高考物理江苏专版总复习课时作业： 十七 万有引力定律与航天 含解析

课时作业课时作业 十七十七 万有引力定律与航天万有引力定律与航天(限时：45 分钟)(班级_姓名_)1(多选)下面说法中正确的是()A海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的B天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的C天王星的运动轨道偏离是根据万有引力定律计算出来的，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用D冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的2科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”由以上信息我们可能推知()A这颗行星的公转周期与地球相等B这颗行星的自转周期与地球相等C这颗行星质量等于地球的质量D这颗行星的密度等于地球的密度3(多选)2012 年 12 月 27 日，我国自行研制的“北斗导航卫星系统”(BDS)正式组网投入商用.2012 年 9 月采用一箭双星的方式发射了该系统中的两颗轨道半径均 21332 km 的“北斗M5”和“北斗M6” 卫星， 其轨道如图所示 关于这两颗卫星， 下列说法正确的是()第 3 题图A两颗卫星的向心加速度大小相同B两颗卫星速度大小均大于 7.9 km/sC北斗M6 的速率大于同步卫星的速率D北斗M5 的运行周期大于地球自转周期4 (多选)马航客机失联牵动全世界人的心现初步确定失事地点位于南纬 3152东经11552的澳大利亚西南城市附近的海域 有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星， 每天上午同一时刻在该区域的正上方对海面照相，则()A该卫星可能通过地球两极上方的轨道B该卫星平面可能与南纬 3152所确定的平面共面C该卫星平面一定与东经 11552所确定的平面共面D地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍5过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为 4 天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的120.该中心恒星与太阳的质量比约为()A.110B1C5D106我国“80 后”女航天员王亚平在“天宫一号”里给全国的中小学生们上一堂实实在在的“太空物理课”在火箭发射、飞船运行和回收过程中，王亚平要承受超重或失重的考验，下列说法正确是()A飞船在降落时需要打开降落伞进行减速，王亚平处于超重状态B飞船在降落时需要打开降落伞进行减速，王亚平处于失重状态C飞船在绕地球匀速运行时，王亚平处于超重状态D火箭加速上升时，王亚平处于失重状态72014 年 5 月 10 日天文爱好者迎来了“土星冲日”的美丽天象“土星冲日”是指土星和太阳正好分处地球的两侧，二者几乎成一条直线该天象每 378 天发生一次，土星和地球绕太阳公转的方向相同，公转轨迹都近似为圆，地球绕太阳公转周期和半径以及引力常量均已知，根据以上信息可求出()第 7 题图A土星质量B地球质量C土星公转周期D土星和地球绕太阳公转速度之比8如图所示，甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星，甲、丙围绕乙在半径为 R 的圆轨道上运行，若三颗星质量均为 M，万有引力常量为 G，则()第 8 题图A甲星所受合外力为5GM2R2B乙星所受合外力为GM2R2C甲星和丙星的线速度相同D甲星和丙星的角速度相同9(多选)绳系卫星是由一根绳索栓在一个航天器上的卫星，可以在这个航天器的下方或上方一起绕地球运行如图所示，绳系卫星系在航天器上方，当它们一起在赤道上空绕地球作匀速圆周运动时(绳长不可忽略)下列说法正确的是()第 9 题图A绳系卫星在航天器的正上方B绳系卫星在航天器的后上方C绳系卫星的加速度比航天器的大D绳系卫星的加速度比航天器的小10发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为 h1的近地圆轨道上，在卫星经过 A 点时点火实施变轨进入椭圆轨道， 最后在椭圆轨道的远地点 B 点再次点火将卫星送入同步轨道，如图所示已知同步卫星的运行周期为 T，地球的半径为 R，地球表面重力加速度为 g，忽略地球自转的影响求：(1)卫星在近地点 A 的加速度大小；(2)远地点 B 距地面的高度第 10 题图课时作业(十七)万有引力定律与航天 1.ACD【解析】人们通过望远镜发现了天王星，经过仔细的观测发现，天王星的运行轨道与根据万有引力定律计算出来的轨道总有一些偏差， 于是认为天王星轨道外面还有一颗未发现的行星， 它对天王星的吸引使其轨道产生了偏差 英国的亚当斯和法国的勒维耶根据天王星的观测资料， 独立地利用万有引力定律计算出这颗新行星的轨道， 后来用类似的方法发现了冥王星故 A、C、D 正确，B 错误2A【解析】由题意知，该行星的公转周期应与地球的公转周期相等，这样，从地球上看，它才能永远在太阳的背面3AC【解析】A根据GMmr2ma 知，轨道半径相等，则向心加速度大小相等故A 正确B.根据 vGMr知，轨道半径越大，线速度越小，第一宇宙速度的轨道半径等于地球的半径，是做匀速圆周运动的最大速度，所以两颗卫星的速度均小于 7.9 km/s.故 B 错误C.北斗M6 的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则线速度大于同步卫星的速率故C 正确D.因为北斗M6 的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，根据 T2r3GM知，北斗M6 的周期小于同步卫星的周期，即小于地球自转的周期故 D 错误故选 AC.4AD【解析】卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动的向心力，地心必在轨道平面内， 故该卫星的轨道可能通过两极的上方， A 正确； 若卫星平面与南纬 3152所确定的平面共面， 则地心不在轨道平面内， 不能满足万有引力提供圆周运动向心力的要求，故 B 错误；由于地球自转作用，该卫星平面一定与东经 11551所确定的平面不共面，故 C 错误；由于卫星每天上午同一时刻在该区域的正上方海面照相，故知地球自转一周，则该卫星绕地球做圆周运动 N 周，即地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍，故 D 正确5B【解析】行星绕中心恒星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得 GMmr2m42T2r，则M1M2(r1r2)3(T1T2)21，选项 B 正确6A【解析】飞船在降落时需要打开降落伞进行减速时，加速度方向向上，王亚平处于超重状态故 A 正确，B 错误C.飞船在绕地球匀速运行时，万有引力定律提供向心力，加速度方向向下，王亚平处于失重状态，故 C 错误D.火箭加速上升时，加速度方向向上，王亚平处于超重状态，故 D 错误故选 A.7CD【解析】土星、地球都以太阳为中心体做匀速圆周运动，利用已知条件无法求出二者质量，A、B 错误；如图所示，A、B 作为第一次“相遇”位置，由于地球比土星运动快，地球运动一周 365 天又到 B 处，再经过 37836513 天到 B处，这时土星由 A 运动到 A处刚好第二次“相遇”，所以土星周期为 T37836513天10613 天，C 正确；对于土星和地球，由万有引力提供向心力 GMmr2mr2T2，用已知地球公转的周期和半径以及土星的周期，可以解得土星半径，代入速度公式 v2rT，即可求得vAvB，D 正确第 7 题图8D【解析】甲星所受合外力为乙、丙对甲星的万有引力的合力：F甲GM2R2GM2(2R)25GM24R2，A 错误；由对称性可知，甲、丙对乙星的万有引力等大反向，乙星所受合外力为0，B 错误；由甲、乙、丙位于同一直线上可知，甲星和丙星的角速度相同，由 vR 可知，甲星和丙星的线速度大小相同，但方向相反，故 C 错误，D 正确9AC【解析】航天器与绳系卫星都是绕地球做圆周运动，绳系卫星所需的向心力由万有引力和绳子的拉力共同提供， 所以拉力沿万有引力方向， 从而可知绳系卫星在航天器的正上方故 A 正确、B 错误航天器和绳系卫星的角速度相同，根据公式 ar2知绳系卫星的轨道半径大，所以加速度大故 C 正确，D 错误故选 AC.10(1)R2g（Rh1）2(2)3gR2T242R【解析】(1)设地球质量为 M，卫星质量为 m，万有引力常量为 G，卫星在 A 点的加速度为 a，根据牛顿第二定律有GMm（Rh1）2ma，设质量为 m的物体在地球赤道表面上受到的万有引力等于重力，有GMmR2mg，由以上两式得 aR2g（Rh1）2.(2)设远地点 B 距地面的高度为 h2，卫星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有：GMm（Rh2）m42T2(Rh2)解得：h23gR2T242R.