2010届高考物理精题精练：万有引力、天体运动.doc

2010届高考物理精题精练：万有引力、天体运动一、 选择题1.太空被称为是21世纪技术革命的摇篮。摆脱地球引力，在更“纯净”的环境中探求物质的本质，拨开大气层的遮盖，更直接地探索宇宙的奥秘，一直是科学家们梦寐以求的机会。“神州号” 两次载人飞船的成功发射与回收给我国航天界带来足够的信心，我国提出了载人飞船太空实验室空间站的三部曲构想。某宇航员要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站（1.A）A. 只能从较低轨道上加速B. 只能从较高轨道上加速C. 只能从空间站同一高度的轨道上加速D. 无论在什么轨道上，只要加速都行2. 2007 年3 月26 日，中俄共同签署了中国国家航天局和俄罗斯联邦航天局关于联合探测火星火卫一合作的协议，双方确定2008年联合对火星及其卫星“火卫一”进行探测“火卫一”在火星赤道正上方运行，与火星中心的距离为9450km绕火星1周需7h39min，若其绕行轨道简化为圆轨道，引力常量G已知则由以上信息能求出（ D ） A“火卫一”的质量 B火星的质量 C“火卫一”受到火星的引力 D火星的密度3.我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动。由天文观察测得其运动周期为T。S1到C点的距离为r1，S1和S2的距离为r，已知引力常量为G。由此可求出S2的质量为（ A ）ABC D 4.三颗人造地球卫星A、B、C绕地球作匀速圆周运动，如图所示，已知MA=MBMC，则对于三个卫星，正确的是(ABD) A. 运行线速度关系为 B. 运行周期关系为 TATB=TC C. 向心力大小关系为 FA = FB FC D. 半径与周期关系为5.如图所示，从地面上A点发射一枚远程弹道导弹，在引力作用下沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B，C为轨道的远地点，距地面高度为h.已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量力G。没距地面高度为h的圆轨道上卫星运动周期为T0，下列结论中正确的是（ BCD）A导弹在c点的速度大于 B导弹在C点的加速度等于GM/(R+h)2C地球球心为导弹椭圆轨道的个焦点D导弹从A点运动到B点的时间定小于ToBAPC6.如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是（ C ）A物体A和卫星C具有相同大小的加速度B卫星C的运行速度小于物体A的速度C可能出现：在每天的某一时刻卫星B在A的正上方D卫星B在P点运行的加速度大于卫星C的加速度7. 2008年9月25日21时10分，载着翟志刚、刘伯明、景海鹏三位宇航员的神舟七号飞船在中国酒泉卫星发射中心发射成功，9月27日翟志刚成功实施了太空行走。已知神舟七号飞船在离地球表面高处的轨道上做周期为的匀速圆周运动，地球的半径，万有引力常量为。在该轨道上，神舟七号航天飞船（.BCD ）A运行的线速度大小为B运行的线速度小于第一宇宙速度C运行时的向心加速度大小D地球表面的重力加速度大小为航天飞机月球空间站B8.我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下经椭圆轨道向月球靠近，并将与空间站在B处对接.已知空间站绕月轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，下列说法中正确的是（.AC）A图中航天飞机在飞向B处的过程中，月球引力做正功B航天飞机在B处由椭圆轨道可直接进入空间一站轨道C根据题中条件可以算出月球质量D根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小9. 2008年9月25日，我国利用“神州七号”飞船将翟志刚、刘伯明、景海鹏三名宇航员送入太空。设宇航员测出自己绕地球做圆周运动的周期为T，离地高度为H，地球半径为R，则根据T、H、R和引力常量G，能计算出的物理量是 ( ABD )A地球的质量B地球的平均密度C飞船所需的向心力D飞船线速度的大小10. 2008年9月25日我国成功发射了“神舟七号”载人飞船，随后航天员圆满完成了太空出舱任务并释放了伴飞小卫星，若小卫星和飞船在同一圆轨道上，相隔一段距离一前一后沿同一方向绕行。下列说法正确的是（.B ）A由飞船的轨道半径、周期和引力常量，可以算出飞船质量B小卫星和飞船的加速度大小相等C航天员踏在飞船表面进行太空漫步时，对表面的压力等于航天员的重力D飞船只需向后喷出气体，就可以和小卫星对接11.如图，宇宙飞船A在低轨道上飞行，为了给更高轨道的宇宙空间站B输送物质，需要与B对接，它可以采用喷气的方法改变速度，从而达到改变轨道的目的，则以下说法正确的是（ B ） A、它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期变小 B、它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期变大 C、它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期变大 D、它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期变小12. 1930年美国天文学家汤博发现冥王星，当时错估了冥王星的质量，以为冥王星比地球还大，所以命名为大行星然而，经过近30年的进一步观测，发现它的直径只有2300公里，比月球还要小2006年8月24日晚在布拉格召开的国际天文学联合会(IAU)第26届大会上，来自各国天文界权威代表投票通过联合会决议，今后原来九大行星中的冥王星将不再位于“行星”之列，而属于矮行星，并提出了行星的新定义行星新定义的两个关键：一是行星必须是围绕恒星运转的天体；二是行星的质量必须足够大，它自身的重力必须和表面力平衡使其形状呈圆球一般来说，行星直径必须在800公里以上，质量必须在50亿亿吨以上假如冥王星的轨道是一个圆形，则由以下几个条件能估测出其质量的是（其中万有引力常量为G） ( CD )A冥王星围绕太阳运转的周期和轨道半径B冥王星围绕太阳运转的线速度和轨道半径C冥王星一个的卫星查龙(charon)围绕冥王星在圆形轨道上转动的线速度和轨道半径D冥王星一个的卫星查龙(charon)围绕冥王星在圆形轨道上转动的周期和轨道半径二、计算题11.宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，设每个星体的质量均为m，四颗星稳定地分布在边长为a的正方形的四个顶点上，已知这四颗星均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，引力常量为G，试求：（1）求星体做匀速圆周运动的轨道半径；（2）若实验观测得到星体的半径为R，求星体表面的重力加速度；（3）求星体做匀速圆周运动的周期解析：（1）由星体均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动可知，星体做匀速圆周运动的轨道半径 （2）由万有引力的定律可知 则星体表面的重力加速度 （3）星体在其他三个星体的万有引力作用下围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，由万有引力定律和向心力公式得： 解得周期 12.2007年10月24日，“嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入绕地球轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨道24小时椭圆轨道48小时椭圆轨道地月转移轨道。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度为h的A点时，再一次实施变轨，进入12小时椭圆轨道，后又经过两次变轨，最后进入周期为T的月球极月圆轨道。如图所示，已知月球半径为R。（1）请回答：“嫦娥一号”在完成第三次近地变轨时需要加速还是减速？（2）写出月球表面重力加速度的表达式。解析：（1）加速 （2）设月球表面的重力加速度为g月，在月球表面有 卫星在极月圆轨道有 解得 14. 2008年9月25日，我国继“神舟”五号、六号载人飞船后又成功地发射了“神舟”七号载人飞船。如果把“神舟”七号载人飞船绕地球运行看作是同一轨道上的匀速圆周运动，宇航员测得自己绕地心做匀速圆周运动的周期为T、距地面的高度为H，且已知地球半径为R、地球表面重力加速度为g，万有引力恒量为G。你能计算出下面哪些物理量？能计算的量写出计算过程和结果，不能计算的量说明理由。（1）地球的质量 ；（2）飞船线速度的大小；（3）飞船所需的向心力。解析：（1）能求出地球的质量M 方法一： = mg ， M = 方法二： = ， M = （写出一种方法即可）（2）能求出飞船线速度的大小V V = ( 或R ) （3）不能算出飞船所需的向心力 因飞船质量未知 15.2007年10月24日，我国成功地发射了“嫦娥一号”探月卫星，其轨道示意图如下图所示.卫星进入地球轨道后还需要对卫星进行10次点火控制。第一次点火，抬高近地点，将近地点抬高到约600km，第二、三、四次点火，让卫星不断变轨加速，经过三次累积，卫星加速到11.0km/s的速度进入地月转移轨道向月球飞去.后6次点火的主要作用是修正飞行方向和被月球捕获时的紧急刹车,最终把卫星送入离月面200km高的工作轨道(可视为匀速圆周运动).已知地球质量是月球质量的81倍,R月=1800km ,R地=6400km,卫星质量2350kg ,地球表面重力加速度g取10m/s2 . （涉及开方可估算，结果保留一位有效数字）求：（1）卫星在绕地球轨道运行时离地面600km时的加速度.（2）卫星从离开地球轨道进入地月转移轨道最终稳定在离月球表面200km的工作轨道上外力对它做了多少功?（忽略地球自转及月球绕地球公转的影响）轨道24 h轨道48 h轨道m16 h轨道轨道地月转移轨道轨道P解析：（1）卫星在离地600km处对卫星加速度为a，由牛顿第二定律 又由 可得a=8 m/s2 （2）卫星离月面200km速度为v，由牛顿第二定律得：由 及M月/M=1/81 得:V2=2.53106km2/s2由动能定理,对卫星 W=mv2mv02= 2350（253104110002）=11011J16.我国发射的“嫦娥一号”卫星发射后首先进入绕地球运行的“停泊轨道”，通过加速再进入椭圆“过渡轨道”，该轨道离地心最近距离为L1，最远距离为L2，卫星快要到达月球时，依靠火箭的反向助推器减速，被月球引力“俘获”后，成为环月球卫星，最终在离月心距离L3的“绕月轨道”上飞行已知地球半径为R，月球半径为r，地球表面重力加速度为g，月球表面的重力加速度为g/6，求：卫星停泊轨道过渡轨道绕月轨道L1L2L3（1）卫星在“停泊轨道”上运行的线速度；（2）卫星在“绕月轨道”上运行的线速度解析： (1) 得 （2） 17. “神州”六号飞船在预定轨道上飞行，每绕地球一圈需要时间90min，每圈飞行路程约为L=42104km。（1）试根据以上数据估算地球的质量和密度。（地球的半径R约为637103km，万有引力常量取6671011Nm2kg2）（）假设飞船沿赤道平面自西向东飞行，飞行员会看到太阳从东边还是西边出来？如果太阳直射赤道，试估算飞行员每天能看到多少次日出日落？飞船每转一圈飞行员看不见太阳的时间有多长？（已知cos 182095）ABCODr太阳光解析：(1)由L=2r可得 r=6.68km,根据G=mr得M=r3=6.01024kg ，又=，=，= =5.6103kg/m3。（2）地球自西向东旋转，飞船沿赤道平面自西向东飞行的速度大于地球旋转速度，飞行员会看到太阳从东边出来。地球自转的周期为24h，地球自转一周，飞船运转2460/90=16圈，飞船运转一圈能看到一次日出日落，所以飞行员每天能看到16次日出日落。飞船转到地球的背影区飞行员就看不到太阳（如上图所示）。由图可知sin=0.95,则=71.80飞行员每转一圈看不见日出的时间为t=min36min