全国高考物理试题汇编（第四期）D5万有引力与天体运动（含解析）

D5万有引力与天体运动【题文】（理综卷·届广东省广州市海珠区高三摸底考试（.08））20．如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星．B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星.关于以下判断正确的是AABCA．卫星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度B．A、B的线速度大小关系为vA>vBC．周期大小关系为TA=TC>TBD．若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速【知识点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．D5【答案解析】CD解析：A、第一宇宙速度为近地卫星的速度，为最大环绕速度，所以B的速度小于第一宇宙速度，故A错误；B、a、c相比较，角速度相等，由v=ωr，可知，根据卫星的速度公式v=得vc＜vb，则va＜vc＜vb，故B错误；C、卫星c为同步地球卫星，所以Ta=Tc根据v=，T=得：卫星的周期T=2π，可知Tc＞Tb，所以Ta=Tc＞Tb，故C正确；D、卫星要想从低轨道到达高轨道，需要加速做离心运动，故D正确；故选：CD．【思路点拨】本题中涉及到三个做圆周运动物体，a、c转动的周期相等，b、c都为卫星，故比较他们的周期、角速度、线速度、向心加速度的关系时，涉及到两种物理模型，要两两比较，最后再统一比较．【题文】（物理卷·届安徽省六校教育研究会高三第一次联考试卷（.08））9．宇航员乘飞船绕月球做匀速圆周运动，最后飞船降落在月球上。在月球上，宇航员以初速度竖直向上抛出一个小球。已知万有引力常量为，由下列已知条件能求出小球上升最大高度的是（）A．飞船绕月球匀速圆周运动的周期和半径B．飞船绕月球匀速圆周运动的周期、线速度以及月球的半径C．飞船绕月球匀速圆周运动的周期、角速度以及月球的半径D．飞船绕月球匀速圆周运动的线速度、角速度和半径【知识点】万有引力定律及其应用．D5【答案解析】B解析：AB、根据万有引力提供向心力，得月球的质量为M=在月球表面的物体受到的重力等于万有引力mg＝，所以月球表面的重力加速度g=小球做竖直上抛运动的高度为h＝，故A错误、B正确．C、根据v=ωr可知，不知道飞船的轨道半径，不知道飞船的线速度，由上面的分析可知，不能计算出月球表面的重力加速度，故不能求出小球上升的高度，故C错误．

D、由于不知道月球的半径，故不能计算出月球表面重力加速度，故不能求出小球上升的高度，故D错误．故选：B．【思路点拨】小球做竖直上抛运动的高度为h＝，故要计算上升的高度，需要知道月球表面的重力加速度，根据万有引力提供向心力和重力等于万有引力计算月球的表面重力加速度．本题要掌握万有引力提供向心力和重力等于万有引力这两个关系，要知道小球做竖直上抛运动，要计算上升的高度，需要知道月球表面的重力加速度．【题文】（物理卷·届河北省石家庄二中高三开学考试（.08））8.如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M、半径为R.下列说法正确的是()A．地球对一颗卫星的引力大小为B．一颗卫星对地球的引力大小为eq\f(GMm,r2)C．两颗卫星之间的引力大小为eq\f(Gm2,3r2)D．三颗卫星对地球引力的合力大小为eq\f(3GMm,r2)【知识点】万有引力定律及其应用；向心力．D4D5【答案解析】BC解析：A、地球对一颗卫星的引力F＝，则一颗卫星对地球的引力为．故A错误，B正确．C、根据几何关系知，两颗卫星间的距离l=r，则两卫星的万有引力F＝．故C正确．D、三颗卫星对地球的引力大小相等，三个力互成120度，根据合成法，知合力为零．故D错误．故选：BC【思路点拨】根据万有引力定律公式，求出地球与卫星、卫星与卫星间的引力，结合力的合成求出卫星对地球的引力．本题考查万有引力定律的基本运用，难度不大，知道互成120度三个大小相等的力合成，合力为零．【题文】（物理卷·届江西省师大附中等五校高三第一次联考（.08））1．下列叙述正确的是（）A．力、长度和时间是力学中三个基本物理量，它们的单位牛顿、米和秒就是基本单位B．法拉第最先提出电荷周围存在电场的观点C．伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性D．牛顿在给出万有引力定律的同时给出了引力常量【知识点】力学单位制；万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定．C2D5【答案解析】B解析：A、“力”不是基本物理量，“牛顿”也不是力学中的基本单位，故A错误；B、法拉第最先提出电荷周围存在电场的观点，故B正确；C、牛顿用“月-地“检验法验证了牛顿定律的正确性，故C错误；D、牛顿定律不是普适规律，具有局限性，故D错误．故选：B【思路点拨】力学中的基本物理量有三个，它们分别是长度、质量、时间，它们的单位分别为m、kg、s，牛顿用“月-地“检验法验证了牛顿定律的正确性，牛顿定律不是普适规律，具有局限性．国际单位制规定了七个基本物理量，这七个基本物理量分别是谁，它们在国际单位制分别是谁，这都是需要学生自己记住的．【题文】（物理卷·届江西省师大附中等五校高三第一次联考（.08））2.土星的卫星很多，现已发现达数十颗，下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数，则两颗卫星相比较，下列判断正确的是（）卫星距土星距离/km半径/km质量/kg发现者发现日期土卫五5270007652.49×1021卡西尼1672年土卫六12225751.35×1023惠更斯1655年A．土卫五的公转速度大B．土星对土卫六的万有引力小C．土卫六表面的重力加速度小D．土卫五的公转周期大【知识点】万有引力定律及其应用．D5【答案解析】A解析：A、D、根据万有引力提供向心力得：，解得：T=2π，v=因为土卫六的轨道半径大于土卫五的轨道半径，则土卫六的周期大，线速度小，故A正确，D错误；B、万有引力：F=对土卫5，有：对土卫6，有：故对土卫6的万有引力大，故B错误；C、在卫星表面，万有引力等于重力，有：

mg=G解得：g=G对土卫5，有：对土卫6，有：故土卫5表面的重力加速度大，故C错误；故选：A．【思路点拨】根据万有引力提供向心力求出卫星周期、线速度与轨道半径的关系，从而比较出大小．根据万有引力等于重力得出卫星表面重力加速度与卫星质量和半径的关系，从而比较出重力加速度的大小．解决本题的关键掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力两个理论，并能灵活运用比例法求解．【题文】（物理卷·届内蒙古赤峰二中（赤峰市）高三9月质量检测试题（.09））4.卫星电话信号需要通过地球卫星传送．如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需要最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径为3.8×105km，运动周期约为27天，地球半径约为6400km，无线电信号的传播速度为3×10A．0.1s B．0.25s C．0.5s D．1s【知识点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．D5【答案解析】B解析：根据万有引力提供向心力，解得：r=，已知月球和同步卫星的周期比为27：1，则月球和同步卫星的轨道半径比为9：1．同步卫星的轨道半径r′=×3.8×105=4.2×104km．所以接收到信号的最短时间t=≈0.25s，故选B．【思路点拨】同步卫星和月球都是绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，求出轨道半径比，从而得出同步卫星的轨道半径以及高度，根据速度公式求出时间．解决本题的关键掌握万有引力提供向心力．【题文】（物理卷·届天津一中高三上学期零月月考（.09））5.假设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，则（）A．同步卫星运行速度是第一宇宙速度的n倍B．同步卫星的运行速度是第一宇宙速的倍C．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转速度的n+1倍D．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍【知识点】同步卫星．D5【答案解析】B解析：A、研究同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：，其中r为同步卫星的轨道半径．地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，即r=nR，所以而第一宇宙速度为：所以同步卫星的运行速度是第一宇宙速的倍．故A错误，B正确．C、同步卫星的周期与地球自转周期相同，即同步卫星和地球赤道上物体随地球自转具有相等的角速度．根据圆周运动公式得：v=ωr，因为r=nR所以同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转速度的n倍，故C错误．D、研究同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：根据地球表面万有引力等于重力得：,,所以同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍．故D错误．故选C．【思路点拨】研究同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出所要比较的物理量．根据已知量结合关系式求出未知量．了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同．求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再根据表达式进行比较．向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用．【题文】（物理卷·届吉林省长春市高三上学期第一次模拟考试（.09））7.某行星的质量约是地球质量的5倍，直径约是地球直径的2倍．现假设有一艘宇宙飞船飞临该星球表面附近做匀速圆周运动，则（）A．该行星的平均密度比地球平均密度大B．该行星表面处的重力加速度小于9.8m/s2C．飞船在该行星表面附近运行时的速度大于7.9km/sD．飞船在运行时的周期要比绕地球表面运行的卫星周期小【知识点】万有引力定律及其应用；人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．D5D6【答案解析】C解析：A、行星的平均密度ρc=，故A错误；B、物体受到的万有引力等于重力．所以有G=mg′忽略地球自转，物体受到的万有引力等于重力．所以有G=mg整理得＞1，所以行星表面处的重力加速度大于9.8m/s2．故B错误．C、由万有引力提供向心力得：G=m，所以，则飞船在行星表面做圆周运动时的速度大于

7.9km/s，故