2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 4.4萬有引力與航天限時規(guī)范特訓(xùn)

2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 4.4萬有引力與航天限時規(guī)范特訓(xùn)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分)1. xx·江西省重點中學(xué)高三聯(lián)考(多選)關(guān)于卡文迪許扭秤實驗對物理學(xué)的貢獻，下列說法中正確的是()A. 發(fā)現(xiàn)了萬有引力的存在B. 解決了微小力的測定問題C. 開創(chuàng)了用實驗研究物理的科學(xué)方法D. 驗證了萬有引力定律的正確性解析：卡文迪許扭秤實驗對物理學(xué)的貢獻是：解決了微小力的測定問題，驗證了萬有引力定律的正確性，而開創(chuàng)實驗研究物理方法的是伽利略，發(fā)現(xiàn)萬有引力存在的是牛頓，故選項B、D正確。答案：BD2. xx·徐州摸底我國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)將由5顆靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，30顆非靜止軌道衛(wèi)星中有27顆是中軌道衛(wèi)星，中軌道衛(wèi)星軌道高度約為2.15×104 km，靜止軌道衛(wèi)星的高度約為3.60×104 km。下列說法正確的是()A. 中軌道衛(wèi)星的線速度大于7.9 km/sB. 靜止軌道衛(wèi)星的線速度大于中軌道衛(wèi)星的線速度C. 靜止軌道衛(wèi)星的運行周期大于中軌道衛(wèi)星的運行周期D. 靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度大于中軌道衛(wèi)星的向心加速度解析：由Gmrma得：v，T，a，故中軌道衛(wèi)星的線速度小于7.9 km/s，靜止軌道衛(wèi)星的線速度小于中軌道衛(wèi)星的線速度，選項A、B錯誤；靜止軌道衛(wèi)星的運行周期大于中軌道衛(wèi)星的運行周期，靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度小于中軌道衛(wèi)星的向心加速度，選項C正確，D錯誤。答案：C3. 大陸天文愛好者金彰偉、陳韜將他們發(fā)現(xiàn)的小行星命名為“周杰倫”星，并獲小行星中心公布永久編號為257248。經(jīng)過他們的合作，順利確認小行星軌道，其繞太陽運行的軌道半徑為R，運行周期為T，已知萬有引力常量為G。則由以上數(shù)據(jù)可估算的物理量有()A. 行星的質(zhì)量 B. 行星的密度C. 太陽的質(zhì)量 D. 太陽的密度解析：由于小行星的軌道半徑和運行周期已知，則由mR可估算太陽的質(zhì)量，由于太陽的半徑未知，因此不能估算太陽的密度，正確選項為C。答案：C4. xx·臺州模擬 如圖所示是美國的“卡西尼”號探測器經(jīng)過長達7年的“艱苦”旅行，進入繞土星飛行的軌道。若“卡西尼”號探測器在半徑為R的土星上空離土星表面高h的圓形軌道上繞土星飛行，環(huán)繞n周飛行時間為t，已知萬有引力常量為G，則下列關(guān)于土星質(zhì)量M和平均密度的表達式正確的是()A. M，B. M，C. M，D. M，解析：設(shè)“卡西尼”號的質(zhì)量為m，“卡西尼”號圍繞土星的中心做勻速圓周運動，其向心力由萬有引力提供，Gm(Rh)()2，其中T，解得M。又土星體積VR3，所以，選項D正確。答案：D5. xx·煙臺一模(多選) 我國將在發(fā)射“嫦娥三號”之后，直至未來將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站。如圖所示為航天飛機飛行圖，關(guān)閉動力的航天飛機在月球引力作用下經(jīng)橢圓軌道向月球靠近。并將與空間站在B處對接，已知空間站繞月球做勻速圓周運動，軌道半徑為r，周期為T，萬有引力常量為G，下列說法中正確的是()A. 圖中航天飛機在飛向B處的過程中，月球引力做正功B. 航天飛機在B處由橢圓軌道可直接進入空間站軌道C. 航天飛機經(jīng)過B處時的加速度與空間站經(jīng)過B處時的加速度不相等D. 根據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量解析：航天飛機向月球靠近，月球引力做正功，故選項A正確；航天飛機沿橢圓軌道運動，在B處要開啟發(fā)動機減速才能做近心運動，故選項B錯誤；航天飛機的加速度由萬有引力產(chǎn)生，即有an，所以在B點處航天飛機與空間站的加速度相等，故選項C錯誤；由mr可求出中心天體質(zhì)量M，故選項D正確。答案：AD6. (多選)我國成功發(fā)射了“神舟十號”載人飛船，假設(shè)飛船繞地球做勻速圓周運動，下列說法正確的是()A. 飛船的運行速度小于地球的第一宇宙速度B. 若知道飛船運動的周期和軌道半徑，再利用萬有引力常量，就可算出地球的質(zhì)量C. 若宇航員從船艙中慢慢“走”出并離開飛船，飛船速率將減小D. 若有兩個這樣的飛船在同一軌道上，相隔一段距離一前一后沿同一方向繞行，只要后一飛船向后噴氣加速，則兩飛船一定能實現(xiàn)對接解析：根據(jù)Gm，得v，飛船的軌道半徑r大于地球半徑R，所以飛船的運行速度小于地球的第一宇宙速度，A正確；根據(jù)Gmr，若知道飛船運動的周期和軌道半徑，再利用萬有引力常量，就可算出地球的質(zhì)量，B正確；若宇航員從船艙中慢慢“走”出并離開飛船，飛船速率仍為v，是不變的，C錯誤；若有兩個這樣的飛船在同一軌道上，相隔一段距離一前一后沿同一方向繞行，如果后一飛船向后噴氣加速，會偏離原來的軌道，無法實現(xiàn)對接，D錯誤。答案：AB7. 2014年8月11日，天空出現(xiàn)了“超級月亮”，這是月球運動到了近地點的緣故。之后月球離開近地點向著遠地點而去，“超級月亮”也與我們漸行漸遠。在月球從近地點運動到遠地點的過程中，下面說法正確的是()A. 月球運動速度越來越大B. 月球的加速度越來越大C. 地球?qū)υ虑虻娜f有引力做正功D. 雖然離地球越來越遠，但月球的機械能不變解析：根據(jù)開普勒第二定律，月球從近地點運動到遠地點的過程中，速度逐漸減小，A錯誤；地球?qū)υ虑虻娜f有引力與月球運動方向夾角為鈍角，萬有引力做負功，C錯誤；因為隨著地月之間距離變大，萬有引力變小，加速度也變小，B錯誤；月球運動過程中只有萬有引力做功，機械能守恒，D正確。答案：D8. xx·沈陽模擬(多選)宇宙中兩個相距較近的星球可以看成雙星，它們只在相互間的萬有引力作用下，繞兩球心連線上的某一固定點做周期相同的勻速圓周運動。根據(jù)宇宙大爆炸理論，雙星間的距離在不斷緩慢增加，設(shè)雙星仍做勻速圓周運動，則下列說法正確的是()A. 雙星相互間的萬有引力減小B. 雙星做圓周運動的角速度增大C. 雙星做圓周運動的周期減小D. 雙星做圓周運動的半徑增大解析：根據(jù)宇宙大爆炸理論，雙星間的距離在不斷緩慢增加，雙星做圓周運動的半徑增大，由萬有引力定律，雙星相互間的萬有引力減小，選項A、D正確；由Gmr2mr，雙星做圓周運動的角速度減小，周期增大，選項B、C錯誤。答案：AD9. (多選)馬航客機失聯(lián)后，西安衛(wèi)星測控中心啟動應(yīng)急機制，對在軌運行衛(wèi)星測控計劃進行調(diào)整，緊急調(diào)動海洋、風(fēng)云、高分、遙感4個型號近10顆衛(wèi)星，為地面搜救行動提供技術(shù)支持，個別衛(wèi)星還變軌，全力投入搜救。如圖所示，假設(shè)衛(wèi)星在A點從圓形軌道進入橢圓軌道，B為軌道上的一點，下列說法中正確的是()A. 在軌道上經(jīng)過A的速度小于在軌道上經(jīng)過A的速度B. 在軌道上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B的速度C. 在軌道上運行的周期小于在軌道上運行的周期D. 在軌道上經(jīng)過A的加速度小于在軌道上經(jīng)過A的加速度解析：由開普勒第二定律可知，在軌道上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B的速度，由開普勒第三定律可知，在軌道上運行的周期小于在軌道上運行的周期，B、C兩項正確；衛(wèi)星如要從軌道進入軌道需減速，則在軌道上經(jīng)過A的速度小于在軌道上經(jīng)過A的速度，A項正確；衛(wèi)星在軌道上經(jīng)過A和在軌道上經(jīng)過A所受引力不變，則加速度不變，D項錯誤。答案：ABC10. (多選)如圖所示，a為地球赤道上的物體，b為沿地球表面附近做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星。關(guān)于a、b、c做勻速圓周運動的說法中正確的是()A. 地球?qū)、c兩星的萬有引力提供了向心力，因此只有a受重力，b、c兩星不受重力B. 周期關(guān)系為TaTc>TbC. 線速度的大小關(guān)系為va<vc<vbD. 向心加速度的大小關(guān)系為aa>ab>ac解析：a物體在赤道上還受到地面對其支持力，b、c萬有引力就可以看成其所受的重力，選項A錯誤；b、c的周期滿足T2 ，由于rb<rc，得Tb<Tc，a、c的周期都為地球的自轉(zhuǎn)周期，選項B正確；b、c的速度滿足v，由于rb<rc，得vb>vc，a、c的角速度相等，vr，由于ra<rc，得va<vc，選項C正確；b、c的向心加速度滿足a，由于rb<rc，得ab>ac，a、c的角速度相等，ar2，由于ra<rc，得aa<ac，選項D錯誤。答案：BC二、非選擇題(本題共2小題，共40分)11. (14分)如圖所示，一位宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面的一斜坡上的A點，沿水平方向以初速度v0拋出一個小球，測得小球經(jīng)時間t落到斜坡上另一點B，斜坡的傾角為，已知該星球的半徑為R。求：(1)該星球表面的重力加速度；(2)該星球的第一宇宙速度。解析：(1)設(shè)該星球表面的重力加速度為g，A、B兩點之間的距離為L，則根據(jù)平拋運動規(guī)律有，水平方向上有xLcosv0t豎直方向上有yLsingt2解得g(2)設(shè)該星球質(zhì)量為M，其第一宇宙速度為v，對繞該星球表面運行的質(zhì)量為m的衛(wèi)星，由萬有引力定律得mg又由萬有引力定律和牛頓第二定律有m解得v答案：(1)'(2) 12. xx·柳州模擬(26分)一組宇航員乘坐太空穿梭機S去修理位于離地球表面h6.0×105 m的圓形軌道上的太空望遠鏡H。機組人員使穿梭機S進入與H相同的軌道并關(guān)閉助推火箭，望遠鏡在穿梭機前方數(shù)千米處，如圖所示。已知地球半徑為R6.4×106 m，地球表面重力加速度為g9.8 m/s2，第一宇宙速度為v7.9 km/s。(結(jié)果保留1位小數(shù))(1)穿梭機所在軌道上的向心加速度g為多少？(2)計算穿梭機在軌道上的速率v；(3)穿梭機需先進入半徑較小的軌道，才有較大的角速度追上望遠鏡。試判斷穿梭機要進入較低軌道時應(yīng)增加還是減小其原有速率，并說明理由。解析：(1)在地球表面處，由mgG解得地球表面的重力加速度為g同理，穿梭機所在軌道上的向心加速度為g，其中rRh解以上各式得：g8.2 m/s2(2)在地球表面處由牛頓第二定律得：Gm解得第一宇宙速度為v同理，穿梭機在軌道上的速率為v解得：v7.6 km/s(3)應(yīng)減速，由Gm知穿梭機要進入較低軌道，必須有萬有引力大于穿梭機做圓周運動所需的向心力，故當(dāng)v減小時，m減小，則G>m。答案：(1)8.2 m/s2 (2)7.6 km/s (3)見解析