高三名校物理试题（新课标Ⅱ版）（第03期）06 万有引力定律 含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2014届高三名校物理试题解析分项汇编（新课标Ⅱ版）（第03期）专题06万有引力定律精选名校试题单项选择题1.【2014·贵州省六校联盟高三第一次联考】如图所示，将卫星发射至近地圆轨道1,然后再次点火,将卫星送入同步轨道3,轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A．卫星在轨道2上经过Q点时的速度小于它在轨道2上经过P点时的速度B．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度C．卫星从轨道1变轨到轨道3的过程中卫星动能变小，卫星的重力势能增加，但卫星的机械能守恒D．卫星在同步轨道3上的角速度等于在轨道1上的角速度2。【2014·辽宁省辽宁师大附中高三上期期中考试】太空被称为是21世纪技术革命的摇篮．摆脱地球引力,在更“纯净”的环境中探求物质的本质,拨开大气层的遮盖，更直接地探索宇宙的奥秘,一直是科学家们梦寐以求的机会．“神州号”两次载人飞船的成功发射与回收给我国航天界带来足够的信心，我国提出了载人飞船——太空实验室——空间站的三部曲构想．某宇航员要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站A.只能从较低轨道上加速B。只能从较高轨道上加速C。只能从空间站同一高度的轨道上加速D。无论在什么轨道上，只要加速都行3.【2014·辽宁省抚顺二中高三上期期中考试】下表是火星和地球部分数据对照表，把火星和地球视为匀质理想球体,它们绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动,从表中数据可以分析得出不正确的是（）质量(kg）公转周期（d天）自转周期（h小时）近似公转轨道半径（m）星球半径（m)火星6。421×1023686。9824。622。28×10113.395×106地球5.976×1024365.2623.931。50×10116.378×106A。地球所受向心力较大 B.地球公转动能较大C。火星的第一宇宙速度较大 D。火星两极处地表重力加速度较小 考点：本题考查万有引力定律的应用。4.【2014·辽宁省五校协作体高三上期期中考试】一颗人造地球卫星，在地面时，所受万有引力大小为F;当它被送到距地心的距离为地球半径2倍的运行轨道后，所受万有引力大小为（）A．FD．FC．FB．3F5.【2014·黑龙江省双鸭山市一中高三12月月考】太阳围绕银河系中心的运动可视为匀速圆周运动，其运动速度约为地球公转速度的7倍，轨道半径约为地球公转道半径的2×109倍，为了粗略估算银河系中恒星的数目，可认为银河系中所有恒星的质量都集中在银河系中心,且银河系中恒星的平均质量约等于太阳质量，则银河系中恒星数目约为（）A．109B．1011 C．1013 【答案】B【解析】试题分析：设银河系的质量为M1,太阳的质量为M2，地球的质量为m，太阳绕银河系的速度为v1，地球的公转速度为v2,由万有引力提供向心力可知：,解得,B正确．考点:本题考查万有引力定律的应用．6.【2014·辽宁省新民市第一高级中学高三上期期末考试】随着航天技术的发展，在地球周围有很多人造飞行器，其中有一些已超过其设计寿命且能量耗尽。每到太阳活动期，地球的大气层会变厚,这时有些飞行器在大气阻力的作用下，运行的轨道高度将逐渐降低（在其绕地球运动的每一周过程中,轨道高度变化很小,均可近似视为匀速圆周运动）。为了避免飞行器坠入大气层后对地面设施及人员造成安全威胁，人们设想发射导弹将其在运行轨道上击碎。具体设想是：在导弹的弹头脱离推进装置后，经过一段无动力飞行，从飞行器后下方逐渐接近目标，在进入有效命中距离后引爆弹头并将该飞行器击碎。对于这一过程中的飞行器及弹头，下列说法中正确的是(）A．飞行器轨道高度降低后,它做圆周运动的速率变大B．飞行器轨道高度降低后，它做圆周运动的周期变大C．弹头在脱离推进装置之前，始终处于失重状态D．弹头引爆前瞬间，弹头的加速度一定小于此时飞行器的加速度7.【2014·北京市东城区普通校高三第一学期12月联考试卷】“嫦娥二号"环月飞行的高度为100km，所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km的“嫦娥一号”更加详实。若两颗卫星环月的运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图4所示。则A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”大 B．“嫦娥二号”环月运行的线速度比“嫦娥一号”小C．“嫦娥二号”环月运行的向心加速度比“嫦娥一号"大D．“嫦娥二号"环月运行的向心力与“嫦娥一号”相等【答案】C【解析】8。【2014·北京市东城区示范校高三第一学期12月联考试卷】现有两颗绕地球匀速圆周运动的人造地球卫星A和B，它们的轨道半径分别为rA和rB.如果rA>rB,则A。卫星A的运动周期比卫星B的运动周期大B.卫星A的线速度比卫星B的线速度大C.卫星A的角速度比卫星B的角速度大D.卫星A的加速度比卫星B的加速度大【答案】A9。【2014·北京市石景山区高三第一学期期末考试】如图5所示，两颗“近地"卫星1和2都绕地球做匀速圆周运动，卫星2的轨道半径更大些．两颗卫星相比较,下列说法中正确的是A．卫星2的向心加速度较大B．卫星2的线速度较大C．卫星2的周期较大D．卫星2的角速度较大10.【2014·北京市通州区高三1月份摸底考试】“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星,它在距月球表面高度为h的圆形轨道上运行，运行周期为T。已知引力常量为G,月球的半径为R。利用以上数据估算月球质量的表达式为A． B． C． D．11.【2014·甘肃省武威市第六中学高三第四次月考】2013年6月20日上午10点神舟十号航天员首次面向中小学生开展太空授课和天地互动交流等科普教育活动，这是一大亮点。“神舟十号”在绕地球做匀速圆周运动的过程中，下列叙述不正确的是(）A．指令长聂海胜做了一个“太空打坐"，是因为他不受力B．悬浮在轨道舱内的水呈现圆球形C．航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼D．盛满水的敞口瓶，底部开一小孔，水不会喷出12.【2014·贵州省六盘水市六校联合统考高三12月月考】假设月球半径为,月球表面的重力加速度为。“嫦娥三号”飞船沿距月球表面高度为3的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的点，点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的近月点再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动.下列判断正确的是(）A．飞船在轨道Ⅲ跟轨道Ⅰ的线速度大小之比为1:2B．飞船在轨道Ⅰ绕月球运动一周所需的时间为C．飞船在点点火变轨后，动能减小D．飞船在Ⅱ轨道上由A点运动到B点的过程中，动能减小【答案】C【解析】试题分析:飞船在轨道Ⅲ和轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，均由万有引力提供向心力，设月球的质量为M，飞船的质量为m，则由牛顿第二定律和万有引力定律得:，解得：,即，故,所以A错误;飞船在轨道Ⅰ绕月球运动，万有引力充当向心力，则13.【2014·甘肃省武威市第六中学高三第四次月考】宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统，设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。若AO＜OB，则（）OOABA．星球A的向心力一定大于B的向心力B．星球A的线速度一定大于B的线速度C．星球A的角速度一定小于B的角速度D．星球A的质量一定大于B的质量14．【2014·北京市通州区高三1月份摸底考试】A．由于气体阻力做负功，卫星的动能逐渐减小B．由于地球引力做正功，引力势能一定减小C．由于气体阻力做功可忽略,因此机械能保持不变D．卫星克服气体阻力做的功等于引力势能的减小15。【2013·北京市丰台区高三第一学期期末考试】已知地球的质量为M，半径为R，自转周期为T，地球表面处的重力加速度为g。地球同步卫星的质量为m，离地面的高度为h.利用上述物理量，可推算出地球同步卫星的环绕速度表达式为A.B。C。D。16.【2014·黑龙江省牡丹江一中高三10月月考】某研究小组用天文望远镜对一颗行星进行观测，发现该行星有一颗卫星，卫星在行星的表面附近绕行,并测得其周期为T，已知引力常量为G，根据这些数据可以估算出（）A．行星的质量 B．行星的半径C．行星的平均密度 D．行星表面的重力加速度17.【2014·海南省琼海市嘉积中学高三上学期教学质量监测】一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后做匀速圆周运动,动能减小为原来的1/4,不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的A、向心加速度大小之比为4：1B、角速度大小之比为2:1C、周期之比为1：8D、轨道半径之比为1：218。【2014·黑龙江省牡丹江一中高三10月月考】“嫦娥一号”卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获,成为绕月卫星，并开展对月球的探测。已知卫星绕月运动的周期约为127分钟，月球绕地球运动的轨道半径与卫星绕月球运动的轨道半径之比约为220。利用上述数据以及日常的天文知识，可估算出地球对卫星与月球对卫星的万有引力的比值约为（）A．2×10-3B．0.2C．7D．2×102【答案】A19。【2014·黑龙江省牡丹江一中高三10月月考】某颗人造地球卫星离地面的高度是地球半径的倍，那么该卫星运行速度是地球第一宇宙速度的（）A．倍 B．倍 C．倍 D．倍【答案】D【解析】

试题分析:第一宇宙速度满足:,造地球卫星离地面的高度是地球半径的倍J时速度满足，两式对照得D正确。考点：本题考查万有引力定律、圆周运动、第一宇宙速度。二、多项选择题20。【2013·贵州省天柱民中、锦屏中学、黎平一中、黄平民中高三上期期末联考】2012年初，我国宣布北斗导航系统正式商业运行。北斗导航系统又被称为“双星定位系统"，具有导航、定位等功能。“北斗”系统中两颗工作星均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径均为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置（如图所示)。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R,不计卫星间的相互作用力。则（）A．这两颗卫星的加速度大小相等，均为B．卫星l由位置A运动至位置B所需的时间为C．卫星l向后喷气就一定能追上卫星2D．卫星1由位置A运动到位置B的过程中万有引力做正功21。【2013·辽宁省某重点中学高三上期期末考试】如图5所示,a为地球赤道上的物体；b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星；c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是(）A．角速度的大小关系为B．向心加速度的大小关系为C．线速度的大小关系为D．周期关系为22。【2014·辽宁省沈阳市高三教学质量监测(一）】已知万有引力常量为G，地球半径为R,地球表面重力加速度g和地球自转周期T，不考虑地球自转的影响,利用以下条件可求出的物理量是A、地球的质量B．地球与其同步卫星之间的引力C．第一宇宙速度D．地球同步卫星的高度23。【2013·辽宁省五校协作体高三第二次模拟考试】2010年10月“嫦娥二号”卫星成功发射，长征三号丙火箭直接将卫星由绕地轨道送入200km~38×104A．离开地球时，地球的万有引力对卫星做负功，重力势能增加;接近月球时月球引力做正功，卫星动能减小B．开始在200kmC．在进入不同高度的绕月轨道时，离月球越近，运动的线速度越大,角速度越小D．在某个绕月圆形轨道上，如果发现卫星高度偏高，可以通过向前加速实现纠偏24。【2014·云南省部分名校高三12月统一考试】美国科学家通过射电望远镜观察到宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统：三颗星位于同一直线上，两颗环绕星围绕中央星在同一半径为R的圆形轨道上运行.设每个星体的质量均为M，忽略其它星体对它们的引力作用，则A．环绕星运动的角速度为B．环绕星运动的线速度为C．环绕星运动的周期为4πD．环绕星运动的周期为2π25。【2014·辽宁省抚顺市六校联合体高三上期期中考试】随着世界航空事业的发展，深太空探测已逐渐成为各国关注的热点。假设深太空中有一颗外星球，质量是地球质量的2倍，半径是地球半径的，则下列判断正确的是(）A．该外星球的同步卫星周期一定小于地球同步卫星周期B．某物体在该外星球表面上所受重力是它在地球表面上所受重力的8倍C．该外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的2倍D．绕该外星球的人造卫星和以相同轨道半径绕地球的人造卫星运行速度相同26.【2014·黑龙江省双鸭山市一中高三上期期中考试】发射地球同步卫星要经过三个阶段：先将卫星发射至近地圆轨道1,然后使其沿椭圆轨道2运行，最后将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点,如图所示。当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，其中说法正确的是()A卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度B卫星在轨道3上的动能小于它在轨道1上的动能C卫星在轨道3上的引力势能小于它在轨道1上的引力势能D卫星在轨道3上的机械能大于它在轨道1上的机械能27.【2014·黑龙江省牡丹江一中高三10月月考】目前在地球同步轨道上运行的同步卫星，下列说法中正确的是（)A．向心力大小相同B．周期相同C．向心加速度相同D．离地心的距离相同【答案】BD【解析】

试题分析：同步卫星绕地球做匀速圆周运动的卫星,它们运动周期与地球自转周期相等，因此根据开普勒定律,则离地心的距离相同，所以B、D正确;但在不同位置，加速度方向不同，则C错,又由于不同卫星质量可能不同,则向心力大小不一定相同,则错.考点:本题考查向心加速度、人造卫星、同步卫星、万有引力及其在天体运动中应用。28.【2014·海南省琼海市嘉积中学高三上学期教学质量监测】美国“新地平线”号探测器借助“宇宙神-5”火箭，从佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空，开始长达9年的飞向冥王星的太空之旅。拥有3级发动机的“宇宙神—5”重型火箭将以每小时5.76万公里的惊人速度把“新地平线”号送离地球，这个冥王星探测器将成为人类有史以来发射速度最高的飞行器.这一速度A、大于第一宇宙速度B、等于第二宇宙速度C、大于第三宇宙速度D、小于并接近于第三宇宙速度29.【2014·海南省琼海市嘉积中学高三上学期教学质量监测】下列说法中正确的是A、根据公式v=ωr，卫星运动的轨道半径增大到原来的2倍仍做圆周运动，则线速度增大到原来的2倍.B、根据公式F=GMm/r2，卫星运动的轨道半径增大到原来的2倍仍做圆周运动，则向心力减少到原来的1/4C、地球同步卫星的角速度虽被确定，但高度和速度可以选择，高度增加，速度增大，高度降低，速度减小D、地球同步卫星和地球自转同步，因此同步卫星的高度和速度是一定的，且地球同步卫星只能定点在赤道上空【答案】BD

【解析】

试题分析：根据万有引力提供卫星的向心力，由F=GMm/r2可知轨道半径增大到原来的2倍,则向心力减少到原来的1/4B正确；根据,所以有:，半径增大到原来的2倍，则线速度变为原来的倍，A错误；同步卫星周期为24h固定不变，根据可知高度和速度是一定的，C错误，D正确。

考点：本题考查了万有引力与卫星问题。

30.【2014·贵州省遵义市第四中学高三上学期第三次月考】一宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上．用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度大小，g′表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度大小,a表示宇宙飞船做圆周运动的向心加速度大小，V表示宇宙飞船做圆周运动的线速度大小，FN表示人对秤的压力,下面说法中正确的是()A．FN＝0B．g′＝ａC．D．非选择题31.【2014·辽宁省五校协作体高三上期期中考试】某星球半径为R，一物体在该星球表面附近自由下落,若在连续两个T时间内下落的高度依次为h1、h2，则该星球的第一宇宙速度为。（2分)考点:考查了自由落体运动，第一宇宙速度32。【2014·北京市大兴区高三第一学期期末试卷】（7分）“嫦娥三号”探测器于2013年12月2日凌晨在西昌发射中心发射成功。“嫦娥三号”经过几次成功变轨以后，探测器状态极其良好，成功进入绕月轨道。12月14日21时11分,“嫦娥三号”探测器在月球表面预选着陆区域成功着陆，标志我国已成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。设“嫦娥三号”探测器环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h，已知月球表面的重力加速度为g、月球半径为R，引力常量为G,则(1）探测器绕月球运动的向心加速度为多大；（2）探测器绕月球运动的周期为多大。33。【2014·北京市东城区示范校高三第一学期12月联考试卷】有一质量为m的卫星以轨道半径为r、周期为T环绕某行星做圆轨道运动，已知引力常量为G。求：（1）行星的质量M;（2）作用于卫星上的引力F；（3）若行星的半径是卫星轨道半径的，行星表面的重力加速度g是多大？【答案】（1）（2）（3）【解析】34。【2014·辽宁省五校协作体高三上期期中考试】(8分）2008年9月27日，“神舟七号”宇宙飞船载着翟志刚等三名航天员进入了太空，中国航天员首次实现了在太空的舱外活动，这是我国航天发展史上的又一里程碑。已知万有引力常量为G,地球质量为M，地球半径为R。飞船绕地球做匀速圆周运动的过程中，距地面的高度为h，求:(1）航天员在舱外活动时的加速度a的大小；（2)飞船绕地球做匀速圆周运动的周期T。35。【2014·贵州省六校联盟高三第一次联考】（6分）“健身弹跳球”是最近在少年儿童中特别流行的一项健身益智器材，少年儿童在玩弹跳球时如图一要双脚站在弹跳球的水平跳板上，用力向下压弹跳球，形变的弹跳球能和人一起跳离地面。该过程简化为：一、形变弹跳球向上恢复原状，二、人和弹跳球竖直上升，假设小孩质量为m，人和球一起以速度大小v0离开地面还能竖直上升h高（上升过程小孩只受重力作用)，地球半径为R,引力恒量为G，求(1）、此次起跳过程弹跳球对小孩做多少功？（2）地球的质量为多少？36.【2014·黑龙江省牡丹江一中高三10月月考】天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒