2013高考物理 模拟新题特快专递（第五期）专题五、万有引力定律与航天

PAGEPAGE142013高考模拟新题特快专递第五期专题五、万有引力定律与航天1．（2013四川绵阳二诊）一个物体静止在质量均匀的球形星球表面的赤道上。已知万有引力常量为Ｇ，星球密度为ρ，若由于星球自转使物体对星球表面的压力恰好为零，则星球自转的角速度为A．B．C．D．答案：A解析：由G=mRω2,M=ρV,，V=4πR3/3，联立解得ω=，选项A正确。2．（2013年广东省清远市质检）我国航天局预计2013年向火星发射第一颗“火星探测器”，如图所示，假设“火星探测器”贴近火星表面做匀速圆周运动，测得其周期为T．假设“火星探测器”在火星上着陆后，自动机器人用测力计测得质量为m的仪器重力为P．已知引力常量为G，由以上数据可以求得A．火星的自转周期B．火星探测器的质量C．火星的密度D．火星表面的重力加速度答案：CD解析：由G=mR()2可得火星的密度；由用测力计测得质量为m的仪器重力为P可以求得火星表面的重力加速度g=P/m，选项D正确。MNPv2v3v13、（2013杭州名校质检）我国发射“神舟”六号飞船时，先将飞船发送到一个椭圆轨道上，其近地点M距地面200km，远地点N距地面340km。进入该轨道正常运行时，通过M、N点时的速率分别是vMNPv2v3v1A．v1>v3>v2，a1>a3>a2B．v1>v2>v3，a1>a2=a3C．v1>v3>v2，a1>a2=a3D.v1>v2=v3，a1>a2>a3答案：C解析：飞船在M点速率大于N点速率，P点速率大于N点速率，P点速率小于M点速率，所以v1>v3>v2。N点、P点加速度大小相等，M点加速度最大，即a1>a2=a3。选项C正确。4．（2013年浙江省宁波市期末）若用假想的引力场线描绘质量相等的两星球之间的引力场分布，使其它星球在该引力场中任意一点所受引力的方向沿该点引力场线的切线上．指向箭头方向。则描述该引力场的引力场线分布图是答案：B解析：其它星球在该引力场中任意一点必定受到两星球的万有引力，描述该引力场的引力场线分布图是图B。5.（2013江苏省连云港市期末）2012年6月18日，神舟九号飞船经过5次变轨追天宫一号。如果神舟九号飞船的五次变轨简化为如图所示的二次变轨；由轨道Ⅰ变至轨道Ⅱ，再变至轨道Ⅲ。下列关于神舟九号飞船的描述正确的是A．沿轨道Ⅱ的运动周期比沿轨道Ⅰ的运动周期短B．沿轨道Ⅱ从P向Q的运动过程中速度逐渐变小C．沿轨道Ⅲ的运动的机械能比沿轨道Ⅰ运动的机械能大D．沿轨道Ⅲ的运动的加速度比沿轨道Ⅰ运动的加速度大答案：BC解析：由于轨道II的半长轴大于轨道I，根据开普勒定律，沿轨道Ⅱ的运动周期比沿轨道Ⅰ的运动周期长，选项A错误；沿轨道Ⅱ从P向Q的运动过程中引力势能逐渐增大，动能逐渐减小，速度逐渐变小，选项B正确；沿轨道Ⅲ的运动的机械能比沿轨道Ⅰ运动的机械能大，选项C正确。沿轨道Ⅲ的运动的加速度比沿轨道Ⅰ运动的加速度小，选项D错误。6．（2013深圳市南山区期末）如图，我国发射的“嫦娥二号”运行在距月球表面100km的圆形轨道上，到Ａ点时调整成沿椭圆轨道运行，至距月球表面15km的Ｂ点作近月拍摄，以下判断正确的是Ａ．从Ａ点向Ｂ点运行的过程中，“嫦娥二号”受到月球的万有引力增大Ｂ．从Ａ点向Ｂ点运行的过程中，月球对“嫦娥二号”的万有引力做负功Ｃ．“嫦娥二号”在Ａ点比在Ｂ点的速度小Ｄ．“嫦娥二号”在Ａ点比在Ｂ点的速度大答案：AC解析：从Ａ点向Ｂ点运行的过程中，“嫦娥二号”受到月球的万有引力增大，月球对“嫦娥二号”的万有引力做正功，选项A正确B错误；根据引力势能和动能之和保持不变，“嫦娥二号”在Ａ点的引力势能大，动能小，“嫦娥二号”在Ａ点比在Ｂ点的速度小，选项C正确D错误。7.（2013广东省江门市期末）某卫星在月球上空绕月球做匀速圆周运动,若已知该卫星绕月球的周期和轨道半径,则由已知物理量可以求出A.月球的密度B.月球的质量C.月球对卫星的引力D.卫星的向心加速度答案：BD解析：由已知物理量可以求出月球的质量和卫星的向心加速度，选项BD正确。8．（2013北京市东城区联考）一行星绕恒星做圆周运动，由天文观测可得，其运动周期为T，速度为v，引力常量为G，则下列说法错误的是 A．恒星的质量为 B．恒星的质量为 C．行星运动的轨道半径为 D．行星运动的加速度为【答案】B【解析】根据圆周运动知识，由V=得到行星运动的轨道半径为r=

①，选项C正确，根据万有引力提供向心力，列出等式：G=mr

②，由①②得M=，故选项A正确B错误。据a=③行星运动的加速度为a==ωv=，选项D正确。9．（2013广西四市联考模拟）2008年9月25日，我国利用“神舟七号”飞船将航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏成功送入太空，9月26日4时04分，“神舟七号”飞船成功变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h（约340km）的圆形轨道。已知飞船的质量为m，地球半径为R，地面处的重力加速度为g，地球自转的角速度为ω，则下列说法正确的是 A．飞船在圆轨道上运动时的动能Ek满足 B．飞船做匀速圆周运动时，运行速度小于7．9km/s C．飞船在圆轨道上运动时，航天员将不受重力作用 D．飞船由椭圆轨道变为圆形轨道时，需要在椭圆的远地点处使飞船减速答案：.AB[解析]飞船由椭圆轨道变为圆形轨道需要在远地点加速，选项D错；飞船在绕地球做匀速圆周运动时的速度最大值为7.9km/s，轨道越高速度越小，选项B正确；航天员在飞船中处于完全失重状态，受到的万有引力即为所受重力，完全失重状态并不是重力为零，选项C错；飞船的运动周期小于地球的自转周期，故飞船的角速度大于地球自转的角速度ω，飞船的线速度v>ω(R＋h)，飞船的向心加速度a小于地球表面的重力加速度g，根据向心加速度公式a＝eq\f(v2,R)可知飞船的线速度v2<g(R＋h)，故飞船在圆轨道上运动的动能满足：eq\f(1,2)m(R＋h)2ω2<Ek<eq\f(1,2)mg(R＋h)，选项A正确．10.(2013云南省玉溪质检)月球与地球质量之比约为1:80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕地月连线上某点O做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕O点运动的线速度大小之比约为（）A．1:6400B.1:80C.80:1D.6400:1【答案】C【解析】月球和地球绕O做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，则地球和月球的向心力相等．且月球和地球和O始终共线，说明月球和地球有相同的角速度和周期．因此有mω2r=Mω2R,又由于v=ωr，所以，即线速度和质量成反比；故选C．11.(2013云南省玉溪质检)质量为的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动．已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的()A．线速度 B．角速度C．运行周期D．向心加速度【答案】AC【解析】根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力和万有引力等于重力得出：G=m⇒v=,故A正确；mg=mω2R⇒ω=，故B错误；mg=mR⇒T=2π,故C正确；G=ma⇒a=G，故D错误．故选AC．12．（2013山东省烟台市期末）北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS)，建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星．对于其中的5颗同步卫星，下列说法中正确的是A．它们运行的线速度大于7.9km/sB．它们运行的周期大于地球自转的周期C．它们一定位于空间同一轨道上D．它们运行时的向心加速度一定相同答案：C解析：对于其中的5颗同步卫星，它们运行的线速度小于7.9km/s，它们运行的周期小于地球自转的周期，它们一定位于空间赤道上方同一轨道上，它们运行时的向心加速度大小一定相同，方向不同，选项ABD错误C正确。13、（2013杭州名校质检）如图所示，发射远程弹道导弹，弹头脱离运载火箭后，在地球引力作用下，沿椭圆轨道飞行，击中地面目标B。C为椭圆轨道的远地点，距地面高度为h。已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G。关于弹头在C点处的速度v和加速度a，下列结论正确的是（）A．，B．，C．，D．，答案：B解析：若弹头在半径为R+h的圆轨道上围绕地球做匀速圆周运动，弹头在C点处的速度。弹头做椭圆轨道运动到远地点，弹头在C点处的速度。由万有引力定律和牛顿第二定律，弹头在C点的加速度，选项B正确。14．（2013福建省南安一中质检）一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v，假设宇航员站在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，弹簧测力计的示数为N。已知引力常量为G，则这颗行星的质量为A．eq\f(mv4,GN)B．eq\f(mv2,GN)C．eq\f(Nv2,Gm)D．eq\f(Nv4,Gm)答案：A解析：宇航员站在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，弹簧测力计的示数为N，行星表面的重力加速度为g=N/m。由mg=GMm/R2，GMm/R2=mv2/R，解得M=eq\f(mv4,GN)，选项A正确。15．（2013广东省珠海市期末）2012年6月18日，神舟九号飞船与天宫一号交会对接。若飞船与天宫一号都在各自的轨道做匀速圆周运动，下列说法正确的是（引力常量G已知）A．由飞船飞行的周期和轨道半径可以求出地球的质量B．漂浮在飞船返回舱内的宇航员处于平衡状态C．若飞船的轨道半径比天宫一号大，飞船的周期也比天宫一号大D．只要知道飞船飞行的周期，就可以求出飞船离地面的高度答案：AC解析：由飞船飞行的周期和轨道半径可以求出地球的质量，选项A正确；漂浮在飞船返回舱内的宇航员处于完全失重状态，选项B错误；若飞船的轨道半径比天宫一号大，飞船的周期也比天宫一号大，选项C正确；只要知道飞船飞行的周期和地球质量、半径，就可以求出飞船离地面的高度，选项D错误。16．（2013广州市天河区模拟）“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现A、B两天体各有一颗靠近表面飞行的卫星，并测得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是A．两颗卫星的线速度大小一定相等B．两颗卫星的角速度一定相等C．天体A、B表面的重力加速度与它们的半径成正比D．天体A、B的质量一定相等答案：BC解析：根据测得两颗卫星的周期相等，可得两颗卫星的角速度一定相等，由于A、B两天体半径不一定相等，两颗卫星的线速度大小不一定相等，所以选项A错误B正确。由g=GM/R2，M=ρV，V=πR3，解得g=GρπR，天体A、B表面的重力加速度与它们的半径成正比，选项C正确；天体A、B的质量不一定相等，选项D错误。17．（2013山东省临沂市质检）2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”交会对接．变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，对应的角速度和向心加速度分别为ω1、ω2和a1、a2，则有 A． B． C．变轨后的“天宫一号”比变轨前动能减小了，机械能增加了 D．在正常运行的“天宫一号”内，体重计、弹簧测力计、天平都不能使用了【答案】BC【解析】天宫一号绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设天宫一号的质量为m、轨道半径为R、地球质量为M，有G=m=mω2R=m（）2R=ma解得v=①，T=②，a=③,变轨后天宫一号的轨道半径增大，由①式知动能减小，由于此过程外力对天宫一号做正功，所以其机械能增加了，C对。由③式知B对。由②式结合知A错误。在正常运行的“天宫一号”内，物体处于完全失重状态，与重力有关的实验不能进行，D项里的弹簧测力计可以使用，选项D错。18．（2013贵州六校联考）2012年6月18日，“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现自动交会对接。设地球半径为R，地面重力加速度为g。对接成功后“神州九号”和“天宫一号”一起绕地球运行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面高度约为，运行周期为T，则A．对接成功后，“神舟九号”飞船里的宇航员受到的重力为零B．对接成功后，“神舟九号”飞船的加速度为gC．对接成功后，“神舟九号”飞船的线速度为D．地球质量为3R3【答案】CD【解析】设地球的质量为M，对接成功后“神州九号”和“天宫一号”的质量为m,根据万有引力提供向心力，有=ma，又，h=,解得M=3R3,a=g,故选项B错误D正确；对接成功后，“神舟九号”飞船里的宇航员处于失重状态，但仍受到重力，选项A错误；对接成功后，“神舟九号”飞船的线速度=，选项C正确。19.（2013安徽省黄山市联考）在海洋资源、环境、减灾和科学研究等方面，海洋卫星发挥了不可替代的重要作用。目前世界各国的海洋卫星和以海洋观测为主的在轨卫星已有30多颗。我国分别于2002年5月，2007年4月，2011年8月成功发射海洋一号A、海洋一号B、海洋二号三颗卫星海洋。三颗海洋卫星都在圆轨道运行。两颗海洋一号卫星运行周期约100.8分钟，海洋二号卫星周期为104.46分钟。由上述信息可以断定A．海洋一号卫星的运行轨道比海洋二号离地更高B．海洋一号卫星比海洋二号运行更慢C．三颗海洋卫星的运行速度都大于同步卫星的运行速度D．三颗海洋卫星的运行高度可能超过同步卫星答案：C解析：由于海洋二号卫星周期大于海洋一号卫星周期，由开普勒定律可知，海洋二号卫星周期轨道半径大于海洋一号卫星，海洋一号卫星的运行轨道比海洋二号离地更低，选项A错误。．海洋一号卫星比海洋二号运行更快，选项B错误。三颗海洋卫星的运行速度都大于同步卫星的运行速度，三颗海洋卫星的运行高度都低于同步卫星，选项C正确D错误。20．（2013福建省龙岩市质检）我国研制并成功发射的“嫦娥二号”探测卫星，在距月球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，运行的周期为T。若以R表示月球的半径，则A、卫星运行时的线速度为B、卫星运行时的向心加速度为C、月球的第一宇宙速度为D、物体在月球表面自由下落的加速度为答案：C解析：卫星运行时的线速度为v=(R+h),选项A错误；卫星运行时的向心加速度为(R+h)，选项B错误。由G=m(R+h)解得GM=(R+h)3，物体在月球表面自由下落的加速度为g=GM/R2=，选项D错误。月球的第一宇宙速度为v1==，选项C正确。21．（2013山东省邹城市联考）2011年9月29日，“天宫一号”顺利升空，11月1日，“神舟八号”随后飞上太空，11月3日凌晨“神八”与离地高度343km轨道上的“天宫一号”对接形成组合体，中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功，为建立太空实验室——空间站迈出了关键一步。设对接后的组合体在轨道上做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是 A．对接前，“神舟八号”欲追上“天宫一号”，可以在同一轨道上点火加速 B．对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度 C．对接后，“天宫一号”的加速度小于地球同步卫星的加速度 D．因受力平衡而在其中悬浮或静止【答案】B【解析】若“神舟八号”与“天宫一号”在同一轨道上点火加速，则“神舟八号”将脱离原轨道进入更高的轨道，不可能追上“天宫一号”完成对接，A错误；第一宇宙速度是卫星在地球表面的运行速度，“天宫一号”离地高度343km，其运行速度小于第一宇宙速度，B正确；离地越高，卫星受到的万有引力越小，加速度越小，故对接后，“天宫一号”的加速度大于地球同步卫星的加速度，C错误；对接后，在“天宫一号”内工作的宇航员由于惯性，将随天宫一号一起绕地球做匀速圆周运动，D错误。22．（2013山东省临沂市质检）最近我国连续发射了多颗“北斗一号”导航定位卫星，预示着我国通讯技术的不断提高。该卫星处于地球的同步轨道，假设其离地高度为h，地球半径为R，地面附近重力加速度为g，则有 A．该卫星运行周期为24h B．该卫星所在处的重力加速度是 C．该卫星周期与近地卫星周期之比是 D．该卫星运动动能是【答案】ABD【解析】由于该卫星处于地球