2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 曲線運(yùn)動(dòng) 2.5 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用課時(shí)作業(yè)

2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 曲線運(yùn)動(dòng) 2.5 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用課時(shí)作業(yè)一、選擇題1“探路者”號(hào)宇宙飛船在宇宙深處飛行的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)A、B兩顆均勻球形天體，兩天體各有一顆靠近其表面飛行的衛(wèi)星，測(cè)得兩顆衛(wèi)星的周期相等，以下判斷正確的是()A兩顆衛(wèi)星的線速度一定相等B天體A、B的質(zhì)量一定不相等C天體A、B表面的重力加速度一定不相等D天體A、B的密度一定相等解析：根據(jù)Gmmrma得，v、a、M，由于兩行星的半徑大小不知，故A、B、C錯(cuò)誤；天體的密度，所以天體A、B的密度一定相等，D正確答案：D2地球赤道上有一物體隨地球自轉(zhuǎn)，所受的向心力為F1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為1；在地球表面附近繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星(高度忽略)，所受的向心力為F2，向心加速度為a2，線速度為v2，角速度為2；地球的同步衛(wèi)星所受的向心力為F3，向心加速度為a3，線速度為v3，角速度為3；地球表面附近的重力加速度為g，第一宇宙速度為v，假設(shè)三者質(zhì)量相等，則()AF1F2>F3 Ba1a2g>a3Cv1v2v>v3 D13<2解析：地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，角速度相同，即13，根據(jù)關(guān)系式vr和a2r可知，v1<v3，a1<a3；人造衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星都圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，它們受到的地球的引力提供向心力，即Gm2rma可得v ，aG， ，可見(jiàn)，軌道半徑大的線速度、向心加速度和角速度均小，即v2v3，a2a3，23；繞地球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星(高度忽略)的線速度就是第一宇宙速度，即v2v，其向心加速度等于重力加速度，即a2g；所以vv2v3v1，ga2a3a1，231，又因?yàn)镕ma，所以F2F3F1；可見(jiàn)，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確答案：D3在衛(wèi)星軌道中，有兩類比較特殊的軌道，一類是與赤道共面的赤道軌道，另一類是與赤道平面垂直并通過(guò)地球兩極的極地軌道，除了這兩類之外，還有與赤道平面成某一角度的其他軌道，如圖所示下列說(shuō)法中正確的是()A同步衛(wèi)星不可能處在極地軌道，極地軌道上衛(wèi)星的周期不可能與同步衛(wèi)星的周期相同B同步衛(wèi)星不可能處在極地軌道，極地軌道上衛(wèi)星的周期可能與同步衛(wèi)星的周期相同C同步衛(wèi)星可能處在其他軌道，其他軌道上衛(wèi)星的周期不可能與同步衛(wèi)星的周期相同D同步衛(wèi)星可能處在其他軌道，其他軌道上衛(wèi)星的周期可能與同步衛(wèi)星的周期相同解析：同步衛(wèi)星只能在赤道平面內(nèi)，周期為24 h，極地衛(wèi)星和其他衛(wèi)星只要和同步衛(wèi)星軌道半徑相同，就和同步衛(wèi)星的周期相等，故B正確答案：B4(多選)“北斗一號(hào)”導(dǎo)航定位衛(wèi)星處于地球的同步軌道上，假設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為m，離地高度為h，地球半徑為R，地面附近重力加速度為g，則有()A該衛(wèi)星運(yùn)行周期為24hB該衛(wèi)星的加速度為()2gC該衛(wèi)星周期與近地衛(wèi)星周期的比值為(1)D該衛(wèi)星的動(dòng)能為解析：同步軌道衛(wèi)星的運(yùn)行周期為24 h，A正確；根據(jù)Gmg和Gmg得，一定高度的衛(wèi)星的加速度g()2g，B正確；根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，周期的比值應(yīng)為(1)，C錯(cuò)誤；該衛(wèi)星的線速度為v，而GMgR2，所以衛(wèi)星動(dòng)能為，D正確答案：ABD5.如圖，拉格朗日點(diǎn)L1位于地球和月球連線上，處在該點(diǎn)的物體在地球和月球引力的共同作用下，可與月球一起以相同的周期繞地球運(yùn)動(dòng)據(jù)此，科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日點(diǎn)L1建立空間站，使其與月球同周期繞地球運(yùn)動(dòng)以a1、a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小以下判斷正確的是()Aa2a3a1 Ba2a1a3Ca3a1a2 Da3a2a1解析：空間站與月球繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度相同，根據(jù)a2r可知a2a1.地球同步衛(wèi)星周期小于月球公轉(zhuǎn)周期，故r同r月，根據(jù)Gma可知a3a2，a3a2a1，D正確答案：D6.據(jù)每日郵報(bào)2014年4月18日?qǐng)?bào)道，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)目前宣布首次在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)“類地”行星Kepler186f.假如宇航員乘坐宇宙飛船到達(dá)該行星，進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)：該行星自轉(zhuǎn)周期為T(mén)；宇航員在該行星“北極”距該行星地面附近h處自由釋放一個(gè)小球(引力視為恒力)，落地時(shí)間為t.已知該行星半徑為R，引力常量為G，則下列說(shuō)法正確的是()A該行星的第一宇宙速度為B宇宙飛船繞該行星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期不小于tC該行星的平均密度為D如果該行星存在一顆同步衛(wèi)星，其距行星表面高度為 解析：在行星地面附近自由釋放的小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，因hgt2，解得行星表面的重力加速度g，該行星的第一宇宙速度為v，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；宇宙飛船繞該行星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期最小值Tt，選項(xiàng)B正確；該行星的體積VR3，質(zhì)量M，行星的密度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)萬(wàn)有引力定律有m()2(RH)，解得同步衛(wèi)星離行星表面的高度HR，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：B7.(多選)P1、P2為相距遙遠(yuǎn)的兩顆行星，距各自表面相同高度處各有一顆衛(wèi)星s1、s2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)圖中縱坐標(biāo)表示行星對(duì)周圍空間各處物體的引力產(chǎn)生的加速度a，橫坐標(biāo)表示物體到行星中心的距離r的平方，兩條曲線分別表示P1、P2周圍的a與r2的反比關(guān)系，它們左端點(diǎn)橫坐標(biāo)相同，則()AP1的平均密度比P2的大BP1的“第一宇宙速度”比P2的小Cs1的向心加速度比s2的大Ds1的公轉(zhuǎn)周期比s2的大解析：圖線左端點(diǎn)橫坐標(biāo)為行星半徑的平方，故P1、P2兩行星半徑相等，即R1R2.a由萬(wàn)有引力產(chǎn)生，即Gma，從圖中可以看出，r2相同的情況下 P1產(chǎn)生的加速度大，說(shuō)明P1質(zhì)量較大，即M1M2.密度，可知12，A正確第一宇宙速度為近地衛(wèi)星運(yùn)行速度，由mam得v，可知v1v2，B錯(cuò)誤s1、s2到P1、P2各自球心距離相等，從圖中可以看出a1a2，C正確根據(jù)Gmr，得T，可得T1T2，D錯(cuò)誤答案：AC二、非選擇題8.2014年11月23日，國(guó)際海事組織海上安全委員會(huì)審議通過(guò)了對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)認(rèn)可的航行安全通函，取得面向海事應(yīng)用的國(guó)際合法地位到目前為止北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由5顆同步衛(wèi)星和30顆非同步衛(wèi)星組成若已知地球質(zhì)量為M，自轉(zhuǎn)周期為T(mén)，引力常量為G.將地球視為半徑為R，質(zhì)量均勻分布的球體，不考慮空氣的影響求：(1)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)中，地球同步衛(wèi)星軌道距離地面的高度；(2)設(shè)想地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的圓周軌道半徑r，太陽(yáng)的半徑RS和地球的半徑R三者均減少2.0%，而太陽(yáng)和地球的密度均減為原來(lái)的0.25.僅考慮太陽(yáng)和地球間的相互作用，以現(xiàn)實(shí)地球的1年為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算“設(shè)想地球”的一年將變?yōu)槎嚅L(zhǎng)解析：(1)設(shè)同步軌道距離地面高度為h，由萬(wàn)有引力提供向心力得Gm(Rh)解得：hR(2)地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到太陽(yáng)的萬(wàn)有引力設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量為MS，地球質(zhì)量為M，地球公轉(zhuǎn)周期為T(mén)E，有GMr得TE其中為太陽(yáng)的密度由上式可知，地球公轉(zhuǎn)周期TE僅與太陽(yáng)的密度、地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑與太陽(yáng)半徑之比有關(guān)由于太陽(yáng)的密度為原來(lái)的0.25，因此“設(shè)想地球”的1年是現(xiàn)實(shí)地球的2年答案：(1)R(2)“設(shè)想地球”的1年是現(xiàn)實(shí)地球的2年