2022年高考物理一轮复习 课时跟踪训练17 万有引力与航天

2022年高考物理一轮复习 课时跟踪训练17 万有引力与航天一、选择题1牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律在创建万有引力定律的过程中，以下说法错误的是()A牛顿接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想B牛顿根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即Fm的结论C牛顿根据Fm和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出Fm1m2D牛顿根据大量实验数据得出了比例系数G的大小解析：由万有引力的发现过程知选项A、B、C正确；万有引力常量G是卡文迪许用扭秤实验测出的，选项D错误答案：D2两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起时，它们之间的万有引力为F.若两个半径为实心小铁球半径2倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为()A2FB4FC8FD16F解析：小铁球之间的万有引力FGG.对小铁球和大铁球分别有mVr3，MV(2r)388m，故两大铁球间的万有引力FG16G16F.答案：D3(多选)(xx盐城模拟)2011年8月26日消息，英国曼彻斯特大学的天文学家认为，他们已经在银河系里发现一颗由曾经的庞大恒星转变而成的体积较小的行星，这颗行星完全由钻石构成若已知万有引力常量，还需知道哪些信息可以计算该行星的质量()A该行星表面的重力加速度及绕行星运行的卫星的轨道半径B该行星的自转周期与星体的半径C围绕该行星做圆周运动的卫星的公转周期及运行半径D围绕该行星做圆周运动的卫星的公转周期及公转线速度解析：由万有引力定律和牛顿第二定律得卫星绕中心天体运动的向心力由中心天体对卫星的万有引力提供，利用牛顿第二定律得Gmmr2mr；若已知卫星的轨道半径r和卫星的运行周期T、角速度或线速度v，可求得中心天体的质量为M，所以选项C、D正确答案：CD4探月热方兴未艾，我国研制的月球卫星“嫦娥一号”、“嫦娥二号”均已发射升空，“嫦娥三号”预计在xx年发射升空假设“嫦娥三号”在地球表面的重力为G1，在月球表面的重力为G2；地球与月球均视为球体，其半径分别为R1、R2；地球表面重力加速度为g.则()A月球表面的重力加速度为gB月球与地球的质量之比为C月球卫星与地球卫星分别绕月球表面与地球表面运行的速度之比为 D“嫦娥三号”环绕月球表面做匀速圆周运动的周期为2解析：在地球表面：GG1mg，在月球表面：GG2mg，gg，选项A错误；，选项B正确，由v知，选项C错误，GmR22mg，T月2 2，选项D错误答案：B5(多选)(xx山东省日照市高三3月模拟考试)已知“神舟八号”飞船在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，地球的半径为R，万有引力常量为G.则下列说法正确的是()A飞船运行的线速度大小为B飞船运行的线速度小于第一宇宙速度C飞船的向心加速度大小D地球表面的重力加速度大小为解析：飞船运行的线速度为v，故A错误；第一宇宙速度v，故飞船运行的线速度小于第一宇宙速度，所以B正确；飞船的向心加速度a2(Rh)(Rh)，故C正确；根据万有引力提供向心力Gm(Rh)，GMgR2，解得g，故D正确答案：BCD6(多选)宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统，设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示若AOOB，则()A星球A的向心力一定大于B的向心力B星球A的线速度一定大于B的线速度C星球A的质量一定大于B的质量D双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大解析：提供双星做圆周运动的向心力是它们之间的相互吸引力，它们是一对作用力和反作用力，所以星球A的向心力一定等于B的向心力，选项A错误；它们的角速度大小相等，但AOOB，根据关系式vr可知，星球A的线速度一定小于B的线速度，选项B错误；因为它们的向心力大小相等，所以有mA2AOmB2OB即mAAOmBOB，又AOmB，选项C正确；设双星的质量分别为mA和mB，轨道半径分别为r1和r2，双星之间的距离为L，则mAr1mBr2，r1r2L，GmA2r1，联立各式可得T2 ，可见，双星的总质量一定时，双星之间的距离越大，其转动周期越大，选项D正确答案：CD7(多选)如图为哈勃望远镜拍摄的银河系中被科学家称为“罗盘座T星”系统的照片，最新观测表明“罗盘座T星”距离太阳系只有3260光年，比天文学家此前认为的距离要近得多该系统是由一颗白矮星和它的类日伴星组成的双星系统，由于白矮星不停地吸收由类日伴星抛出的物质致使其质量不断增加，科学家预计这颗白矮星在不到1000万年的时间内会完全“爆炸”，从而变成一颗超新星，并同时放出大量的射线，这些射线到达地球后会对地球的臭氧层造成毁灭性的破坏现假设类日伴星所释放的物质被白矮星全部吸收，并且两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，则下列说法正确的是()A两星间的万有引力不变B两星的运行周期不变C类日伴星的轨道半径增大D白矮星的轨道半径增大解析：因两星间距离L在一段时间内不变，两星的质量总和不变，而两星质量的乘积必定变化，由万有引力公式F可知，两星间的万有引力必定变化，A错误；两星的运动周期相同，若设白矮星和类日伴星的轨道半径分别为r1和r2，由牛顿第二定律可得m1r1m2r2，分别解得Gm1r2L2，Gm2r1L2，两式相加得G(m1m2)L3因两星质量总和(m1m2)和它们之间的距离L均不变，故其运行周期T不变，B正确；由m1r1m2r2，可得m1r1m2r2，故双星运动的轨道半径与其质量成反比，类日伴星的轨道半径增大，白矮星的轨道半径减小，C正确，D错误答案：BC8(xx江西师大附中、临川一中高三联考)物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度，第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2v1.已知某星球半径是地球半径R的1/3，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的1/6，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A.B.C.D.解析：对该星球附近的卫星，mgm，则第一宇宙速度v，所以该星球的第二宇宙速度为vv，则B正确答案：B9已知地球半径为6.4106 m，地面的重力加速度取10 m/s2，根据航天员王亚平所说的在“天宫一号”中每天可以看到16次日出日落，可以估算出“天宫一号”距离地面的高度大约为()A3000 km B1500 km C1000 km D300 km解析：根据王亚平所说的在“天宫一号”中每天可以看到16次日出日落，可知“天宫一号”绕地球运动周期为T90 min9060 s5400 s，由Gm2(Rh)，mg联立解得h R，代入有关数据可得h300 km，选项D正确答案：D10.如右图所示，天文学家观测到某行星和地球在同一轨道平面内绕太阳做同向匀速圆周运动，且行星的轨道半径比地球的轨道半径小，已知地球的运转周期为T.地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫作地球对该行星的观察视角(简称视角)已知该行星的最大视角为，当行星处于最大视角处时，是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期则此时行星绕太阳转动的角速度行与地球绕太阳转动的角速度地的比值行地为()A. B.C. D. 解析：当行星处于最大视角处时，地球和行星的连线与行星和太阳的连线垂直，三星球的连线构成直角三角形，有sin，据Gm2r，得，选项C正确答案：C二、非选择题11(xx广西南宁二中、玉高、柳高高三联考)已知地球绕太阳做圆周运动的轨道半径为R、周期为T、万有引力常量为G.求：(1)太阳的质量M；(2)已知火星绕太阳做圆周运动的周期为1.9 T，求地球与火星相邻两次距离最近时的时间间隔t.解析：(1)对于地球绕太阳运动，GmR2；2/T，解得M.(2)根据圆周运动规律，地球再一次与火星相距最近的条件是地t火t2，地2/T，火2/T火，联立解得：t2.1 T.答案：(1)(2)2.1 T12(xx江西省部分重点中学高三联考)有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，到地心的距离为地球半径R0的2倍，卫星圆形轨道平面与地球赤道平面重合已知地球表面重力加速度为g，近似认为太阳光是平行光，试估算：(1)卫星做匀速圆周运动的周期；(2)卫星绕地球一周，太阳能收集板工作的时间解析：(1)地球卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得：Gm(2R0)在地球表面有mg卫星做匀速圆周运动的周期为T4 (2)如图，当卫星在阴影区时不能接受太阳光，由几何关系知：AOBCOD卫星绕地球一周，太阳能收集板工作时间tT 答案：(1)4 (2)