高考物理大二輪專題復(fù)習 考前增分練 選擇題部分 專練6 萬有引力定律與航天

高考物理大二輪專題復(fù)習 考前增分練 選擇題部分 專練6 萬有引力定律與航天1(xx·廣東·21)如圖1所示，飛行器P繞某星球做勻速圓周運動，星球相對飛行器的張角為，下列說法正確的是()圖1A軌道半徑越大，周期越長B軌道半徑越大，速度越大C若測得周期和張角，可得到星球的平均密度D若測得周期和軌道半徑，可得到星球的平均密度答案AC解析設(shè)星球質(zhì)量為M，半徑為R，飛行器繞星球轉(zhuǎn)動半徑為r，周期為T.由Gmr知T2 ，r越大，T越大，選項A正確；由Gm知v ，r越大，v越小，選項B錯誤；由Gmr和得，又sin ，所以，所以選項C正確，D錯誤2發(fā)射一月球探測器繞月球做勻速圓周運動，測得探測器在離月球表面高度分別為h1和h2的圓軌道上運動時，周期分別為T1和T2.設(shè)想月球可視為質(zhì)量分布均勻的球體，萬有引力常量為G.僅利用以上數(shù)據(jù)，可以計算出()A月球的質(zhì)量B探測器的質(zhì)量C月球的密度D探測器在離月球表面高度為h1的圓軌道上運動時的加速度大小答案ACD解析萬有引力提供探測器做圓周運動所需的向心力，Gm(Rh1)，Gm(Rh2)，聯(lián)立兩方程，可求出月球的質(zhì)量和半徑，故A正確探測器繞月球做圓周運動，是環(huán)繞天體，在計算時被約去，所以無法求出探測器的質(zhì)量，故B錯誤月球的密度根據(jù)定義為，由于M和R都能求出，故月球的密度能求出，故C正確根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律Gma，得a，由于M和R都能求出，故加速度a能求出，故D正確3中國自主研發(fā)的北斗二號衛(wèi)星系統(tǒng)預(yù)計在xx年形成覆蓋全球的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，此系統(tǒng)由中軌道、高軌道和同步軌道衛(wèi)星等組成現(xiàn)在中國正在服役的北斗一號衛(wèi)星定位系統(tǒng)的三顆衛(wèi)星都定位在距地面36 000 km的地球同步軌道上，而美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS由24顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星距地面的高度均為20 000 km.則下列說法中正確的是()A美國所有GPS的衛(wèi)星所受向心力大小均相等B美國所有GPS的衛(wèi)星比北斗一號的衛(wèi)星線速度大C北斗二號中的中軌道衛(wèi)星的加速度一定大于高軌道衛(wèi)星的加速度D北斗一號系統(tǒng)中的三顆衛(wèi)星向心加速度比赤道上物體的向心加速度小答案BC解析美國所有的GPS衛(wèi)星高度相等，根據(jù)mammR2mR，我們可以判斷它們的向心加速度相等，線速度大小相等，角速度相等，周期相等，但是這些衛(wèi)星的質(zhì)量未必相等，所以向心力大小不一定相等，選項A錯誤GPS衛(wèi)星比北斗一號的衛(wèi)星高度低即圓周運動半徑小，根據(jù)衛(wèi)星線速度v ，GPS衛(wèi)星線速度大，選項B正確衛(wèi)星加速度a，中軌道衛(wèi)星半徑小，所以加速度大，選項C正確北斗一號系統(tǒng)中的三顆衛(wèi)星都在同步軌道上，與地球自轉(zhuǎn)同步，即與赤道上的物體角速度相同，根據(jù)向心加速度aR2判斷赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的半徑小，向心加速度小，選項D錯誤4(xx·山東·20)xx年我國相繼完成“神十”與“天宮”對接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想：如圖2所示，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運動的飛船對接，然后由飛船送“玉兔”返回地球設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m，月球半徑為R，月面的重力加速度為g月以月面為零勢能面，“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為Ep，其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量若忽略月球的自轉(zhuǎn)，從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為()圖2A.(h2R)B.(hR)C.(hR)D.(hR)答案D解析“玉兔”在h高處做圓周運動時有G.發(fā)射“玉兔”時對“玉兔”做的功Wmv2Ep.在月球表面有mg月，聯(lián)立各式解得W(hR)故選項D正確，選項A、B、C錯誤5(xx·江蘇·2)已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為()A3.5 km/s B5.0 km/sC17.7 km/s D35.2 km/s答案A解析由Gm得，對地球表面附近的航天器有：G，對于火星表面附近的航天器有：G，由題意知MM、r，且v17.9 km/s，聯(lián)立以上各式得v23.5 km/s，選項A正確62013年12月2日凌晨，我國發(fā)射了“嫦娥三號”登月探測器“嫦娥三號”由地月轉(zhuǎn)移軌道到環(huán)月軌道飛行的示意圖如圖3所示，P點為變軌點，則“嫦娥三號”()圖3A經(jīng)過P點的速率，軌道1的一定大于軌道2的B經(jīng)過P點的加速度，軌道1的一定大于軌道2的C運行周期，軌道1的一定大于軌道2的D具有的機械能，軌道1的一定大于軌道2的答案ACD解析衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過P點時減速，使其受到的萬有引力大于需要的向心力，而做向心運動才能進入軌道2，故經(jīng)過P點的速率，軌道1的一定大于軌道2的，故A正確根據(jù)萬有引力提供向心力Gma，得a，由此可知，到月球的距離r相同，a相等，故經(jīng)過P點的加速度，軌道1的一定等于軌道2的，故B錯誤根據(jù)開普勒第三定律k可知，r越大，T越大，故軌道1的周期一定大于軌道2的運行周期，故C正確因為衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過P點時減速，做向心運動才能進入軌道2，即外力對衛(wèi)星做負功，機械能減小，故軌道1的機械能一定大于軌道2的機械能，故D正確7 “嫦娥三號”任務(wù)是我國探月工程“繞、落、回”三步走中的第二步，“嫦娥三號”分三步實現(xiàn)了在月球表面平穩(wěn)著陸一、從100公里×100公里的繞月圓軌道上，通過變軌進入100公里×15公里的繞月橢圓軌道；二、著陸器在15公里高度開啟發(fā)動機反推減速，進入緩慢的下降狀態(tài)，到100米左右著陸器懸停，著陸器自動判斷合適的著陸點；三、緩慢下降到距離月面4米高度時無初速度自由下落著陸，月球表面的重力加速度為地球表面的.如圖4所示是“嫦娥三號”飛行軌道示意圖(懸停階段示意圖未畫出)下列說法錯誤的是()圖4A“嫦娥三號”在橢圓軌道上的周期小于圓軌道上的周期B“嫦娥三號”在圓軌道和橢圓軌道經(jīng)過相切點時的加速度相等C著陸器在100米左右懸停時處于失重狀態(tài)D著陸瞬間的速度一定小于4 m/s答案C解析“嫦娥三號”在橢圓軌道上的周期和在圓軌道上的周期可以通過開普勒第三定律分析，即，由于R圓>R橢，則T圓>T橢，故選項A正確；據(jù)向心加速度aG可知，切點加速度相等，故選項B正確；當著陸器處于懸停狀態(tài)時受力平衡，既不超重也不失重，故選項C錯誤；由于著陸瞬間做自由落體運動，則著陸瞬間速度為v m/s<4 m/s，故選項D正確8某國際研究小組觀測到了一組雙星系統(tǒng)，它們繞二者連線上的某點做勻速圓周運動，雙星系統(tǒng)中質(zhì)量較小的星體能“吸食”質(zhì)量較大星體的表面物質(zhì)，造成質(zhì)量轉(zhuǎn)移根據(jù)大爆炸宇宙學可知，雙星間的距離在緩慢增大，假設(shè)星體的軌道仍近似為圓，則在該過程中()A雙星做圓周運動的角速度不斷減小B雙星做圓周運動的角速度不斷增大C質(zhì)量較大的星體做圓周運動的軌道半徑減小D質(zhì)量較大的星體做圓周運動的軌道半徑增大答案AD解析由雙星的運動有m12r1m22r2，Gm12r1，聯(lián)立可得： ，r1，所以A、D正確