2013高考物理 真題分類解析 專題5 萬有引力與航天

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1、2013高考物理分類解析 2013高考物理分類解析 專題五、萬有引力與航天 1 （2013全國新課標理綜1第20題） 2012年6曰18日，神州九號飛船與天宮一號目標飛行器在離地面343km的近圓軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接。對接軌道所處的空間存在極其稀薄的空氣，下面說法正確的是 A.為實現(xiàn)對接，兩者運行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間 B.如不加干預，在運行一段時間后，天宮一號的動能可能會增加 C. 如不加干預，天宮一號的軌道高度將緩慢降低 D.航天員在天宮一號中處于失重狀態(tài)，說明航天員不受地球引力作用 【命題意圖】本題考查萬有引力定律、衛(wèi)星的

2、運動、第一宇宙速度、機械能、失重等基礎(chǔ)知識點，意在考查考生應(yīng)用相關(guān)知識定量分析物理問題，解決問題的能力。 答案：BC 解析：為實現(xiàn)對接，兩者運行速度的大小都小于第一宇宙速度，選項A錯誤。如不加干預，在運行一段時間后，天宮一號的機械能減小，天宮一號的軌道高度將緩慢降低，重力做功，動能可能會增加，選項BC正確。航天員在天宮一號中處于失重狀態(tài)，但是航天員仍受地球引力作用，選項D錯誤。 2。 (2013高考江蘇物理第1題)火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據(jù)開普勒行星運動定律可知 （A）太陽位于木星運行軌道的中心 （B）火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等 （C）火星與木星公轉(zhuǎn)周期

3、之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方 （D）相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積 答案：C 解析：太陽位于木星運行橢圓軌道的一個焦點上，選項A錯誤。由于火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，火星和木星繞太陽運行速度的大小變化，選項B錯誤。根據(jù)開普勒行星運動定律可知，火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方，選項C正確。相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積不等于木星與太陽連線掃過的面積，選項D錯誤。 3．（2013高考上海物理第9題）小行星繞恒星運動，恒星均勻地向四周輻射能量，質(zhì)量緩慢減小，可認為小行星在繞恒星運動一周的過程中近似做圓周運動。

4、則經(jīng)過足夠長的時間后，小行星運動的 (A)半徑變大 (B)速率變大 (C)角速度變大 (D)加速度變大 答案：A 解析：恒星均勻地向四周輻射能量，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程關(guān)系式，恒星質(zhì)量緩慢減小，二者之間萬有引力減小，小行星運動的半徑增大，速率減小，角速度減小，加速度減小，選項A正確BCD錯誤。 4. （2013高考廣東理綜第14題）如圖3，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動，下列說法正確的是 A. 甲的向心加速度比乙的小 B. 甲的運行周期比乙的小 C. 甲的角速度比乙大 D. 甲的線速度比乙大 4.考點：萬有引力和勻速圓周運動

5、答案：A 解析：由萬有引力提供向心力得： =ma，解得，甲的向心加速度比乙的小，選項A正確。由 解得：，甲的線速度比乙小，選項D錯誤。由 =解得：，甲的角速度比乙小。選項C錯誤。由 =mr解得：T=2π,甲的運行周期比乙的大，選項B錯誤。 5．（2013高考上海物理第22B題）若兩顆人造地球衛(wèi)星的周期之比為T1∶T2＝2∶1，則它們的軌道半徑之比R1∶R2＝＿＿＿＿，向心加速度之比a1∶a2＝＿＿＿＿。 答案：∶1 1∶2 解析：由開普勒定律，R1∶R2＝∶＝∶1.由牛頓第二定律，G=ma，向心加速度之比a1∶a2＝R22∶R12＝1∶2。 6（2013高考天津理綜物理第9題

6、）（1）“嫦娥一號”和“嫦娥二號”衛(wèi)星相繼完成了對月球的環(huán)月飛行，標志著我國探月工程的第一階段己經(jīng)完成。設(shè)“嫦娥二號”衛(wèi)星環(huán)繞月球的運動為勻速圓周運動，它距月球表面的高度為h，己知月球的質(zhì)量為M、半徑為R，引力常量為G，則衛(wèi)星繞月球運動的向心加速度a＝ ，線速度v= . 答案：（1） 解析：萬有引力提供衛(wèi)星運動的向心力，有：G=m a，解得a=.由G=m解得v=。 7 （2013高考福建理綜第13題）設(shè)太陽質(zhì)量為M，某行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為T，軌道可視為r的圓。已知萬有引力常量為G，則描述該行星運動的上述物理量滿足 A． B． C． D． 答

7、案：A 解析：由G=mr()2,，可得描述該行星運動的上述物理量滿足，選項A正確。 8．（2013全國高考大綱版理綜第18題）“嫦娥一號”是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星，它在距月球表面高度為200 km的圓形軌道上運行，運行周期為127分鐘。已知引力常量G＝6.67×10–11 N?m2/kg2，月球的半徑為1.74×103 km。利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為（ ） A．8.1×1010 kg B．7.4×1013 kg C．5.4×1019 kg D．7.4×1022 kg 8．答案：D解析：由G=m(R+h)()2 ，解

8、得月球的質(zhì)量M=4π2(R+h)3/GT2， 代入數(shù)據(jù)得：M=7.4×1022 kg,，選項D正確。 9. （2013高考山東理綜第20題）雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動。研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運動的周期為T,，經(jīng)過一段時間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時圓周運動的周期為 A．T B．T C． T D． T 答案：B 解析：設(shè)兩恒星中一個恒星的質(zhì)量為m，圍繞其

9、連線上的某一點做勻速圓周運動的半徑為r，兩星總質(zhì)量為M，兩星之間的距離為R，由G=mr,，G=(M-m)(R-r),，聯(lián)立解得：T=2π.經(jīng)過一段時間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時圓周運動的周期為T’=2π=T。選項B正確。 10．（2013高考浙江理綜第18題）如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上，設(shè)地球質(zhì)量為M，半徑為R。下列說法正確的是 A．地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小為 B．一顆衛(wèi)星對地球的引力大小為 C．兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為 D．三顆衛(wèi)星對地球引力的合力大小為 答案：BC 解析：由萬有引力定律，地球

10、對一顆衛(wèi)星的引力大小為，一顆衛(wèi)星對地球的引力大小為，選項A錯誤B正確。由2rcos30°=L可得兩顆衛(wèi)星之間的距離為L=r，由萬有引力定律，兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為，選項C正確。三顆衛(wèi)星對地球引力的合力大小為零，選項D錯誤。 11．（2013高考四川理綜第4題）太陽系外行星大多不適宜人類居住，繞恒星“Glicsc581”運行的行星“Gl-581c”卻很值得我們期待。該行星的溫度在0℃到40℃之間，質(zhì)量是地球的6倍，直徑是地球的1.5倍、公轉(zhuǎn)周期為13個地球日?！癎licsc581”的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的0.31倍。設(shè)該行星與地球均視為質(zhì)量分布均勻的球體，繞其中心天體做勻速圓周運動，則 A．在該

11、行星和地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度相同2 B．如果人到了該行星，其體重是地球上的倍 C．該行星與“Glicsc581”的距離是日地距離的倍 D．由于該行星公轉(zhuǎn)速率比地球大，地球上的米尺如果被帶上該行星，其長度一定會變短 答案.B解析：由Gm=gR2，可得該行星表面的重力加速度與地球表面的重力加速度之比為==6·=，如果人到了該行星，其體重是地球上的=倍，選項B正確。在該行星上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度v==4，是地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度的4倍，選項A錯誤。由G=mr，G=mr，可得= ·=0.31·，該行星與“Glicsc581”的距離r’是日地距離r的倍，選項C錯誤。該行星公轉(zhuǎn)速率比

12、地球大，地球上的米尺如果被帶上該行星，在該行星上觀察，其長度不變，選項D錯誤。 12. （2013高考安徽理綜第17題）質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時，引力勢能可表示為EP=-G，其中G為引力常量，M為地球質(zhì)量。該衛(wèi)星原來的在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運動，由于受到極稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時間后其圓周運動的半徑變?yōu)镽2，此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為 A. GMm(-) B. GMm(-) C. GMm(-) D. GMm(-) 【答案】 C 【 解析】衛(wèi)星降低軌道，減少的引力勢能，△EP=-G-(-G)=GMm(-)。由G=mv2/R，可得衛(wèi)星在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運動的動能Ek1=mv2= ，衛(wèi)星在半徑為R2的軌道上繞地球做勻速圓周運動的動能Ek2=mv2= ，動能增加△Ek=-，由功能關(guān)系△EP=△Ek+Q，聯(lián)立解得：此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為Q=GMm(-)，所以正確選項為C。