运行速度

2．（多选）[2018·全国卷Ⅰ]2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波．根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈。

将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（　　）

A．质量之积B．质量之和

C．速率之和D．各自的自转角速度

3．[2018·洛阳市二模]已知火星的质量约为地球质量的

，其半径约为地球半径的

，自转周期与地球相近，公转周期约为地球公转周期的两倍．根据以上数据可推知（　　）

A．火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的

B．火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比约为

C．火星椭圆轨道的半长轴约为地球椭圆轨道半长轴的

倍

D．在地面上发射航天器到火星，其发射速度至少达到地球的第三宇宙速度

4．[2018·黄冈中学第二次联考]如图，人造地球卫星M、N在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动．已知M、N连线与M、O连线间的夹角最大为θ，则M、N的运动线速度大小之比等于（　　）

A.

B.

C.

D.

5．[2018·武汉模拟]如图为人造地球卫星的轨道示意图，LEO是近地轨道，MEO是中地球轨道，GEO是地球同步轨道，GTO是地球同步转移轨道．已知地球的半径R＝6400km，该图中MEO卫星的周期约为（图中数据为卫星近地点、远地点离地面的高度）（　　）

A．3h　　　　　　B．8h　　　　　　C．15h　　　　　　D．20h

6．[2018·浙江模拟]世界上没有永不谢幕的传奇，NASA的“卡西尼”号探测器进入土星探测任务的最后篇章．据NASA报道，“卡西尼”4月26日首次到达土星和土星内环（碎冰块、岩石块、尘埃等组成）之间，并在近圆轨道做圆周运动．在极其稀薄的大气作用下，开启土星探测之旅的最后阶段——“大结局”阶段．这一阶段将持续到九月中旬，直至坠向土星的怀抱．若“卡西尼”只受土星引力和稀薄气体阻力的作用，则（　　）

A．4月26日，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度小于内环的角速度

B．4月28日，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率小于内环的速率

C．5月到6月间，“卡西尼”的动能越来越大

D．6月到8月间，“卡西尼”的动能以及它与火星的引力势能之和保持不变

7．（多选）[2018·四川省棠湖中学第二次模拟]2016年8月16日凌晨，被命名为“墨子号”的中国首颗量子科学实验卫星开启星际之旅，这是我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系．“墨子号”卫星的工作高度约为500km，在轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t（t小于其运动周期），运动的弧长为s，与地球中心连线扫过的角度为β（弧度），引力常量为G.则下列关于“墨子号”的说法错误的是（　　）

A．线速度大于第一宇宙速度

B．环绕周期为

C．质量为

D．向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度

8．[2018·炎德英才大联考]2018年1月31号晚上，月亮女神上演152年一次的“月全食血月＋超级月亮＋蓝月”三景合一的天文奇观．超级月亮首要条件是月亮距地球最近，月亮绕地球运动实际是椭圆轨道，距离地球的距离在近地点时为36.3万千米，而位于远地点时，距离为40.6万千米，两者相差达到10.41%，运行周期为27.3天，那么以下说法正确的是（　　）

A．月球在远地点时绕行的线速度最大

B．每次月球在近地点时，地球上同一位置的人都将看到月食

C．有一种说法，月球的近地点越来离地球越远，如果一旦变成半径大小等于远地点距离40.6万千米的圆轨道时，那么月球绕地球的周期将变大

D．月球是地球的卫星，它在远地点时的机械能大于在近地点的机械能

9．[2018·银川一中高三一模]我国于2017年11月发射“嫦娥五号”探月卫星，计划执行月面取样返回任务．“嫦娥五号”从月球返回地球的过程可以简单分成四步，如图所示第一步将“嫦娥五号”发射至月球表面附近的环月圆轨道Ⅰ，第二步在环月轨道的A处进行变轨进入月地转移轨道Ⅱ，第三步当接近地球表面附近时，又一次变轨，从B点进入绕地圆轨道Ⅲ，第四步再次变轨道后降落至地面，下列说法正确的是（　　）

A．将“嫦娥五号”发射至轨道Ⅰ时所需的发射速度为7.9km/s

B．“嫦娥五号”从环月轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ需要加速

C．“嫦娥五号”从A沿月地转移轨道Ⅱ到达B点的过程中其动能一直增加

D．“嫦娥五号”在第四步变轨时需要加速

10．（多选）[2018·安徽六校教育研究会第二次联考]如图所示，在某行星表面上有一倾斜的匀质圆盘，盘面与水平面的夹角为30°，盘面上离转轴距离为L处有小物体与圆盘保持相对静止，绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，角速度为ω时，小物块刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为

（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），该星球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）

A．这个行星的质量M＝

B．这个行星的第一宇宙速度v1＝2ω

C．这个行星的同步卫星的周期是

D．离行星表面距离为R的地方的重力加速度为2ω2L

二、计算题：

本题共4小题，共50分．

11．（12分）[2018·广西模拟]为了方便研究物体与地球间的万有引力问题，通常将地球视为质量分布均匀的球体．已知地球质量M＝6.0×1024kg，地球半径R＝6400km，其自转周期T＝24h，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2.在赤道处地面有一质量为m的物体A，用W0表示物体A在赤道处地面上所受的重力，F0表示其在赤道处地面上所受的万有引力．请求出

的值（结果保留1位有效数字），并以此为依据说明在处理万有引力和重力的关系时，为什么经常可以忽略地球自转的影响．

12．（12分）[2018·惠州模拟]某赤道平面内的卫星自西向东飞行绕地球做圆周运动，该卫星离地高度为h（h的高度小于地球同步卫星的高度），赤道上某人通过观测，前后两次出现在人的正上方最小时间间隔为t，已知地球的自转周期为T0，地球的质量为M，引力常量为G，求：

地球的半径．

13．（12分）[2018·孝义市一模]所谓“深空探测”是指航天器脱离地球引力场，进入太阳系空间或更远的宇宙空间进行探测，现在世界范围内的深空探测主要包括对月球、金星、火星、木星等太阳系星体的探测．继对月球进行深空探测后，2018年左右我国将进行第一次火星探测．图示为探测器在火星上着陆最后阶段的模拟示意图．首先在发动机作用下，探测器受到推力作用在距火星表面一定高度处（远小于火星半径）悬停；此后发动机突然关闭，探测器仅受重力下落2t0时间（未着地），然后重新开启发动机使探测器匀减速下降，经过时间t0，速度为0时探测器恰好到达火星表面．已知探测器总质量为m（不计燃料燃烧引起的质量变化），地球和火星的半径的比值为k1，质量的比值为k2，地球表面附近的重力加速度为g，求：

（1）探测器悬停时发动机对探测器施加的力．

（2）探测器悬停时的高度．

14．（14分）[2018·辽宁期末]阅读如下资料，并根据资料中有关信息回答问题．

（1）以下是地球和太阳的有关数据

太阳的半径

R日＝7×105km＝110R地

太阳的质量

M日＝2×1030kg＝3.33×105M地

平均密度

ρ日＝1.4×103kg/m3＝

ρ地

自传周期

赤道附近26天，两极附近长于30天

（2）已知物体绕地球表面做匀速圆周运动的速度为v＝7.9km/s，万有引力常量G＝6.67×10－11m3kg－1s－2，光速c＝3×108ms－1；

（3）大约200年前法国数学家兼天文学家拉普拉斯曾预言一个密度如地球，直径为太阳250倍的发光星体由于其引力作用将不允许任何光线离开它，其逃逸速度大于等于真空中的光速（逃逸速度为第一宇宙速度的

倍），这一奇怪的星体就叫作黑洞．

在下列问题中，把星体（包括黑洞）看作是一个质量分布均匀的球体．（①②的计算结果用科学记数法表达，且保留1位有效数字；③的推导结论用字母表达）

①试估算地球的质量；

②试估算太阳表面的重力加速度；

③已知某星体演变为黑洞时的质量为M，求该星体演变为黑洞时的临界半径R.

专题强化五　万有引力与航天

1．C　第一宇宙速度是地球卫星最大的运行速度，故北斗导航卫星的运行速度小于第一宇宙速度，A选项错误；根据运行速度公式v＝

可知，运行速度大于同步轨道卫星的运行速度，B选项错误；第一宇宙速度是最小的发射速度，故北斗导航卫星的发射速度大于第一宇宙速度，C选项正确，D选项错误．

2．BC　双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，根据万有引力提供向心力可知：

G

＝m1

2r1＝m2

2r2，解得，G

＝

2r1，G

＝

2r2，质量之和m1＋m2＝

，其中周期T＝

s，A选项错误，B选项正确；中子星公转角速度ω＝

＝24πrad/s，D选项错误；根据线速度公式可知，v1＋v2＝（r1＋r2）ω＝Lω＝9.6π×106m/s，C选项正确．

3．C　物体在火星表面受到的重力近似等于万有引力，

＝mg，解得表面的重力加速度g＝

，比较可知，火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的

，A选项错误；火星的第一宇宙速度v＝

，火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比约为

，B选项错误；根据开普勒第三定律可知，

＝k，火星椭圆轨道的半长轴约为地球椭圆轨道半长轴的

倍，C选项正确；根据宇宙速度的定义可知，在地面上发射航天器到火星，其发射速度至少达到地球的第二宇宙速度，D选项错误．

4．A　在△OMN中，根据正弦定理可知，

＝

，当∠ONM＝90°时，∠OMN＝θ，解得sinθ＝

，根据卫星运行线速度公式可知，v＝

，则M、N的运动线速度大小之比

＝

＝

，A选项正确．

5．A　研究地球同步卫星和中地球轨道卫星，根据开普勒第三定律可知，

＝

，解得中地球轨道卫星的周期，T中＝

T同＝

×24h＝3h，A选项正确．

6．C　根据卫星运行角速度公式可知，ω＝

，轨道半径小的角速度大，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度大于内环的角速度，A选项错误；运行速度v＝

，轨道半径小的速率大，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率大于内环的速率，B选项错误；5到6月间，稀薄气体阻力做负功，卫星速度减小，做向心运动，动能增加，C选项正确；6月到8月间，稀薄气体阻力做负功，根据功能关系可知，机械能减小，“卡西尼”的动能、以及它与火星的引力势能之和减小，D选项错误．

7．ACD　第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，故“墨子号”的线速度小于第一宇宙速度，A选项错误；根据角速度的定义可知，卫星的角速度ω＝

，周期T＝

＝

，B选项正确；“墨子号”卫星是环绕天体，根据万有引力提供向心力无法求出“墨子号”的质量，C选项错误；万有引力提供向心力，G

＝ma，解得a＝G

，“墨子号”卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，“墨子号”卫星的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，D选项错误．

8．C　根据开普勒第二定律可知，月球在远地点线速度最小，A选项错误；地球不停地自转，地球同一位置的人不一定都能看到月食，B选项错误；月球的近地点越来离地球越远，远地点不变，长半轴变大，根据开普勒第三定律可知，周期变大，C选项正确；卫星在同一轨道上（不论是圆轨道还是椭圆轨道）运行时，机械能守恒，D选项错误．