2019届高考物理复习 专题05 万有引力与航天培优押题预测卷A卷_1

1、2019届高考物理复习 专题05 万有引力与航天培优押题预测卷A卷专题05万有引力与航天培优押题预测卷A卷一、选择题（在每小题给出的4个选项中，第1-8题只有一个选项正确，第9-12题有多个选项正确）1牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，总结出牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学体系，物理学从此成为一门成熟的自然科学，下列有关说法正确的是()A牛顿认为力的真正效应是维持物体的速度B牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础C牛顿巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里测出了引力常量的数值D经典力学的建立标志着近代自然科学进入了微观世界【答案】B【解析】牛顿认为力的是改

2、变物体的运动状态的原因，故A错误；万有引力定律是牛顿在总结开普勒等人的研究成果基础上得出的，牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础，故B正确；卡文迪许巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里测出了引力常量的数值，故C错误；量子力学的建立标志着近代自然科学进入了微观世界，故D错误。故选B。2目前海王星有14颗已知的天然卫星,“海卫一”是海王星的卫星中最大的一颗。若“海卫一”绕海王星的运行轨道视为圆其轨道半径为r,运行周期为T,将海王星视为质量分布均匀且半径为R的球体,引力常量为G,则海王星的质量为ABCD【答案】C3已知地球两极的重力加速度为g,地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍。考虑地球自

3、转的影响把地球视为质量均匀分布的球体,则赤道上的重力加速度为ABCD【答案】D【解析】设地球质量为，半径为，自转周期为。有一质量为的卫星，该卫星在地球两极，有：；该卫星在地球赤道上，有：；该卫星在同步轨道上，有：，联立上面三个式子，得，选项D正确。42018年7月10日，我国成功发射了第三十二颗北斗导航卫星。该卫星是倾斜地球同步轨道卫星，它的运转轨道面与地球赤道面有夹角，离地面的高度和地球静止同步轨道卫星一样。仅考虑卫星与地球间的作用，关于该颗卫星，下列说法正确的是（）A该卫星的向心力与地球静止轨道上卫星的向心力一样大B该卫星的角速度大小等于地球静止同步轨道卫星的角速度大小C该卫星的加速度大于

4、地球静止同步轨道卫星加速度D该卫星的环绕速度大于7.9km/s【答案】BC项：由公式，得，所以两卫星的加速度大小相等，故C错误；D项：7.9km/s为卫星绕地球做圆周运动的最大线速度，所以该卫星的线速度应小于7.9km/s，故D错误。故应选B。52018年3月30日我国成功发射第三十颗北斗导航卫星，这颗卫星属于中圆地球轨道卫星，在轨高度约为21500km，该高度处重力加速度为g1，该卫星的线速度为v1，角速度为1，周期为T1。2017年9月17日天舟一号在高度约400km的圆轨道上开始独立运行，该高度处重力加速度为g2，天舟一号的线速度为v2，角速度为2，周期为T2。则Ag1g2Bv1v2C1

5、2DT1<T2【答案】C【解析】A项：由公式可知，高度越高，重力加速度越小，所以g1<g2，故A错误；B项：由公式可知，高度越高，线速度越小，所以v1<v2，故B错误；C项：由公式可知，高度越高，角速度越小，所以12，故C正确；D项：由公式可知，高度越高，周期越大，所以T1<>T2，故D错误；故应选C。6地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a,假设月球绕地球做匀速圆周运动,轨道半径为r1,向心加速度为a1。已知引力常量为G,地球半径为R。下列说法中正确的是()A地球质量M=B地球密度为C地球的第一宇宙速度为D向心加速度之比=【答案】B误7宇宙中两颗靠得比较近的

6、恒星可认为只受到彼此之间的万有引力作用相互绕转,称之为双星系统。设双星A、B绕其连线上的某点做匀速圆周运动，下列说法中正确的是：AA、B的角速度相同BA、B的线速度相同CA、B做圆周运动的轨道半径与质量成正比DA、B的向心加速度大小相等【答案】A【解析】两星同轴转动，故角速度相等，由于两者绕同一点做匀速圆周运动的半径不一定相同，根据可知线速度不一定相等，A正确B错误；两者之间的引力充当向心力，故，解得，即两者之间的轨道半径与质量成反比，C错误；根据可知，两者之间的向心加速度大小不一定相等，D错误8假设地球可视为质量分布均匀的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0,在赤道的大小为g;地球

7、自转的周期为T,万有引力常量为G。则地球的密度可表示为()ABCD【答案】A【解析】在两极，引力等于重力，则有：由此可得地球质量：由以上各式解得：故A正确。9牛顿设想：“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，即都与距离的平方成反比，与两物体质量乘积成正比。已知月地距离r约为地球半径R的60倍，地球半径R约为月球半径r月的4倍，根据牛顿的上述猜想和牛顿运动定律可以推知：A地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602B根据求出的月球公转的加速度约为地面重力加速度的1/602C自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/16D如果苹果在离地球60R的轨道上绕地球运动，加速度和

8、月球一样大【答案】BD面重力加速度与地球表面重力加速度的关系，选项C错误；如果苹果在离地球60R的轨道上绕地球运动，加速度和月球一样大，选项D正确；故选BD。10我国发射的“神舟八号”飞船与先期发射的“天宫一号”空间站实现了完美对接。已知“天宫一号”绕地球做圆轨道运动，轨道半径为r，周期为T，引力常量为G。假设沿椭圆轨道运动的“神舟八号”环绕地球的运动方向与“天宫一号”相同，远地点与“天宫一号”的圆轨道相切于某点P，并在这点附近实现对接，如图所示。则下列说法正确的是()A根据题设条件可以计算出地球对“天宫一号”的引力大小B根据题中条件可以计算出地球的质量C要实现在远地点P处对接，“神舟八号”需

9、在靠近P处之前点火减速D“神舟八号”的运行周期比“天宫一号”的小【答案】BD【解析】根据知，地球的质量M=，由于“天宫一号”的质量未知，无法求出地球对：“天宫一号”的引力大小，故A错误，B正确。要实现在远地点P处对接，“神舟八号”需在靠近P处之前应该点火加速，使得万有引力等于向心力，故C错误。根据开普勒第三定律知，C，由于“神舟八号”轨道的半长轴小于“天宫一号”的轨道半径，则“神舟八号”的运动周期比“天宫一号”的小，故D正确。故选BD。11某人造地球卫星绕地球做圆周运动的周期为T，已知：地球半径R，地球表面的重力加速度g，引力常量G。则下列说法正确的是A这颗人造地球卫星做圆周运动的角速度w=B

10、这颗人造地球卫星离地面的高度hC这颗人造地球卫星做圆周运动的线速度vD地球的平均密度【答案】AC球卫星做圆周运动的线速度，选项C正确；由G=mg得地球的质量M=，地球平均密度，故D错误。故选AC。12为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在2050年前建造成太空升降机，就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住升降机，放开绳，升降机能到达地球上，科学家可以控制卫星上的电动机把升降机拉到卫星上。已知地球表面的重力加速度g10m/s2，地球半径R6400km，地球自转周期为24h。某宇航员在地球表面测得体重为800N，他随升降机垂直地面上升，某时刻升降机加速度为10m/s2，方向竖直向

11、上，这时此人再次测得体重为850N，忽略地球公转的影响，根据以上数据()A可以求出升降机此时所受万有引力的大小B可以求出升降机此时距地面的高度C可以求出此时宇航员的动能D如果把绳的一端搁置在同步卫星上，可知绳的长度至少有多长【答案】BD【解析】A项：根据牛顿第二定律：N-mg=ma，可求出此时的重力加速度g，升降机此时所受到的万有引力为，因为不知道升降机的质量，所以求不出升降机所受的万有引力，故A错误；B项：根据万有引力等于重力可得：和，可求出升降机此时距地面的高度h，故B正确；C项：根据地球表面人的体重和地球表面的重力加速度，可知宇航员质量为80kg，但宇航员此时的速度无法求出，故C错误；故

12、应选BD。二、计算题：（写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）13木星在太阳系的八大行星中质量最大，“木卫1”是木星的一颗卫星，若已知“木卫1”绕木星公转半径为r，公转周期为T，万有引力常量为G，木星的半径为R，求（1）木星的质量M；（2）木星表面的重力加速度。【答案】（1）(2)【解析】(1)由万有引力提供向心力可得木星质量为(2)由木星表面万有引力等于重力：木星的表面的重力加速度14某课外小组经长期观测，发现靠近某行星周围有众多卫星，且相对均匀地分布于行星周围，假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动，通过天文观

13、测，测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为R1，周期为T1，已知万有引力常量为G。求：(1)行星的质量；(2)若行星的半径为R，行星的第一宇宙速度大小；(3)研究某一个离行星很远的该行星卫星时，可以把该行星的其它卫星与行星整体作为中心天体处理。现通过天文观测，发现离该行星很远处还有一颗卫星，其运动半径为R2，周期为T2，试估算靠近行星周围众多卫星的总质量。【答案】（1）（2）（3）（2）由得第一宇宙速度为：（3）因为行星周围的卫星分布均匀，研究很远的卫星可把其他卫星和行星整体作为中心天体，根据万有引力提供向心力得：所以行星和其他卫星的总质量M总所以靠近该行星周围的众多卫星的总质量为：M15设想人

14、类在某一X行星发射了两颗质量均为m的“人造X星卫星”，行星可以看做质量M、半径R的均匀球体，甲乙两颗卫星的轨道半径分别为2R和3R，在同一平面内，运行方向相同，不计两卫星之间的万有引力，万有引力常量为G。(1)试求甲乙两卫星各自的周期；(2)若某时刻两卫星与行星中心正好在一条直线上，最短经过多长时间，三者正好又在一条直线上?(3)如果将两颗卫星用轻而结实的绳连接并且给以合适的速度，它们将可以一起绕行星运动且与行星中心始终在一条直线上，求此情况下两颗卫星的运动周期。【答案】（1）；（2）（3）【解析】（1）卫星做圆周运动的向心力等于X星的万有引力，则对甲：解得；对乙：解得；（2）当三者正好又在一

15、条直线上时需要的最短时间满足：，解得联立解得.16石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性变化，其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖。用石墨烯超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现。科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物质交换。（1）若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h1的同步轨道站，求轨道站内质量为m1的货物相对地心运动的动能。设地球自转的角速度为，地球半径为R。（2）当电梯仓停在距地面高度h2=4R的站点时，求仓内质量m2=50kg的人对水平地板的压力大小。取地面附近的重力加速度g=10m/s2，地球自转的角速度=7.310-5