2020年高考物理复习训练试题及答案：万有引力

1、2020 年高考物理复习训练试题及答案：万有引力一、选择题 （本大题共 10小题,每小题 7分,共 70分。每小题至少 一个答案准确 ,选不全得 3 分）1. （2020 ·安徽高考 ） 我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在 对接前, “天宫一号”的运行轨道高度为 350km,“神舟八号”的运行轨 道高度为 343km。它们的运行轨道均视为圆周 , 则 （ ）A. “天宫一号”比“神舟八号”速度大B. “天宫一号”比“神舟八号”周期长C. “天宫一号”比“神舟八号”角速度大D. “天宫一号”比“神舟八号”加速度大2. 近年来,人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆 , 正 在

2、实行着激动人心的科学探究 , 为我们将来登上火星、开发和利用火星 打下坚实的基础。如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动 , 并测得该运动的周期为 T, 若火星的平均密度为 。下列关系式中准确 的是 （ ）A. T B.C. T2D.3. （2020 ·宁波模拟 ）1798 年, 英国物理学家卡文迪许测出万有引力 常量 G,所以卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人。若已知万有引 力常量 G,地球表面处的重力加速度 g, 地球半径 R,地球上一个昼夜的时 间 T1（地球自转周期 ）, 一年的时间 T2（ 地球公转的周期 ）, 地球中心到月 球中心的距离 L1, 地球中心到太阳中心

3、的距离 L2。你能计算出 （ ）A. 地球的质量 m地=B. 太阳的质量 m太=C. 月球的质量 m月 =D. 可求月球、地球及太阳的密度4. (2020 ·新课标全国卷 ) 假设地球是一半径为 R、质量分布均匀的 球体。一矿井深度为 d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为 零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 ( )A. 1- B.1+ C.()2 D.()25. ( 2020·德州模拟 ) 假设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍, 则下列相关地球同步卫星的叙述准确的是( )A. 运行速度是第一宇宙速度的倍B. 运行速度是第一宇宙速度的倍C. 向心加速

4、度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的n 倍D. 向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的倍6. (2020 ·莱芜模拟 ) 假设月亮和同步卫星都是绕地心做匀速圆周 运动的, 下列说法准确的是 ( )A. 同步卫星的线速度大于月亮的线速度B. 同步卫星的角速度大于月亮的角速度C. 同步卫星的向心加速度大于月亮的向心加速度D. 同步卫星的轨道半径大于月亮的轨道半径7. (2020 ·蚌埠模拟 )2020 年 9 月 29 日 , 我国成功发射“天宫一号” 飞行器, “天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的速度约为 28 000 km/h, 地球同步卫星的环绕速度约为

5、3.1 km/s, 比较两者绕地球的运动 ( )A. “天宫一号”的轨道半径大于同步卫星的轨道半径B. “天宫一号”的周期大于同步卫星的周期C. “天宫一号”的角速度小于同步卫星的角速度D. “天宫一号”的向心加速度大于同步卫星的向心加速度8. 宇宙中两个星球能够组成双星 ,它们只在相互间的万有引力作用 下, 绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动。根据宇宙大爆炸理 论,双星间的距离在持续缓慢增加 , 设双星仍做匀速圆周运动 ,则下列说 法错误的是 ( )A.双星相互间的万有引力减小B. 双星做圆周运动的角速度增大C. 双星做圆周运动的周期增大D. 双星做圆周运动的半径增大9. 地球同步卫星

6、离地心距离为 r, 运行速度为 v1, 加速度为 a1, 地球 赤道上的物体随地球自转的加速度为 a2,第一宇宙速度为 v2, 地球半径 为 R, 则以下准确的是( )A.= B.=()2C.= D.=(10. ( 水平挑战题 ) 搭载着“嫦娥二号”卫星的“长征三号丙”运载 火箭在西昌卫星发射中心点火发射 ,卫星由地面发射后 , 进入地月转移 轨道, 经多次变轨最终进入距离月球表面 100 公里、周期为 118分钟的 工作轨道,开始对月球实行探测 , 则 ( )A.卫星在轨道上的运动速度比月球的第一宇宙速度小B. 卫星在轨道上经过 P 点的速度比在轨道上经过 P 点时的速 度大C. 卫星在轨道

7、上运动周期比在轨道上短D. 卫星在轨道上的机械能比在轨道上多二、计算题 （本大题共 2小题,共 30分。要有必要的文字说明和解 题步骤, 有数值计算的要注明单位 ）11. （2020 ·南宁模拟 ）（14 分） 侦察卫星在通过地球两极上空的圆形 轨道上运动 , 它的运动轨道距离地面的高度为 h,要使卫星在一天时间内 将地面上赤道各处的情况全部都拍摄下来 （ 卫星转一圈拍摄一次 ）, 卫星 在每次通过赤道上空时 , 卫星的摄像机至少能拍摄地面上赤道圆周的弧 长是多少 ?设地球的半径为 R,地面处的重力加速度为 g, 地球自转周期 为 T。12. （2020 ·桂林模拟 ）（1

8、6 分）我国已启动“嫦娥工程” , 并于 2007 年 10 月 24 日和 2020 年 10 月 1 日分别将“嫦娥一号”和“嫦娥二号” 成功发射, “嫦娥三号”亦有望在 2020年落月探测 90天, 并已给落月 点起了一个富有诗意的名字“广寒宫”。（1）若已知地球半径为 R,地球表面的重力加速度为 g, 月球绕地球 运动的周期为 T,月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动 , 请求出月球 绕地球运动的轨道半径 r 。（2）若宇航员随登月飞船登陆月球后 , 在月球表面某处以速度 v0 竖 直向上抛出一个小球 , 经过时间 t, 小球落回抛出点。已知月球半径为 r 月, 引力常量为 G,请求出

9、月球的质量 M月。答案解析1. 【解析】选 B。由 G=mr 2=m=mr=ma得, v=, =,T=2 ,a=, 因为 r 天r 神,所以 v天 T神,a 天 月,选项 B准确;由 G=m得 T=2,故 r 卫星 v月,选项 A准确;由 G=ma得 a=可知 a卫星a月,选 项 C 准确。7. 【解析】选 D。“天宫一号”飞行器和同步卫星绕地球做匀速圆 周运动的向心力由万有引力提供 , 由牛顿第二定律得 G=m解, 得 r=, 因为“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的速度大于地球同步卫星的环绕 速度, 故“天宫一号”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径 , 选项 A错 误; 由 G=mr=m2r=

10、man 得 T=2, =,an=, 故轨道半径越大 , 周期越长、角速度越小、向心加速 度越小, 选项 B、C错误,D 准确。8. 【解析】选 B。由 m1r12=m2r22及 r1+r2=r 得,r1=,r2=, 可 知 D准确;F=G=m1r12=m2r22,r 增大,F 减小,A 准确;r1 增大, 减 小,B 错误; 由 T=知 T增大,C 准确。9. 【解析】选 A、D。设地球的质量为 M,同步卫星的质量为 m1,地 球赤道上的物体质量为 m2,近地卫星的质量为 m'2, 根据向心加速度和 角速度的关系有：a1=r,a2=R, 1=2 故=, 可知选项 A准确,B 错误。由万

11、有引力定律得： 对同步卫星： G=m1, 对近地卫星： G=m'2 由以上两式解得： =,可知选项 D准确,C 错误。 【总结提升】同步卫星、近地卫星和赤道上随地球自转物体的比较(1) 近地卫星是轨道半径等于地球半径的卫星 , 卫星做匀速圆周运 动的向心力由万有引力提供。同步卫星是在赤道平面内 , 定点在某一特 定高度的卫星 , 其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。在赤道上 随地球自转做匀速圆周运动的物体是地球的一个部分 , 它不是地球的卫 星 , 充当向心力的是物体所受万有引力与重力之差。(2) 近地卫星与同步卫星的共同点是卫星做匀速圆周运动的向心力 由万有引力提供 ; 同步卫星

12、与赤道上随地球自转的物体的共同点是具有 相同的角速度。当比较近地卫星和赤道上物体的运动规律时 , 往往借助 同步卫星这条纽带会使问题迎刃而解。10. 【解题指南】解答本题应注意以下三点：(1) 卫星在椭圆轨道近地点做离心运动 , 在远地点做近心运动。(2) 由开普勒定律为定值 , 确定卫星在不同轨道上运动的周期。(3) 卫星在不同轨道上运动时 , 轨道越高机械能越大。【解析】选 A、C、D。由 G=m得 v=, 故卫星在轨道上的运动速度 比月球的第一宇宙速度小 ,选项 A准确;卫星在轨道上经过 P点时做 离心运动,其速度比在轨道上经过 P点时小,选项 B错误;由开普勒定 律可知为定值 ,故卫星

13、在轨道上运动周期比在轨道上短 ,选项 C准 确;卫星在轨道上的机械能比在轨道上多 ,选项 D准确。10. 【解题指南】解答本题应注意以下三点：(1) 卫星在椭圆轨道近地点做离心运动 , 在远地点做近心运动。(2) 由开普勒定律为定值 , 确定卫星在不同轨道上运动的周期。(3) 卫星在不同轨道上运动时 , 轨道越高机械能越大。【解析】选 A、C、D。由 G=m得 v=, 故卫星在轨道上的运动速度 比月球的第一宇宙速度小 ,选项 A准确;卫星在轨道上经过 P点时做 离心运动,其速度比在轨道上经过 P点时小,选项 B错误;由开普勒定 律可知为定值 ,故卫星在轨道上运动周期比在轨道上短 ,选项 C准 确;卫星在轨道上的机械能比在轨道上多 ,选项 D准确。11. 【解析】卫星运转在地球表面 , 卫星每转一周经过赤道上空拍 摄一次,一天内地球自转一周 , 卫星每天可在赤道上空拍摄次数设为 n;G=m （3 分 ） 在地球表面： G=mg （3