2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練4 萬有引力定律及其應(yīng)用.doc

課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(四) 萬有引力定律及其應(yīng)用一、選擇題(18題為單項(xiàng)選擇題，914題為多項(xiàng)選擇題)1(2018威海市高考模擬考試)2017年9月29日，世界首條量子保密通訊干線“京滬干線”與“墨子號(hào)”科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星進(jìn)行天地鏈路，我國科學(xué)家成功實(shí)現(xiàn)了洲際量子保密通訊設(shè)“墨子號(hào)”衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間t內(nèi)通過的弧長(zhǎng)為L(zhǎng)，該弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角為，已知引力常量為G.下列說法正確的是()A“墨子號(hào)”的運(yùn)行周期為tB“墨子號(hào)”的離地高度為C“墨子號(hào)”的運(yùn)行速度大于7.9 km/sD利用題中信息可計(jì)算出地球的質(zhì)量為D“墨子號(hào)”的運(yùn)行周期為T，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；“墨子號(hào)”的離地高度為hrRR，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；任何衛(wèi)星的速度均小于第一宇宙速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)Gm2r，其中，r，解得M，選項(xiàng)D正確；故選D.2若太陽系內(nèi)每個(gè)行星貼近其表面運(yùn)行的衛(wèi)星的周期用T表示，該行星的平均密度是，到太陽的距離是R，已知引力常量G.則下列說法正確的是()A可以求出該行星的質(zhì)量B可以求出太陽的質(zhì)量CT2是定值D.是定值C因?yàn)椴恢佬行堑陌霃剑詿o法求出行星的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤T不是行星的公轉(zhuǎn)周期，所以不能求出太陽的質(zhì)量，故BD錯(cuò)誤對(duì)于衛(wèi)星，由萬有引力充當(dāng)向心力得Gmr，其中MVr3，整理可得T2是一個(gè)定值，故C正確3(2018石家莊高三考前模擬)如圖所示，地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球處在運(yùn)動(dòng)軌道b位置時(shí)，地球和太陽連線所在的直線上的a與e位置、c與d位置均關(guān)于太陽對(duì)稱當(dāng)一無動(dòng)力的探測(cè)器處在a或c位置時(shí)，它僅在太陽和地球引力的共同作用下，與地球一起以相同的角速度繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A該探測(cè)器在a位置受到的太陽、地球引力的合力等于在c位置受到的太陽、地球引力的合力B該探測(cè)器在a位置受到的太陽、地球引力的合力大于在c位置受到的太陽、地球引力的合力C若地球和該探測(cè)器分別在b、d位置，它們也能以相同的角速度繞太陽運(yùn)動(dòng)D若地球和該探測(cè)器分別在b、e位置，它們也能以相同的角速度繞太陽運(yùn)動(dòng)B根據(jù)題述，探測(cè)器處在a位置和c位置時(shí)，它僅在太陽和地球引力的共同作用下，與地球一起以相同的角速度繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)該探測(cè)器的質(zhì)量為m，在a位置受到的太陽和地球引力的合力為Fa，在c位置受到的太陽和地球引力的合力為Fc，根據(jù)牛頓第二定律，可知Fam2ra，F(xiàn)cm2rc，由于ra>rc，所以Fa>Fc，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若地球和探測(cè)器分別在b、d位置，探測(cè)器在d位置所受到的太陽和地球引力的合力與在c位置時(shí)不同，所以不能以相同的角速度繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若地球和探測(cè)器分別在b、e位置，探測(cè)器在e位置所受到的太陽和地球引力的合力與在a位置時(shí)不同，所以不能以相同的角速度繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤42017年6月15日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射首顆X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星“慧眼”“慧眼”的成功發(fā)射將顯著提升我國大型科學(xué)衛(wèi)星研制水平，填補(bǔ)我國X射線探測(cè)衛(wèi)星的空白，實(shí)現(xiàn)我國在空間高能天體物理領(lǐng)域由地面觀測(cè)向天地聯(lián)合觀測(cè)的超越“慧眼”研究的對(duì)象主要是黑洞、中子星和射線暴等致密天體和爆發(fā)現(xiàn)象在利用“慧眼”觀測(cè)美麗的銀河系時(shí)，若發(fā)現(xiàn)某雙黑洞間的距離為L(zhǎng)，只在彼此之間的萬有引力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)周期為T，引力常量為G，則雙黑洞總質(zhì)量為()A. B. C. D.A雙黑洞靠相互間的萬有引力提供向心力，有：Gm1r1Gm2r2，解得：m2，m1，則雙黑洞總質(zhì)量為：m總m2m1，故選：A.5(2018福建廈門市畢業(yè)班調(diào)研)位于貴州的“中國天眼”是目前世界上口徑最大的單天線射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)通過FAST測(cè)得水星與太陽的視角為(水星、太陽分別與觀察者的連線所夾的角)，如圖所示若最大視角的正弦值為k，地球和水星繞太陽的運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則水星的公轉(zhuǎn)周期為()A.年 B.年 C.年 D.年C由題意可知，當(dāng)觀察者和水星的連線與水星的軌道相切時(shí)，水星與太陽的視角最大，由三角函數(shù)可得sin k，又由萬有引力提供向心力有Gm水r水，m地r地，聯(lián)立以上可解得T水年，C正確6(2018安徽省合肥一中高三二模)天文學(xué)家通過觀測(cè)雙星軌道參數(shù)的變化來間接驗(yàn)證引力波的存在，證實(shí)了GW150914是兩個(gè)黑洞并合的事件該事件中甲、乙兩個(gè)黑洞的質(zhì)量分別為太陽質(zhì)量的36倍和29倍，假設(shè)這兩個(gè)黑洞，繞它們連線上的某點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，且這兩個(gè)黑洞的間距緩慢減小若該黑洞系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中各自質(zhì)量不變且不受其他星系的影響，則關(guān)于這兩個(gè)黑洞的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A甲、乙兩個(gè)黑洞運(yùn)行的線速度v大小之比為3629B甲、乙兩個(gè)黑洞運(yùn)行的角速度大小之比為3629C隨著甲、乙兩個(gè)黑洞的間距緩慢減小，它們運(yùn)行的周期T也在減小D甲、乙兩個(gè)黑洞做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小始終相等C對(duì)兩個(gè)黑洞，它們的角速度相等，由萬有引力Gm甲2r甲m乙2r乙和vr可以判斷出線速度，AB錯(cuò)誤又r1r2L，結(jié)合萬有引力公式可以得出G2，兩個(gè)黑洞的間距緩慢減小，則角速度在增加，由T知T減小，而它們的向心加速度a，質(zhì)量不等，相對(duì)應(yīng)的向心加速度大小不相等，C正確，D錯(cuò)誤7(2018重慶市江津區(qū)高三下5月預(yù)測(cè)模擬)北斗導(dǎo)航已經(jīng)用于多種手機(jī)，如圖所示，導(dǎo)航系統(tǒng)的一顆衛(wèi)星原來在較低的橢圓軌道上飛行，到達(dá)A點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)移到圓軌道上若圓軌道離地球表面的高度 h1，橢圓軌道近地點(diǎn)離地球表面的高度為h2.地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，則下列說法不正確的是()A衛(wèi)星在軌道上的機(jī)械能大于在軌道上的機(jī)械能B衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速率vC若衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)行的周期是T1，則衛(wèi)星在軌道的時(shí)間T2T1D若“天宮一號(hào)”沿軌道運(yùn)行經(jīng)過A點(diǎn)的速度為vA，則“天宮一號(hào)”運(yùn)行到B點(diǎn)的速度vBvAD衛(wèi)星從軌道進(jìn)入軌道要在A點(diǎn)加速，則衛(wèi)星在軌道上的機(jī)械能大于在軌道上的機(jī)械能選項(xiàng)A正確；衛(wèi)星在軌道上：Gm，又GMgR2，解得v，選項(xiàng)B正確；根據(jù)開普勒第三定律可得：，解得T2T1，選項(xiàng)C正確；根據(jù)開普勒第三定律得：vA(h1R)vB(h2R)，解得vBvA，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；此題選項(xiàng)不正確的選項(xiàng)，故選D.8(2018山東省湖北重點(diǎn)學(xué)校協(xié)作體沖刺模擬)“嫦娥之父”歐陽自遠(yuǎn)透露：我國計(jì)劃于2020年登陸火星假如某志愿者登上火星后將一小球從高為h的地方由靜止釋放，不計(jì)空氣阻力，測(cè)得經(jīng)過時(shí)間t小球落在火星表面，已知火星的半徑為R，引力常量為G，不考慮火星自轉(zhuǎn)，則下列說法正確的是()A火星的第一宇宙速度為B火星的質(zhì)量為C火星的平均密度為D環(huán)繞火星表面運(yùn)行的衛(wèi)星的周期為tC由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，hgt2，解得火星表面的重力加速度大小為g，火星的第一宇宙速度v1，A錯(cuò)誤；在火星表面有Gmg，解得火星的質(zhì)量為M，B錯(cuò)誤；火星的平均密度，C正確；設(shè)環(huán)繞火星表面運(yùn)行的衛(wèi)星的周期為T，則Tt，D錯(cuò)誤9(2018河北衡水中學(xué)信息卷)近期天文學(xué)界有很多新發(fā)現(xiàn)，若某一新發(fā)現(xiàn)的星體質(zhì)量為m、半徑為R、自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G.下列說法正確的是()A如果該星體的自轉(zhuǎn)周期T<2，會(huì)解體B如果該星體的自轉(zhuǎn)周期T>2，會(huì)解體C該星體表面的引力加速度為D如果有衛(wèi)星靠近該星體表面飛行，其速度大小為AD如果在該星體表面有一物質(zhì)，質(zhì)量為m，當(dāng)它受到的萬有引力大于跟隨星體自轉(zhuǎn)所需要的同心力時(shí)呈穩(wěn)定狀態(tài)，即G>mR，化簡(jiǎn)得T>2，即T>2時(shí)，星體不會(huì)解體，而該星體的自轉(zhuǎn)周期T<2時(shí)，會(huì)解體，A正確；B錯(cuò)誤；在該星體表面，有Gmg，所以g，C錯(cuò)誤；如果有衛(wèi)星靠近該星體表面飛行，有Gm，解得v，D正確10(2018廣東南寧市高三調(diào)研)如圖為某著陸器經(jīng)過多次變軌后登陸火星的軌跡圖，著陸器先在軌道上運(yùn)動(dòng)，然后改在圓軌道上運(yùn)動(dòng)，最后在橢圓周軌道上運(yùn)動(dòng)，P點(diǎn)是軌道、的交點(diǎn)，軌道上的P、S、Q三點(diǎn)與火星中心在同一直線上，P、Q兩點(diǎn)分別是橢圓軌道的遠(yuǎn)火星點(diǎn)和近火星點(diǎn)且PQ2QS2L，著陸器在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度為v1，在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度為v2，在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度為v3，下列說法正確的是()A著陸器在P點(diǎn)由軌道進(jìn)入軌道需要點(diǎn)火加速B著陸器在軌道上由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到S點(diǎn)的時(shí)間與著陸器在軌道上由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的時(shí)間之比是C著陸器在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度可表示為D著陸器在軌道上S點(diǎn)與在軌道上P點(diǎn)的加速度大小相等CD著陸器在P點(diǎn)由軌道進(jìn)入軌道時(shí)，是向低軌道運(yùn)動(dòng)，所以應(yīng)該減速才可以，故A錯(cuò)誤；由開普勒第三定律知道，著陸器在軌道上由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到S點(diǎn)的時(shí)間和著陸器在軌道上由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的時(shí)間都是各自周期的一半，根據(jù)開普勒第三定律k可得，著陸器在軌道上由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到S點(diǎn)的時(shí)間是著陸器在軌道上由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的時(shí)間之比是，故B錯(cuò)誤；著陸器在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度，就是向心加速度，所以a，著陸器在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度與著陸器在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度相同，故C正確；由于著陸器在軌道上S點(diǎn)與在軌道上P點(diǎn)到火星的球心之間的距離是相等的，所以加速度大小相等，故D正確11(2018山東省濟(jì)南市高三一模)2017年11月5日，又有兩顆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星通過“一箭雙星”發(fā)射升空，并成功進(jìn)入預(yù)定軌道，兩顆衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)均看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)如果兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量均為M，其中的1號(hào)衛(wèi)星軌道距離地面高度為h,2號(hào)衛(wèi)星軌道距離地面高度為h，且h>h，把地球看做質(zhì)量分布均勻的球體，已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度大小為g，引力常量為G，下列說法正確的是()A1號(hào)衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度RB1號(hào)衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期T2(Rh)C1號(hào)衛(wèi)星和2號(hào)衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小之比為D穩(wěn)定在軌運(yùn)行時(shí)1號(hào)衛(wèi)星的機(jī)械能小于2號(hào)衛(wèi)星的機(jī)械能ADA項(xiàng)：根據(jù)公式GM和m0gG，解得vR，故A正確；B項(xiàng)：根據(jù)公式GM(Rh)和m0gG，解得：T，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)：F1G，F(xiàn)2G，所以，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)：由于h<h，衛(wèi)星從低軌道向高軌道要點(diǎn)火加速，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以穩(wěn)定在軌運(yùn)行時(shí)1號(hào)衛(wèi)星的機(jī)械能小于2號(hào)衛(wèi)星的機(jī)械能，故D正確12(2018山東省煙臺(tái)市高三下學(xué)期診斷測(cè)試)嫦娥工程分為三期，簡(jiǎn)稱“繞、落、回”三步走我國發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星是嫦娥工程第二階段的登月探測(cè)器，該衛(wèi)星先在距月球表面高度為h的軌道上繞月球做周期為T的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)變軌后成功落月已知月球的半徑為R，引力常量為G，忽略月球自轉(zhuǎn)及地球?qū)πl(wèi)星的影響則以下說法正確的是()A物體在月球表面自由下落的加速度大小為B“嫦娥三號(hào)”繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的線速度大小為C月球的平均密度為D在月球上發(fā)射月球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為AC在月球表面，重力等于萬有引力，則得：Gmg；對(duì)于“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程，由萬有引力提供向心力得：Gm(Rh)，聯(lián)立解得：g，故A正確；“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為rRh，則它繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，故B錯(cuò)誤；根據(jù)Gm(Rh)，解得月球的質(zhì)量為M，月球的平均密度為，故C正確；設(shè)在月球上發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為v，則有：Gmgm，解得v，故D錯(cuò)誤；故選AC.13(2018衡水中學(xué)同步卷)我國發(fā)射天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室后又發(fā)射了神舟十一號(hào)飛船，它們于2016年10月19日凌晨進(jìn)行了自動(dòng)交會(huì)對(duì)接為實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接，在地面測(cè)控中心的指揮下天宮二號(hào)從高空?qǐng)A軌道下降至低空?qǐng)A軌道與神舟十一號(hào)對(duì)接已知天宮二號(hào)從捕獲神舟十一號(hào)到實(shí)現(xiàn)對(duì)接用時(shí)為t，在這段時(shí)間內(nèi)組合體繞地心轉(zhuǎn)過的角度為.取地表重力加速度為g，地球半徑為R，則下列說法中正確的是()A神舟十一號(hào)應(yīng)在比天宮二號(hào)半徑更小的軌道上加速后逐漸靠近，兩者速度接近時(shí)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)接B對(duì)接成功后，欲使天宮二號(hào)恢復(fù)到原軌運(yùn)行，至少還需兩次點(diǎn)火加速C組合體在對(duì)接軌道上繞地運(yùn)行的周期為D組合體在對(duì)接軌道上繞地運(yùn)行時(shí)距離地表的高度是RABD飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，做離心運(yùn)動(dòng)可使飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，A正確；二者在低軌對(duì)接成功后，欲使天宮二號(hào)恢復(fù)到原軌運(yùn)行，還需點(diǎn)火加速一次脫離對(duì)接軌道而轉(zhuǎn)移到橢圓軌道，達(dá)到橢圓軌道與圓軌道的交點(diǎn)處，還要再點(diǎn)火加速一次才能進(jìn)入圓形軌道，B正確；組合體在對(duì)接軌道上繞地運(yùn)行時(shí)，因此T，C錯(cuò)誤；組合體在對(duì)接軌道上繞地運(yùn)行時(shí)引力提供向心力Gm(RH)2，又Gg，整理可得HR，D正確14(2018天星教育考前預(yù)測(cè))如圖所示，已知地球的一顆同步衛(wèi)星信號(hào)最多覆蓋地球赤道上的經(jīng)度范圍為2.另一顆其他衛(wèi)星信號(hào)最多覆蓋的赤道經(jīng)度范圍為2(圖中未畫出)，若>，兩顆衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同，不考慮兩衛(wèi)星間的影響若某時(shí)刻另一顆衛(wèi)星位于地球和同步衛(wèi)星連線中間的某位置下列說法正確的是()A另一顆衛(wèi)星的周期為24小時(shí)B同步衛(wèi)星和另一顆衛(wèi)星的線速度之比為C至少經(jīng)過小時(shí)，另一顆衛(wèi)星再次到達(dá)地球和同步衛(wèi)星連線中間某位置D經(jīng)過相同時(shí)間，同步衛(wèi)星與另一顆衛(wèi)星半徑掃過的面積之比為AD設(shè)地球的半徑為R，則同步衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1，另一顆衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r2.同步衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T124小時(shí)，根據(jù)可得T224小時(shí)，選項(xiàng)A正確；根據(jù)Gm可知，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)t2可得t小時(shí)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；天體半徑掃過的面積為sr2，而t，聯(lián)立可得s，故經(jīng)過相同時(shí)間，同步衛(wèi)星與另一顆衛(wèi)星半徑掃過的面積之比為，選項(xiàng)D正確