2022届高考物理第一轮复习方略44万有引力与航天课时提能演练（含解析）新人教版

《全程复习》2022届高考物理全程复习方略（人教版-第一轮）课时提能操练（含详尽解析）万有引力与航天40分钟100分一、选择题此题共8小题，每题9分，起码一个答案正确，选不全得5分，共72分、B绕地球做圆周运动，周期之比为TA∶TB＝1∶8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为A．RA∶RB＝4∶1，vA∶vB＝1∶2B．RA∶RB＝4∶1，vA∶vB＝2∶1C．RA∶RB＝1∶4，vA∶vB＝1∶2D．RA∶RB＝1∶4，vA∶vB＝2∶122022·杭州模拟人类正在有计划地探索地球外其他星球，若宇宙空间某处有质量平均散布的实心球形天体，则下列相关推断正确的选项是引力常量G已知若宇航员测出宇宙飞船贴着天体表面做匀速圆周运动的周期，则可推知天体的密度只需测出宇宙飞船绕天体做匀速圆周运动的半径和周期，便可推知该天体的密度，且已知该天体自转周期为T，则可推知天体的密度D若测出该天体表面的重力加快度和该天体的第一宇宙速度，则能够推知该天体的密度3继2022年10月成功发射“嫦娥二号”，我国又于2022年9月发射“天宫一号”目标飞翔器，2022年11月发射“神舟八号”飞船并与“天宫一号”成功实现对接，今后将要有航天员在轨进行科研，这在我国航天史上拥有划时代意义“天宫一号”A和“神舟八号”B绕地球做匀速圆周运动的轨迹如下图，虚线为各自的轨道由此可知A“天宫一号”的线速度大于“神舟八号”的线速度B“天宫一号”的周期小于“神舟八号”的周期C“天宫一号”的向心加快度大于“神舟八号”的向心加快度D“神舟八号”经过一次点火加快后能够与“天宫一号”实现对接42022·广东高考已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G，相关同步卫星，下列表述正确的选项是GMT2A卫星距地面的高度为3

42卫星的运行速度小于第一宇宙速度C卫星运行时受到的向心力大小为MmGR2D卫星运行的向心加快度小于地球表面的重力加快度5如下图，在同一轨道平面上的三个人造地球卫星A、B、C在某一时刻恰幸亏同一直线上，下列说法正确的有A根据v＝gr，可知vA＜vB＜vCB根据万有引力定律，FA＞FB＞FCaB＞aCD运动一周后，C先回到原地址2，设在卫星1、卫星2各自所在的高度上的重力加快度大小分别为g1、g2，则Ag1(T1)34Bg1(T2)34g2T2g2T1Cg1(T1)2Dg1(T2)2g2T2g2T17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点组成的双星系统，它们都围绕月地连线上某点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和它们的轨道半径之比约为∶6400，1∶80∶80，1∶6400∶1，80∶1400∶1，80∶1年11月3号清晨，“天宫一号”与“神八”实现对接，11月14日实现第二次对接，组合体成功成立了载人环境，舱内将进行多项太空实验假定一宇航员手拿一只小球相关于太空舱静止“站立”于舱内朝向地球一侧的“地面”上，如下图下列说法正确的选项是7.9km11.2km之间若宇航员相关于太空舱无初速度释放小球，小球将落到“地面”上C宇航员将不受地球的引力作用D宇航员对“地面”的压力等于零二、计算题本大题共2小题，共28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913分中国赴南极考察船“雪龙号”,从上海港口出发一路向南,经赤道抵达南极某同学设想

,在考察船“雪龙号”上做一些简单的实验来探究地球的平均密度

:当“雪龙号”停泊在赤道时

,用弹簧测力计测量一个钩码的重力

,记下弹簧测力计的读数为

F1,当“雪龙号”抵达南极后

,仍用弹簧测力计测量同一个钩码的重力

,记下弹簧测力计的读数为F2,设地球的自转周期为T,不考虑地球两极与赤道的半径差别请根据探索实验的设想,写出地球平均密度的表达式万有引力常量G、圆周率π已知1015分一组太空人乘太空穿梭机，去修理位于离地球表面×105m相同的轨道并封闭推动火箭，而望远镜在穿梭机前方数公里处，如下图，设G为万有引力常量，ME为地球质量已知地球半径为×106m，地球表面的重力加快度g=9.8m/21在穿梭机内，一个质量为70kg的人站在台秤上,则其示数是多少计算轨道上的重力加快度值计算穿梭机在轨道上的速率和周期答案解析1【解析】，卫星质量为m，卫星周期为T，轨道半径为R卫星绕地球做圆周运动，万有引力2提供向心力，故GMm2＝mv＝m(2)2RRRT故R3＝GM，v＝GMT242RRA3RB3RA＝3TA21所以：2＝2，2＝，TATBRBTB4vA＝RB＝2选项D正确vBRA12【解析】选A、，宇宙飞船绕天体飞翔的半径为r，周期为T，即有GMmmr(2)2，r2TM3Mm4R3=R时，可得GT2，应选项A正确，B错误；在极地的重力为GR2，赤道3上的重力为GMmmR(2)2，由题意可知PmR(2)2，仅此不能求出天体的密度，R2TT应选项C错误；第一宇宙速度vgR，而天体表面的重力加快度GM，可得Mv4g，R2gG所以M3g2，即可求出天体的密度，应选项D正确434Gv23R3【解析】选D此题考察了牛顿运动定律与天体圆周运动及万有引力定律的应用由牛顿第二定律可知GMmv2，GMF引，mvr2rr

，又rA>rB，所以vB>vA，A选项错误；同理，由GMmmr(2)2，做圆周运动的周期T42r3，“天宫一号”的周期大，选项B错r2TGMGMmC错误；由于“神舟误；由2ma向，“天宫一号”向心加快度比“神舟八号”要小，r八号”在内侧轨道，点火加快后，引力不足以提供其所需向心力，做离心运动并向轨道外侧运动追赶“天宫一号”，进而与“天宫一号”实现对接，D正确4【解析】选B、D对同步卫星有万有引力提供向心力GMm42,所以2mRh2RhThGMT2B正确；同步卫星运动的32R,故A错误；第一宇宙速度是最大的围绕速度，4GMm向心力等于万有引力，应为:F2,C错误；同步卫星的向心加快度为Rha同

GM

2，地球表面的重力加快度a表GM2,知a表>a同，D正确Rh

R【变式备选】某同学设想驾驶一辆由火箭作动力的陆地太空两用汽车，沿赤道行驶并且汽车相关于地球速度能够随意增加，不计空气阻力，当汽车速度增加到某一值时，汽车将走开地球成为绕地球做圆周运动的“航天汽车”，对此下列说法正确的选项是R＝6400km，取g＝10m/2汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大B当汽车走开地球的瞬间速度达到28440km/hC此“航天汽车”围绕地球做圆周运动的最小周期为1hD在此“航天汽车”上弹簧测力计无法测量力的大小【解析】选B汽车受到的重力与地面的支持力的协力提供向心力，大，重力不变，支持力减小，即汽车对地面的压力减小，选项必须使汽车的速度达到第一宇宙速度7.9km/＝

在速度增加时，向心力增A错误若要使汽车走开地球，28440km/h，选项B正确此时汽车的最小周期为r3R3T22GMgR22R5024s83.7min，选项C错误在此“航天汽车”上弹簧产生形变仍旧产生弹g力，选项D错误5【解析】选C由GMm＝mv2＝ma可得：v＝GM，故vA＞vB＞vC，不可用v＝gr比r2rr较v的大小，因卫星所在处的g不同，A错误；由a＝GM，可得aA＞aB＞aC，C正确；万有r2引力F＝GMm，但不知各卫星的质量大小关系，无法比较F、F、F的大小，B错误；由r2ABCT＝2r可知，C的周期最大，最晚回到原地址，故D错误v6【解析】选B人造卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力，由万有引力或重力提供，则Mm4242T1和T2的卫星的轨道半径分别为r1和G2m2r，又mgmT2r，设两周期为rTg1T24，故B正确r2，解得()3g2T17【解析】做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力，则月球和地球的向心力相等且月球、地球和O始终共线，说明它们有相同的角速度和周期设月球和地球的质量、线速度、轨道半径分别为m1、m2，v1、v2和r1、r2，角速度为ω，它们之间的万有引力提供向心力，即向心力相等，有v1m2802r12r2r1m280m1v1ω=m2v2ω，即m11，m1m2，即m1，选项C正确v2r21【总结提升】解答双星问题的“两等”与“两不等”双星问题的“两等”分别是：①它们的角速度相等②双星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供,即它们运动的向心力大小老是相等的2“两不等”分别是：①双星做匀速圆周运动的圆心是它们连线上的一点,所以双星做匀速圆周运动的半径与双星间的距离是不相等的,它们的轨道半径之和才等于它们间的距离121222121与r2一般也不相等②由mωr=mωr知由于m与m一般不相等，故r8【解析】选D7.9km/是发射卫星的最小速度，是卫星围绕地球运行的最大速度，可见，所有围绕地球运转的卫星、飞船等，其运行速度均小于等于7.9km/，故A错误；若宇航员相关于太空舱无初速度释放小球，由于惯性，小球仍拥有原来的速度，所以地球对小球的万有引力正好提供它做匀速圆周运动需要的向心力，即GMm2＝mv2，其中m′为小球的质rr量，故小球不会落到“地面”上，而是沿原来的轨道持续做匀速圆周运动，故B错误；宇航员受地球的引力作用，此引力提供宇航员随空间站绕地球做圆周运动的向心力，否则宇航员将脱离圆周轨道，故C错误；因宇航员所受的引力全部提供了向心力，宇航员不能对“地面”产生压力，他处于完全失重状态，D正确【9解析】在地球赤道处,物体受地球的引力与弹簧的弹力作用,物体随处球自转,做圆周运动,所以F引F142m2RT4分在地球的两极物体受地球的引力与弹簧的弹力作用,因该处的物体不做圆周运动,处于静止状态,有F引F2GMmR2②3分又因为MV4R3③33分联立①②③解得3F23分GT2F2F1答案:3F2GT2F2F110【解题指南】解答此题需把握以下几点：穿梭机内的人处于完全失重状态轨道上的重力加快度即穿梭机的向心加快度利用F万=Fn计算穿梭机的速率和周期【解析】1在穿梭机中，由于人