高考物理一轮总复习课时冲关十五链接高考4圆周运动的临界问题含解析新人教版

TTGTTTGT第4万引与天[A级基础练1．下列说法正确的是()A．海王星是人们直接应用万有力定律计算出轨道而发现的B．天王星是人们依据万有引力律计算出轨道而发现的C．海王星是人们经过长期的太观测而发现的D．天王星的运行轨道与由万有力定律计算的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此人们发现了海王星解析D[由行星的发现历史可知王星并不是根据万有引力定律计算出轨道而发现的海星不是通过观测发现也不是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差然后运用万有引力定律计算出“新”星的轨道，从而发现了海王星，选项D正确．2．关于地球同步卫星，下列说中正确的()A．卫星的轨道半径可以不同B．卫星的速率可以不同C．卫星的质量可以不同D．卫星的周期可以不同解析C[地球同步卫星的运行与地球自转同步同卫星的周期与地球自转周期相GMm4π同，故选项D错误；由＝＝r可，同步卫星的线速度大小相同，半径相同，但r质量不一定相同，故选项A、误，正]3．近年来，人类发射的多枚火探测器已经相继在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究为我们将来登上火开发和利用火星资源奠定了坚定的基础果星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动测该圆周运动的周期为T火星的平均密度ρ的表达式为某个常数()A．＝kTC．＝kT

kB．＝kD．＝解析：D[火探测器环绕火星“近地”匀速圆周运动时，3πR·，得ρ＝＝，故选项正确]

GMm44＝m，又M＝R34．(2018·江苏卷我高分系卫星的高分辨对地观察能力不断提高．今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705km已行的“高分四号”轨道高度约为360001

RRGMR2m16ρRRRGMR2m16ρRkm它都绕地球做圆周运动与“高分四号”相比下列物理量中“高分五号”较小的是()A．周期C．线速度

B．角速度D．向心加速度解析：[设地球质量为M卫星质量为m，轨道半径为，卫星绕地球做匀速圆周运Mm2v动，万有引力提供向心力，即G＝，合v＝ωR，＝，＝，解得＝

GM，ω＝

GM，＝R

4R1，＝，可知∝ω∝R

1R

1，∝Ra∝，题知R＞R

，结合上面式子得v＞ω＞ω，T＜，故BD三项错A项正确．5．某同学学习了天体运动的知后，假想宇宙中存在着由四颗星组成的孤立星系．如图所示颗星处在正三角形中心角形的顶点各有一颗质量相等的小星围绕母星做圆周运动．如果两颗小星间的万有引力为F母星与任意一颗小星间的万有引力为9.则()A．每颗小星受到的万有引力为(3＋9)3B．每颗小星受到的万有引力＋C．母星的质量是每颗小星质量2D．母星的质量是每颗小星质量33倍解析：[每颗小星受到的万有引力的合力为9＋cos30°＝(3＋9)，选项mm确，B错．由F＝和9F＝LL30°

M得＝，项C、错误．]6．有一星球的密度跟地球密度同，但它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4倍则该星球的质量是地质量(忽略其自转影)()A.

14

B．4倍C．16倍

D．64倍

GMm39解析D[天体表面的重力mg＝又知ρ＝所以M＝故＝4＝，选项D正．7．(2019·日照模)2017年6月15日中国空间科学卫星“慧眼”被成功送入轨道，卫星轨道所处的空间存在极其稀薄的空气慧”是我国首颗大型X射天文卫星意2

rrTTrrTT味着我国在X射空间观测方面具有国际先进的暗弱变源巡天能力的多波段快速光观测能力等．下列关于“慧眼”卫星的说法正确的()A．如果不加干预，“慧眼”卫的动能可能会缓慢减小B．如果不加干预，“慧眼”卫的轨道高度可能会缓慢降低C．“慧眼”卫星在轨道上处于重状态，所以不受地球的引力作用D．由于技术的进步，“慧眼”星在轨道上运行的线速度可能会大于第一宇宙速度解析B[卫星轨道所处的空间在极其稀薄的空气果不加干预卫的机械能减Mmv小，卫星的轨道高度会缓慢降低，据G＝可得＝r

GM，卫星的轨道高度降低，卫星的线速度增大，卫星的动能增大，故A错B确；卫星在轨道上，受到的地球引力产生Mmv向心加速度，处于失重状态，故误；据＝m可＝r线速度小于第一宇宙速度，故D错误]

GM，卫星在轨道上运行的8天卷(多选)年月日成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一过测可以得到卫星绕地运动的周期已地球的半径和地球表面处的重力加速度若卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动不考虑地球自转的影响根据以上数据可以计算出卫星()A．密度C．离地高度

B．向心力的大小D．线速度的大小解析[设卫星离地面的高度h

Mm＋

＝

GMm(hmg＝，得h＝

3

GMT4

－＝

3

2－，又＝(＋h)，可见C、项正确．为卫星的质量4T未知，故无法算出卫星向心力的大小和卫星的密度，故AB错误．9．(2019·沧州模)如图所示在年出版的《自然哲学的数学原理》一书中，牛顿设想，抛出速度很大时，物体就不会落回地面．已知地球半径为，球绕地球公转的轨道半径为n，周期为T，不计气阻力，为实现牛顿设想，抛出速度至少()A.C.

2T2nT

2B.2D.解析：[根据万有引力提供向心力，3

Lm7Lm7即

GMm4r＝，＝n，r在地球表面附近，万有引力等于重力得：Mm2πnRG＝，立解得，＝.]RT10洛模)使物体脱星球的引力束缚再绕星球运行从球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v与一宇宙速度v的关系是1＝2已知某星球的半径为r它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的.不计其6他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度A.

16

gr

B.

13

grC.

12

gr

D.Mm解析：[由＝＝，立解得星球的第一宇宙速v＝rr6

16

gr，星球的第二宇宙速度＝2＝2

16

gr＝

1gr，选项B正．311．(多选)冥王星与其附近的星卡戎可视为双星系统，质量比约为7∶1，同时绕它们连线上某点做速圆周运动．由此可知卡戎绕O点运的A．角速度约为冥王星的7倍1B．向心力大小约为冥王星的7C．轨道半径约为冥王星的7倍D．周期与冥王星周期相同解析：[双星的角速度相等周期相等，故错误D正确；双星做圆周运动，向mmm1心力大小相等，根据＝＝ω，解得＝＝，轨道半径约为冥王星的7倍故B错，正．12某造地球卫星在离地面高为轨道上飞行其运动视为匀速圆周运动知地球质量为M，地半径为，球表面的重力加速度为g引力常量为G.则卫星()A．线速度v

gRhB．角速度ω＝

GM＋

4

＋rBB＋rBBC．运行周期T＝πgRD．向心加速度a＝R＋h

RGM解析：B[根万有引力提供卫星做圆周运动的向心力

GMmv＝m，r＝R＋h，得v＝rGMGMm，又因为万有引力等于重力＝mg得＝，所以v＝R＋

gR

，故A错；根v据＝，＝

GM＋

2，故正；根据T＝，得＝πω

R＋GM

，故CGMm错误；根据万有引力提供向心力，＝，所以＝rR＋

＝

＋

，故D错．[B级能力练13(多选)如图所示，两星球相为，质量比为m∶＝1∶，两星球半径远小于.B从星球AA、连向B以某一初速度发射一探测器．只考虑星球A、对探测器的作用，下列说法正确的()A．探测器的速度一直减小LB．探测器在距星球A为处加速度为零4C．若探测器能到达星球，其速度可能恰好为零D．若探测器能到达星球，其速度一定大于发射时的初速度解析：[探测器从A向B运动，所受的万有引力的合力先向左再向右，则探器的mm速度先减小后增大，故选项A错；当探测器所受合力为零时，加速度为零，则有＝rmmG，为m∶＝∶9，r∶＝∶，知探测器距离星球A的距离为＝，故项Br4正确探器到达星球B的程由于B的质量大于A的质量从到B有引力的总功为正功，则动能增加，所以探测器到达星球的度一定大于发射时的速度，故C错，正确．14．(2019·贵阳模)(多选)宇空间有一种由三颗星体C组成三星体系它们分别位于等边三角形ABC的三个顶点上一固定且共同的圆心O匀速圆周运动道如图中实线所示，其轨道半径＜＜r.忽略其他星体对它们的作用，可知这颗星体C()A．线速度大小关系是＜＜BC5

RRB．加速度大小关系是＞＞BCC．质量大小关系是mm＞BD．所受万有引力合力的大小关是F＝＝C解析AC[三星体系中三颗星角速度ω相轨半径＜＜由＝r可Cv＜v＜，a＝B

可知＜＜，故正确B误；设等边三角形的边长为a，mmm由题意可知三颗星受到万有引力的合力指向圆心，有G＞，＞，理可知m＞aABm所以m＞，C正；根据两个分力的角度一定时，两个力的大小越大，合力越C大可知，＞＞，错．C15多)宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统常可忽略其他星体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为，半径均为，四颗星稳定分布在边长为a的方的四个顶点上．已知引力常量为G关于四星系统，下列说法正确的()A．四颗星围绕正方形对角线的点做匀速圆周运动aB．四颗星的轨道半径均为2GmC．四