（浙江选考）2020版高考物理总复习 第四章 4 第4节 万有引力与航天练习（含解析）

万有引力与航天【随堂检测】1(201711月浙江选考)如图所示是小明同学画的人造地球卫星轨道的示意图，则卫星()A在a轨道运行的周期为24 hB在b轨道运行的速度始终不变C在c轨道运行的速度大小始终不变D在c轨道运行时受到的地球引力大小是变化的答案：D2.(20174月浙江选考)如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星自身的半径是火星的n倍，质量为火星的k倍不考虑行星自转的影响，则()A金星表面的重力加速度是火星的倍B金星的“第一宇宙速度”是火星的 倍C金星绕太阳运动的加速度比火星小D金星绕太阳运动的周期比火星大答案：B3质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的()A线速度v B角速度C运行周期T2 D向心加速度a解析：选A.由万有引力提供向心力可得Gmamm2RmR，再结合忽略自转后Gmg，在解得相关物理量后可判断A正确4(201610月浙江选考)如图所示，“天宫二号”在距离地面393 km的近圆轨道运行已知万有引力常量G6.671011Nm2/kg2，地球质量M6.01024 kg，地球半径R6.4103 km.由以上数据可估算()A“天宫二号”质量B“天宫二号”运行速度C“天宫二号”受到的向心力D地球对“天宫二号”的引力答案：B【课后达标检测】一、选择题1(2019丽水质检)牛顿把天体运动与地上物体的运动统一起来，创立了经典力学随着近代物理学的发展，科学实验发现了许多经典力学无法解释的事实，关于经典力学的局限性，下列说法正确的是()A火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理B由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论来解决C经典力学适用于宏观、低速运动的物体D经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体答案：C2登上火星是人类的梦想“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响根据下表，火星和地球相比()行星半径/m质量/kg轨道半径/m地球6.41066.010241.51011火星3.41066.410232.31011A.火星的公转周期较小B火星做圆周运动的加速度较小C火星表面的重力加速度较大D火星的第一宇宙速度较大答案：B3.(2019宁波月考)如图，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小以下判断正确的是()Aa2a3a1Ba2a1a3Ca3a1a2 Da3a2a1答案：D4(2019浙江省名校考前押宝)在围绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，下列实验能在飞船上做的是 ()A用托盘天平测质量B用刻度尺测长度C用弹簧秤测一个物体的重力D验证机械能守恒定律解析：选B.本题考查的是宇宙飞船中的失重现象在围绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，物体处于完全失重状态，因此凡是涉及重力的实验都无法做故只有B对5两个绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，轨道半径分别为R1和R2，则两卫星的绕行速度比是()A.B.C. D. 解析：选D.由，得v ，所以v1v2，故D选项正确6(2019温州质检)我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信“墨子”由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道此前6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7.G7属地球静止轨道卫星(高度约为36 000 千米)，它将使北斗系统的可靠性进一步提高关于卫星以下说法中正确的是()A这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/sB通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方C量子科学实验卫星“墨子”的周期比北斗G7小D量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7小解析：选C.7.9 km/s是地球卫星的最大环绕速度，所以A错误；地球静止轨道卫星为地球同步卫星，只能定点在赤道上空，西昌在北半球，所以B错误；由Gmam，和r墨子r同步知C正确，D错误7(2019丽水月考)若在某行星和地球上相对于各自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2.已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R.由此可知，该行星的半径为()A.R B.R C2R D.R解析：选C.由平抛运动规律：xv0t，hgt2得xv0，两种情况下，抛出的速度相同，高度相同，故；由Gmg可得gG，故，解得R行2R，选项C正确8(2019温州质检)我国曾连续发射多颗“北斗一号”导航定位卫星，该卫星处于地球的同步轨道上，假设其离地面高度为h，地球半径为R，地面附近重力加速度为g，则下列说法错误的是()A该卫星运行周期为24 hB该卫星所在处的重力加速度为gC该卫星周期与近地卫星周期之比为D该卫星运动的动能为答案：C9(2019杭州质检)在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球已知地球、火星两星球的质量比约为101，半径比约为21，下列说法正确的有()A探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大B探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等D探测器脱离星球的过程中，势能逐渐减小解析：选B.探测器在星球表面做匀速圆周运动时，由Gm，得v ，则摆脱星球引力时的发射速度v ，与探测器的质量无关，选项A错误；设火星的质量为M，半径为R，则地球的质量为10M，半径为2R，地球对探测器的引力F1G，比火星对探测器的引力F2G大，选项B正确；探测器脱离地球时的发射速度v1，脱离火星时的发射速度v2，v2v1，选项C错误；探测器脱离星球的过程中克服引力做功，势能逐渐增大，选项D错误10.如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道.若卫星的发射速度为v0，第一宇宙速度为v1，在同步轨道上的运行速度为v2，则()Av0v1v2B若卫星的发射速度为2v0，卫星最终围绕地球运行的轨道半径将变大C在轨道上，卫星在P点的速度等于在Q点的速度D卫星在Q点通过加速实现由轨道进入轨道答案：D二、非选择题11(2019浙江十校联考)在天体运动中，将两颗彼此相距较近的行星称为双星它们在相互的万有引力作用下间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动如果双星间距为L，质量分别为M1和M2，试计算：(1)双星的轨道半径；(2)双星的运行周期；(3)双星的线速度的大小解析：因为双星受到同样大小的万有引力作用，且保持距离不变，绕同一圆心做匀速圆周运动，如图所示，所以具有周期、频率和角速度均相同，而轨道半径、线速度不同的特点(1)由于两星受到的向心力相等，则M12R1M22R2，LR1R2.由此得：R1L，R2L.(2)由万有引力提供向心力得GM1R1M2R2.所以，周期为T2L .(3)线速度v1M2，v2M1.答案：(1)R1LR2L(2)2L (3)v1M2v2M112.(2019嘉兴质检)如图所示，火箭内平台上放有测试仪器，火箭从地面启动后，以的加速度竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪对平台的压力为启动前压力的.已知地球半径为R，求：(1)此时火箭所在位置的重力加速度；(2)火箭此时离地面的高度(g为地面附近的重力加速度)解析：(1)在地面附近的物体，所受重力近似等于物体所受到的万有引力取测试仪为研究对象，火箭启动前、后，其受力分析如图甲、乙所示，据物体的平衡条件有FN1mg1，g1g当升到某一高度时，根据牛顿第二定律有FN2mg2m所以FN2mg2mg所以g2g.(2)设火箭距地面高度为H，mg2G，mg解得H.答案：(1)g(2) - 7 -