2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题五 万有引力与航天 A卷

2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题五

万有引力与航天 A卷

1.关于万有引力定律，下列说法正确的是(   )

A.牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量的数值

B.万有引力定律只适用于天体之间

C.万有引力的发现，揭示了自然界一种基本相互作用的规律

D.地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同的

2.在国产科幻片《流浪地球》中，人类带着地球流浪至木星附近时，上演了地球的生死存亡之战.木星是太阳系内体积最大、自转最快的行星，早期伽利略用自制的望远镜发现了木星的四颗卫星，其中“木卫三”离木星表面的高度约为h，它绕木星做匀速圆周运动的周期约为T.已知木星的半径约为R，引力常量为G，则由上述数据可以估算出(   )

A.木星的质量 B.“木卫三”的质量 

C.“木卫三”的密度 D.“木卫三”的向心力

3.牛顿在思考万有引力定律时就曾想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落点一次比一次远.如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星.如图所示是牛顿设想的一颗卫星，它沿椭圆轨道运动.下列说法正确的是(   )

A.地球的球心与椭圆的中心重合

B.卫星在近地点的速率小于在远地点的速率

C.卫星在远地点的加速度小于在近地点的加速度

D.卫星与椭圆中心的连线在相等的时间内扫过相等的面积

4.2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即太阳、地球、天王星处于同一直线，此时最适合观察天王星.已知日地距离为，天王星和地球的公转周期分别为T和，则天王星与太阳的距离为(   )

A. B. C. D.

5.一颗在赤道上空做匀速圆周运行的人造卫星，其所在高度处对应的重力加速度为地球表面重力加速度的四分之一，则某一时刻该卫星观测到的赤道的最大弧长为（已知地球半径为R）(   )

A. B. C. D.

6.已知地球半径为R，静置于赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a，地球同步卫星做匀速圆周运动的轨道半径为r，向心加速度大小为，引力常量为G.以下结论正确的是(   )

A.地球质量  B.地球质量

C.向心加速度之比 D.向心加速度之比

7.2019年10月5日，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将“高分十号”卫星发射升空.其地面像元分辨率最高可达亚米级，主要用于国土普查、土地确权、路网设计、农作物估产和防灾减灾等领域.“高分十号”卫星绕地球运转的轨道半径是、周期是，而地球绕太阳运转的轨道半径是、周期是.若将两者的运转均视为匀速圆周运动，则地球质量与太阳质量之比是(   )

A. B. C. D.

8.天文观测中观测到有三颗星位于边长为的等边三角形三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆做周期为T的匀速圆周运动.已知引力常量为G，不计其他星体对它们的影响，关于这个三星系统，下列说法正确的是(   )

A.三颗星的质量可能不相等 B.某颗星的质量为

C.它们的线速度大小均为 D.它们两两之间的万有引力大小为

9.如图所示，卫星沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星，在地球两极上空约1 000 km处运行；b是低轨道卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步卫星，则（   ）

A.的周期比c大  B.的向心力一定相等

C.的速度大小相等 D.的向心加速度比c小

10.2019年10月8日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2019年诺贝尔物理学奖，授予美国普林斯顿大学的詹姆斯·皮布尔斯，以表彰他“在物理宇宙学的理论发现”，以及瑞士日内瓦大学的米歇尔·麦耶和瑞士日内瓦大学教授兼英国剑桥大学教授迪迪埃·奎洛兹，以表彰他们“发现了一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星”.若某一系外行星的半径为R，公转半径为r，公转周期为T，宇宙飞船在以系外行星中心为圆心，半径为的轨道上绕其做圆周运动的周期为，不考虑其他星球的影响.已知地球的公转半径为，公转周期为，则(   )

A.  B.

C.该系外行星表面的重力加速度为 D.该系外行星的第一宇宙速度为

11.2016年9月15日22时04分，“天宫二号”在酒泉卫星发射中心被成功发射到离地面393公里的轨道上；2019年10月17日23时21分，通信技术试验卫星四号在西昌卫星发射中心成功发射升空，卫星顺利进入到地球同步轨道.以下说法正确的是(   )

A.通信技术试验卫星四号可以通过北京上空

B.通信技术试验卫星四号的运行速度大于7.9 km/s

C.“天宫二号”的运行周期比通信技术试验卫星四号的短

D.“天宫二号”的运行速度比通信技术试验卫星四号的小

12.甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍.下列应用公式进行的推论正确的有（   ）

A.由可知，甲的速度是乙的倍 

B.由可知，甲的向心加速度是乙的2倍

C.由可知，甲的向心力是乙的 

D.由可知，甲的周期是乙的倍

13.如图所示，人造卫星P（可视为质点）绕地球做匀速圆周运动.在卫星运动轨道平面内，过卫星P作地球的两条切线，两条切线的夹角为θ，设卫星P绕地球运动的周期为T，线速度为v，引力常量为G.下列说法正确的是(   )

A.θ越大，T越小

B.θ越小，v越大

C.若测得T和θ，则地球的密度为

D.若测得T和θ，则地球的密度为

14.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，当发射速度为时，探测器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10:1，半径比约为2:1，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.同一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，势能逐渐增大

答案以及解析

1.答案：C

解析：牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测定了引力常量的数值，万有引力定律适用于任何有质量的物体之间，万有引力的发现，揭示了自然界一种基本相互作用的规律，选项A、B错误，C正确；地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是不相同的，选项D错误.

2.答案：A

解析：“木卫三”绕木星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有，解得，故可以估算出木星的质量M，而“木卫三”的质量m无法确定，故无法确定其密度和向心力，所以A项正确，B、C、D项错误.

3.答案：C

解析：地球的球心与椭圆的一个焦点重合，选项A错误；根据卫星运动过程中机械能守恒（动能和引力势能之和保持不变），可知卫星在近地点的动能大于在远地点的动能，根据动能公式，可知卫星在近地点的速率大于在远地点的速率，选项B错误；根据万有引力定律和牛顿第二定律，可知卫星在远地点的加速度小于在近地点的加速度，选项C正确；根据开普勒第二定律，可知卫星与地球中心的连线在相等的时间内扫过相等的面积，选项D错误.

4.答案：A

解析：由万有引力提供其所需向心力，有，，联立解得，A正确.（也可直接根据开普勒第三定律得出）

5.答案：A

解析：卫星所在高度处有，在地球表面处有，因为，解得，如图所示，图中，即，则某一时刻该卫星观测到的赤道的最大弧度为，则观测到的赤道的最大弧长为，A正确.

6.答案：A

解析：地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，有，解得地球质量，A正确；地球赤道上的物体随地球自转时，有，解得地球质量；B错误；地球同步卫星的角速度和地球自转的角速度相等，赤道上物体的角速度也等于地球自转的角速度，所以地球同步卫星与赤道上物体的角速度相等，根据得，C、D错误.

7.答案：A

解析：地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有，“高分十号”卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，有，联立解得地球质量和太阳质量之比，故A正确.

8.答案：D

解析：三星系统在外接于等边三角形的圆形轨道上做匀速圆周运动，可知它们相互间万有引力相等，可得三颗星的质量相等，故A错误.由几何关系可知，则，，又，联立解得，，故B、C错误，D正确.

9.答案：C

解析：卫星环绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供其做圆周运动的向心力，由公式得，则的周期比c的小，A错误；由于的质量关系未知，则的向心力大小无法确定，B错误；由公式得，的速度大小相等，C正确；由公式得，的向心加速度比c的向心加速度大，D错误。

10.答案：D

解析：开普勒第三定律的适用条件是围绕同一颗中心天体运行的星体或飞行器，宇宙飞船在以系外行星中心为圆心转动，地球绕太阳做圆周运动，二者不是对应同一个中心天体，故开普勒第三定律不适用，则，同理，，选项A、B均错误；设半径为的轨道处的重力加速度为，在系外行星表面的重力加速度为g，则由万有引力定律有，又，由于，可得，选项C错误；设系外行星的质量为M，该系外行星的第一宇宙速度为，根据万有引力提供向心力可得，，解得，选项D正确.

11.答案：C

解析：通信技术试验卫星四号属于地球同步卫星，只能定点在赤道上空，不可以通过北京上空，A错误；根据可得，近地卫星轨道半径最小，运行速度最大，为7.9 km/s，因通信技术试验卫星四号轨道半径大于地球的半径，所以通信技术试验卫星四号的运行速度小于7.9 km/s，同理，由于“天宫二号”的轨道半径比通信技术试验卫星四号小，所以“天宫二号”的运行速度比通信技术试验卫星四号的大，B、D错误；根据可得，“天宫二号”的轨道半径比通信技术试验卫星四号小，则其运行周期比通信技术试验卫星四号的短，C正确.

12.答案：CD

解析：两卫星均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍，由，可得，则乙的速度是甲的倍，选项A错误；由可得，则乙的向心加速度是甲的4倍，选项B错误；由，结合两人造卫星质量相等，可知甲的向心力是乙的，选项C正确；两卫星均绕地球做圆周运动，且甲的轨道半径是乙的2倍，结合开普勒第三定律可知，甲的周期是乙的倍，选项D正确。

13.答案：AD

解析：由，得，由几何关系得，因地球半径不变，夹角θ越大，卫星的轨道半径越小，则T就越小，A正确；夹角θ越小，卫星的轨道半径越大，v就越小，B错误；若测得T和θ，由万有引力充当向心力，有，求得地球的质量，地球的体积，又，联立解得，C错误，D正确.

14.答案：BD

解析：当探测器绕星球表面做圆周运动时有为星球半径，M为星球质量，m为探测器的质量，则，，探测器脱离星球所需的发射速度与星球的质量和半径有关，与探测器的质量无关，地球、火星的质量与半径之比不同，故脱离两星球所需的发射速度不相等，故A、C错误；探测器在星球表面受到的引力为，根据题给数据可知，同一探测器在地球表面受到的引力大于在火星表面受到的引力，故B正确；探测器脱离星球的过程中，万有引力做负功，则探测器动能逐渐减小，势能逐渐增大，故D正确.