(物理)高考物理万有引力与航天专题训练答案含解析

(物理)高考物理万有引力与航天专题训练答案含分析(物理)高考物理万有引力与航天专题训练答案含分析8/8(物理)高考物理万有引力与航天专题训练答案含分析（物理）高考物理万有引力与航天专题训练答案含分析一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1．某星球半径为R6106m，假定该星球表面上有一倾角为30的固定斜面体，一质量为m1kg的小物块在力F作用下从静止开始沿斜面向上运动，力F向来与斜面平行，如图甲所示．已知小物块和斜面间的动摩擦因数3，力F随位移x变化的规律3如图乙所示（取沿斜面向上为正方向）．已知小物块运动12m时速度恰巧为零，万有引力常量1011N?m2/kg2，求（计算结果均保存一位有效数字）（1）该星球表面上的重力加快度g的大小；（2）该星球的均匀密度．【答案】g6m/s2，【分析】【分析】【详解】（1）对物块受力分析以以下图；假定该星球表面的重力加快度为g，依据动能定理，小物块在力F1作用过程中有：F1s1fs1mgs1sin1mv202NmgcosfN小物块在力F2作用过程中有：F2s2fs2mgs2sin01mv22由题图可知：F115N，s16?m；F23?N，s26?m整理能够获得：(2)依据万有引力等于重力：，则：，，代入数据得2．“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心发射升空，正确进入预约轨道．随后，“嫦娥一号”经过变轨和制动成功进入环月轨道．以以下图，暗影部分表示月球，假想飞船在圆形轨道Ⅰ上作匀速圆周运动，在圆轨道Ⅰ上遨游n圈所用时间为t，抵达A点时经过暂短的点火变速，进入椭圆轨道Ⅱ，在抵达轨道Ⅱ近月点B点时再次点火变速，进入近月圆形轨道Ⅲ，今后飞船在轨道Ⅲ上绕月球作匀速圆周运动，在圆轨道Ⅲ上遨游n圈所用时间为．不考虑其余星体对飞船的影响，求：1）月球的均匀密度是多少？2）假如在Ⅰ、Ⅲ轨道上有两只飞船，它们绕月球遨游方向同样，某时辰两飞船相距近来（两飞船在月球球心的同侧，且两飞船与月球球心在同向来线上），则经过多长时间，他们又会相距近来？1）192n2mt1，2，3【答案】（；（2）t）（mGt27n【分析】试题分析：（1）在圆轨道Ⅲ上的周期：T3t，由万有引力供给向心力有：8nGMm2m2RR2T又：M4R3，联立得：3192n2．3GT32Gt2（2）设飞船在轨道I上的角速度为1、在轨道III上的角速度为23，有：1T12t时间相距近来，有：3t﹣1t2m因此有：因此3设飞飞船再经过T3tmtm，，）．（7n123考点：人造卫星的加快度、周期和轨道的关系【名师点睛】此题主要察看万有引力定律的应用，开普勒定律的应用．同时依据万有引力供给向心力列式计算．3．我国首个月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实行，大概用十年左右时间达成，这极大地提升了同学们对月球的关注程度．以下是某同学就相关月球的知识设计的两个问题，请你解答：（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加快度为g，月球绕地球运动的周期为T，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动．试求出月球绕地球运动的轨道半径．（2）若某位宇航员随登月飞船登岸月球后，在月球某水平表面上方h高处以速度v0水平抛出一个小球，小球落回到月球表面的水平距离为s．已知月球半径为R月，万有引力常量为G．试求出月球的质量M月．【答案】(1)r3gR2T22R月2h0242(2)M月=Gs2【分析】此题察看天体运动，万有引力公式的应用，依据自由落体求出月球表面重力加快度再由黄金代换式求解4．宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球．经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地址之间的距离为L．若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地址之间的距离为3L．已知两落地址在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常量为G，求该星球的质量M．【答案】23LR2M3Gt2【分析】【详解】两次平抛运动，竖直方向h1gt2，水平方向xv0t，依据勾股定理可得：2L2h2(v0t)2，抛出速度变成2倍：(3L)2h2(2v0t)2，联立解得：h1L，3g2L，在星球表面：GMmmg，解得：M2LR23t2R23t2G5．在月球表面上沿竖直方向以初速度已知该月球半径为R，万有引力常量为

v0抛出一个小球，测得小球经时间G，月球质量散布均匀。求：

t落回抛出点，(1)月球的密度；(2)月球的第一宇宙速度。3v02v0R【答案】（1）（2）v2RGtt【分析】【详解】(1)依据竖直上抛运动的特色可知：v010gt2因此：g=2v0t设月球的半径为R,月球的质量为M,则：GMmmgR2体积与质量的关系：MV4R3·3联立得：3v0RGt2）由万有引力供给向心力得2GMmmvR2R2v0R解得;vt综上所述此题答案是：（1）3v02v0R2RGt（2）vt【点睛】会利用万有引力定律供给向心力争中心天体的密度，并知道第一宇宙速度等于vgR。6．我国的火星探测器计划于2020年前后发射，进行对火星的科学研究．假定探测器到了火星上空，绕火星做匀速圆周运动，并测出探测器距火星表面的距离为h，以及其绕行周期T和绕行速率V，不计其余天体对探测器的影响，引力常量为G，求：(1)火星的质量M．(2)若hTVg火大小．，求火星表面的重力加快度4【答案】（1）MTV3（2）g火=8V2GT【分析】(1)设探测器绕行的半径为2rTr，则：V得：rTV2设探测器的质量为m，由万有引力供给向心力得：GMmmV2r2r得：MTV32G(2)设火星半径为R，则有rRhTVTV又h得：R44火星表面依据黄金代换公式有：g火=GMR28V得：g火=【点睛】（1）依据周期与线速度的关系求出半径，再依据万有引力供给向心力争解火星质量；（2）依据黄金代换公式能够求出．7．利用万有引力定律能够丈量天体的质量．1）测地球的质量英国物理学家卡文迪许，在实验室里奇妙地利用扭秤装置，比较精准地丈量出了引力常量的数值，他把自己的实验说成是“称量地球的质量”．已知地球表面重力加快度为g，地球半径为R，引力常量为G．若忽视地球自转的影响，求地球的质量．（2）测“双星系统”的总质量所谓“双星系统”，是指在互相间引力的作用下，绕连线上某点O做匀速圆周运动的两个星球A和B，以以下图．已知A、B间距离为L，A、B绕O点运动的周期均为T，引力常量为G，求A、B的总质量．（3）测月球的质量若忽视其余星球的影响，能够将月球和地球看作“双星系统”．已知月球的公转周期为T1，月球、地球球心间的距离为L1．你还能够利用（1）、（2）中供给的信息，求月球的质量．【答案】（1）gR2；（2）42L3；（3）42L13gR2．GGT2GT12G【分析】【详解】（1）设地球的质量为M，地球表面某物体质量为m，忽视地球自转的影响，则有GMmmg解得：M=gR2；R2G（2）设A的质量为M1，A到O的距离为r1，设B的质量为M2，B到O的距离为r2，依据万有引力供给向心力公式得：M1M222GL2M1(T)r1，GM1M2M2(2)2r2，L2T又由于L=r1+r2解得：M1M242L3；GT2（3）设月球质量为M3，由（2）可知，M342L13MGT122由（1）可知，M=gRG42L31gR2解得：M3GT12G8．“天宫一号”是我国自主研发的目标遨游器，是中国空间实验室的雏形，2017年6月，“神舟十号”与“太空一号”成功对接．现已知“太空一号”遨游器在轨运转周期为To，运转速度为v0，地球半径为R，引力常量为G.假定“天宫一号”围绕地球做匀速圖周运动，求：1“天宫号”的轨道高度h．地球的质量M．v0T0Rv03T0【答案】(1)h(2)M22G【分析】【详解】设“天宫一号”的轨道半径为r，则有：2rhrRv0“天宫一号”的轨道高度为：T0即为：hv0T0R2(2)对“天宫一号”有：GMmm42rr22T0因此有：Mv03T02G【点睛】万有引力应用问题主要从以下两点下手：一是星表面重力与万有引力相等，二是万有引力供给圆周运动向心力．9．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）木星表面的重力加快度g0．【答案】（1）42r3(2)42r3GT2T2R2【分析】(1)由万有引力供给向心力GMmm(2)2rr2T可得木星质量为M42r3GT2(2)由木星表面万有引力等于重力Mmmg0：GR2木星的表面的重力加快度g042r3T2R2【点睛】万有引力问题的运动，一般经过万有引力做向心力获得半径和周期、速度、角速度的关系，今后经过比较半径来求解．10．双星系一致般都远离其余天体，由两颗距离较近的星体构成，在它们之间万有引力的互相作用下，绕中心连线上的某点做周期同样的匀速圆周运动。如地月系统，忽视其余星体的影响和月球的自转，把月球绕地球的转动近似看做双星系统。已知月球和地球之间的距离为r，运转周期为T，引力常量为G，求地球和月球的质量之和。23【答案