2020年高考物理专题训练：万有引力与航天

2020年高考物理专题训练：万有引力与航天一.不定项选择题a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，向心加速度为a1，b处于度为8,d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，地球的半径为R。则有（ ）B.d的运动周期有可能是度为8,d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，地球的半径为R。则有（ ）B.d的运动周期有可能是20小时A.a的向心加速度等于重力加速度g2.下列描述中符合物理学史实的是（ ）A.第谷通过长期的天文观测，积累了大量的天文资料，并总结出了行星运动的三个规律B.开普勒通过“月地检验”证实了地球对物体的吸引力与天体间的吸引力遵守相同的规律C.伽利略对牛顿第一定律的建立做出了贡献D.万有引力定律和牛顿运动定律都是自然界普遍适用的规律3.2019年1月3口，“嫦娥四号”探测器自主着陆在月球背面南极一艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑内，实现人类探测器首次在月球背面软着陆。“嫦娥四号”初期绕地球做椭圆运动，经过变轨、制动后，成为一颗绕月球做圆周运动的卫星，设“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的轨道半径为r、周期为T,已知月球半径为R，不计其他天体的影响。若在距月球表面高度为h处（h«R）将一质量为m的小球以一定的初速度水平抛出，则小球落到月球表面的瞬间月球引力对小球做功的功率P为（ ）A.〃滓向 B.哼后C.'42rh D.团 J2rhRT R3T%4.某人造地球卫星发射时，先进入椭圆轨道I,在远地点A加速变轨进入圆轨道1【。己知轨道I的近地点B至地心的距离近似等于地球半径R,远地点A到地心的距离为3R,则卜列说法正确的是（A.卫星在B点的加速度是在A点加速度的3倍B.卫星在轨道II±A点的机械能大于在轨道I上B点的机械能C.卫星在轨道I上A点的机械能大于B点的机械能D.卫星在轨道II上A点的动能大于在轨道I上B点的动能5.人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）A.半径越大，速度越小，周期越小B.半径越大，速度越小，周期越大C.所有卫星的速度均是相同的，与半径无关D.所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关.嫦娥工程分为三期，简称“绕、落、回”三步走。我国发射的的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，经变轨成功落月。如图所示为其飞行轨道示意图，则下列说法正确的是A.嫦娥三号的发射速度应该大于11.2kiWsB.嫦娥三号在环月轨道1上P点的加速度等于在环月轨道2上P点的加速度C.嫦娥三号在动力下降段中一直处于完全失重状态D.嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小.如图所示，嫦娥四号着陆器携带“玉兔二号”于2019年1月3□10时26分成功完成世界首次在月球背面软着陆，嫦娥四号在地月转移轨道上被月球引力捕获后逐渐向月球靠近。在P点实施一次近月制动进入环月圆形轨道L再经过系列调控使之进人准备“落月”的椭圆轨道H,绕月运行时只考虑月球引力作用。下列关于嫦娥四号的说法中正确的是（）ifcj*巡fl\I IjpA.嫦娥四号的发射速度必须达到第二宇宙速度B.沿轨道I运行的周期小于沿轨道n运行的周期C.沿轨道I运行的机械能大于沿轨道n运行的机械能D.沿轨道I运行至p点的速度大于沿轨道n运行至p点的速度.直接观测到太阳系“老九”（行星九）有难度，但科学家可以通过计算机模拟估计出行星的位置，并提出了它的一些基本参数。，，行星九，，的轨道半径在200AU至800AU（AU是口地间距）之间，质量是地球质量的5倍至10倍。已知地球的公转周期为la,根据这些数据及牛顿力学知识可以估算（ ）“行星九”公转周期的范围“行星九”密度的范围“行星九”公转速率的范围“行星九”与地球受太阳万有引力的比值的范闱.宇宙中存在着上四颗星组成的孤立星系。如图所示，一颗母星处在正三角形的中心，三角形的顶点各有一个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尸，母星与任意一颗小星间的万有引力为9/。则（）P；\

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9 、TOC\o"1-5"\h\z/ 、/ 、/ '/O\

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， 、/ 、d- bA.每颗小星受到的万有引力为手+9FB.每颗小星受到的万有引力为（的+9）尸\/C.母星的质量是每颗小星质量的3倍 D.母星的质量是每颗小星质量的3不倍二填空题.宇宙是由大量不同层次的星系等构成的：①太阳系、②地月系、③宇宙、④银河系按尺寸从小到大的数字排列顺序为：:.G叫做引力常量，G=,它在数值上等于两个质量都是 的物体相距时的万有引力..一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面的斜坡上的P点沿水平方向以初速度%抛出一个小球，测得小球经时间/落到斜坡上另一点0,斜面的倾角为。，已知该星球半径为R,引力常量为G,该星球表面的重力加速度为:该星球的密度为：该星球的第一宇宙速度为：人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的最小周期为o.若地球的第一宇宙速度近似等于8kiWs。某人造地球卫星离地面的高度等于地球半径，则它绕地球运行的速率大约为kinso若地球表面的重力加速度为lOni/s2,该人造地球卫星绕地球运行的向心加速度 m/s20.“笔尖下发现的行星”是 o.一行星绕恒星做圆周运动。由天文观测可得，其运行周期为T,速度为v,引力常量为G,则行星运动的加速度为，恒星的质量为0三.实验题.宇航员在某星球表面以大小为2.0ni/s的初速度水平抛出一物体，并记录下物体的运动轨迹，如图所示，O点为抛出点。若该星球半径为4000km,万有引力常量G=6.67xl0FN-m，kgP,则该星球表面的重力加速度为，该星球的第一宇宙速度为o.卡文迪许设计扭秤实验测定了万有引力恒量，实验中通过万有引力使石英丝扭转的办法巧妙地测量了极小的万有引力。现有学生研究用某种材料做成的圆柱体在外力矩作用下发生扭转的规律，具体做法是：做成长为L、半径为R的圆柱体，使其下端面固定,在上端面施加一个扭转力矩M,使上端面半径转过一扭转角6,现记录实验数据如卜.：

实验次数M/xlO_2N.mL/xl0-2mR/xlO71n0111555.1225510.03210519.94210105.05310530.26315544.97420158.9（1）利用上表实验数据，可以采取法，分别研究扭转角夕与"，8与L,夕与R的关系,进而得出夕与M、L、H的关系是 （2）用上述材料做成一个长为0.4m，半径为0.002m的圆柱体，在下端面固定，上端面受到M=4x10-2N-in的扭转力矩作用卜，上端面将转过的角度是 .M（3）若定义扭转系数K=w■则K与R、L的关系是 （4）根据上述结果，为提高实验的灵敏度，卡文迪许在选取石英丝时，应选用长度 （选填“长”或“短”）一点、截面一点（选填“粗”或“细”）的石英丝。四.计算题.地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，一飞行器在近地圆轨道1上，经一系列变轨后在近月圆轨道2上运行，己知地球中心到月球中心的距离为［求：⑴飞行器在近地圆轨道1上受到地球的引力B与在近月圆轨道2上受到月球的引力B的比值；⑵O为地月连线上一点，飞行器在该点受到地球和月球的引力的合力为零，求O点到地心的距离H.尸2.假设某行星质量约为地球质量的6倍，半径约为地球半径的2倍。若某人在地球表面能举起60kg的物体，试求：（1）人在这个行星表面能举起的物体的质量为多少？（2）这个行星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的多少倍？.土星是太阳系最大的行星，也是一个气态巨行星，图示为绕土星飞行的飞行器近距离拍摄的土星表面的气体涡旋，假设飞行器绕土星做匀速圆周运动，距离土星表面高度为h。土星视为球体，已知土星质量为M,半径为R,万有引力常量为G。求：（1）土星表面的重力加速度g：（2）飞行器的运行速度v：（3）若土星的自转周期为T,求土星同步卫星距土星表面的高度H。.某航天员在一个半径为R的星球表面做了如下实验：①竖直固定测力计；将一物块直接挂在弹簧测力计挂钩上，平衡时示数为B：②取一根细线穿过光滑的细直管，将此物块拴在细线端，另端连在固定的测力计上，手握直管抡动物块，使它在水平面内做圆周运动，停止抡动细直管并保持细直管竖直，物块继续在一水平面绕圆心做周期为T的匀速圆周运动，如图所示，此时测力计的示数为电。己知细直管下端和祛码之间的细线长度为L,万有引力常量为G,求：(1)该星球表面重力加速度g的大小；(2)该星球的质量；(3)在距该星球表面h高处做匀速圆周运动卫星的线速度大小。二直管参考答案1.D2.C3.C4.B5.B6.BD7.CD8.ACD9.BC1.D2.C3.C4.B5.B6.BD7.CD8.ACD9.BC.②®④③.6.67xWHNenr/kg2lkglm12.2v0 3vntana—tana —2 t 27t