（浙江選考）2020版高考物理總復習 第四章 4 第4節(jié) 萬有引力與航天練習（含解析）

萬有引力與航天【隨堂檢測】1(2017·11月浙江選考)如圖所示是小明同學畫的人造地球衛(wèi)星軌道的示意圖，則衛(wèi)星()A在a軌道運行的周期為24 hB在b軌道運行的速度始終不變C在c軌道運行的速度大小始終不變D在c軌道運行時受到的地球引力大小是變化的答案：D2.(2017·4月浙江選考)如圖所示，設行星繞太陽的運動是勻速圓周運動，金星自身的半徑是火星的n倍，質量為火星的k倍不考慮行星自轉的影響，則()A金星表面的重力加速度是火星的倍B金星的“第一宇宙速度”是火星的 倍C金星繞太陽運動的加速度比火星小D金星繞太陽運動的周期比火星大答案：B3質量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運動視為勻速圓周運動已知月球質量為M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮月球自轉的影響，則航天器的()A線速度v B角速度C運行周期T2 D向心加速度a解析：選A.由萬有引力提供向心力可得Gmamm2RmR，再結合忽略自轉后Gmg，在解得相關物理量后可判斷A正確4(2016·10月浙江選考)如圖所示，“天宮二號”在距離地面393 km的近圓軌道運行已知萬有引力常量G6.67×1011N·m2/kg2，地球質量M6.0×1024 kg，地球半徑R6.4×103 km.由以上數(shù)據(jù)可估算()A“天宮二號”質量B“天宮二號”運行速度C“天宮二號”受到的向心力D地球對“天宮二號”的引力答案：B【課后達標檢測】一、選擇題1(2019·麗水質檢)牛頓把天體運動與地上物體的運動統(tǒng)一起來，創(chuàng)立了經典力學隨著近代物理學的發(fā)展，科學實驗發(fā)現(xiàn)了許多經典力學無法解釋的事實，關于經典力學的局限性，下列說法正確的是()A火車提速后，有關速度問題不能用經典力學來處理B由于經典力學有局限性，所以一般力學問題都用相對論來解決C經典力學適用于宏觀、低速運動的物體D經典力學只適用于像地球和太陽那樣大的宏觀物體答案：C2登上火星是人類的夢想“嫦娥之父”歐陽自遠透露：中國計劃于2020年登陸火星地球和火星公轉視為勻速圓周運動，忽略行星自轉影響根據(jù)下表，火星和地球相比()行星半徑/m質量/kg軌道半徑/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×1011A.火星的公轉周期較小B火星做圓周運動的加速度較小C火星表面的重力加速度較大D火星的第一宇宙速度較大答案：B3.(2019·寧波月考)如圖，拉格朗日點L1位于地球和月球連線上，處在該點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動據(jù)此，科學家設想在拉格朗日點L1建立空間站，使其與月球同周期繞地球運動以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()Aa2>a3>a1Ba2>a1>a3Ca3>a1>a2 Da3>a2>a1答案：D4(2019·浙江省名校考前押寶)在圍繞地球做勻速圓周運動的宇宙飛船中，下列實驗能在飛船上做的是 ()A用托盤天平測質量B用刻度尺測長度C用彈簧秤測一個物體的重力D驗證機械能守恒定律解析：選B.本題考查的是宇宙飛船中的失重現(xiàn)象在圍繞地球做勻速圓周運動的宇宙飛船中，物體處于完全失重狀態(tài)，因此凡是涉及重力的實驗都無法做故只有B對5兩個繞地球做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星，軌道半徑分別為R1和R2，則兩衛(wèi)星的繞行速度比是()A.B.C. D. 解析：選D.由，得v ，所以v1v2，故D選項正確6(2019·溫州質檢)我國首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子”已于酒泉成功發(fā)射，將在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信“墨子”由火箭發(fā)射至高度為500千米的預定圓形軌道此前6月在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了第二十三顆北斗導航衛(wèi)星G7.G7屬地球靜止軌道衛(wèi)星(高度約為36 000 千米)，它將使北斗系統(tǒng)的可靠性進一步提高關于衛(wèi)星以下說法中正確的是()A這兩顆衛(wèi)星的運行速度可能大于7.9 km/sB通過地面控制可以將北斗G7定點于西昌正上方C量子科學實驗衛(wèi)星“墨子”的周期比北斗G7小D量子科學實驗衛(wèi)星“墨子”的向心加速度比北斗G7小解析：選C.7.9 km/s是地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，所以A錯誤；地球靜止軌道衛(wèi)星為地球同步衛(wèi)星，只能定點在赤道上空，西昌在北半球，所以B錯誤；由Gmam，和r墨子r同步知C正確，D錯誤7(2019·麗水月考)若在某行星和地球上相對于各自水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體，它們在水平方向運動的距離之比為2.已知該行星質量約為地球的7倍，地球的半徑為R.由此可知，該行星的半徑為()A.R B.R C2R D.R解析：選C.由平拋運動規(guī)律：xv0t，hgt2得xv0，兩種情況下，拋出的速度相同，高度相同，故；由Gmg可得gG，故，解得R行2R，選項C正確8(2019·溫州質檢)我國曾連續(xù)發(fā)射多顆“北斗一號”導航定位衛(wèi)星，該衛(wèi)星處于地球的同步軌道上，假設其離地面高度為h，地球半徑為R，地面附近重力加速度為g，則下列說法錯誤的是()A該衛(wèi)星運行周期為24 hB該衛(wèi)星所在處的重力加速度為gC該衛(wèi)星周期與近地衛(wèi)星周期之比為D該衛(wèi)星運動的動能為答案：C9(2019·杭州質檢)在星球表面發(fā)射探測器，當發(fā)射速度為v時，探測器可繞星球表面做勻速圓周運動；當發(fā)射速度達到v時，可擺脫星球引力束縛脫離該星球已知地球、火星兩星球的質量比約為101，半徑比約為21，下列說法正確的有()A探測器的質量越大，脫離星球所需要的發(fā)射速度越大B探測器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等D探測器脫離星球的過程中，勢能逐漸減小解析：選B.探測器在星球表面做勻速圓周運動時，由Gm，得v ，則擺脫星球引力時的發(fā)射速度v ，與探測器的質量無關，選項A錯誤；設火星的質量為M，半徑為R，則地球的質量為10M，半徑為2R，地球對探測器的引力F1G，比火星對探測器的引力F2G大，選項B正確；探測器脫離地球時的發(fā)射速度v1，脫離火星時的發(fā)射速度v2，v2v1，選項C錯誤；探測器脫離星球的過程中克服引力做功，勢能逐漸增大，選項D錯誤10.如圖所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進入橢圓軌道，然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進入地球同步軌道.若衛(wèi)星的發(fā)射速度為v0，第一宇宙速度為v1，在同步軌道上的運行速度為v2，則()Av0v1v2B若衛(wèi)星的發(fā)射速度為2v0，衛(wèi)星最終圍繞地球運行的軌道半徑將變大C在軌道上，衛(wèi)星在P點的速度等于在Q點的速度D衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道進入軌道答案：D二、非選擇題11(2019·浙江十校聯(lián)考)在天體運動中，將兩顆彼此相距較近的行星稱為雙星它們在相互的萬有引力作用下間距保持不變，并沿半徑不同的同心圓軌道做勻速圓周運動如果雙星間距為L，質量分別為M1和M2，試計算：(1)雙星的軌道半徑；(2)雙星的運行周期；(3)雙星的線速度的大小解析：因為雙星受到同樣大小的萬有引力作用，且保持距離不變，繞同一圓心做勻速圓周運動，如圖所示，所以具有周期、頻率和角速度均相同，而軌道半徑、線速度不同的特點(1)由于兩星受到的向心力相等，則M12R1M22R2，LR1R2.由此得：R1L，R2L.(2)由萬有引力提供向心力得GM1R1M2R2.所以，周期為T2L .(3)線速度v1M2，v2M1.答案：(1)R1LR2L(2)2L (3)v1M2v2M112.(2019·嘉興質檢)如圖所示，火箭內平臺上放有測試儀器，火箭從地面啟動后，以的加速度豎直向上勻加速運動，升到某一高度時，測試儀對平臺的壓力為啟動前壓力的.已知地球半徑為R，求：(1)此時火箭所在位置的重力加速度；(2)火箭此時離地面的高度(g為地面附近的重力加速度)解析：(1)在地面附近的物體，所受重力近似等于物體所受到的萬有引力取測試儀為研究對象，火箭啟動前、后，其受力分析如圖甲、乙所示，據(jù)物體的平衡條件有FN1mg1，g1g當升到某一高度時，根據(jù)牛頓第二定律有FN2mg2m所以FN2mg2mg所以g2g.(2)設火箭距地面高度為H，mg2G·，mg解得H.答案：(1)g(2) - 7 -