湖北省2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 13《萬有引力與航天》試題

第13單元萬有引力與航天 1.火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和,地球表面的重力加速度為g,則火星表面的重力加速度約為()A.0.2gB.0.4gC.2.5gD.5g2.(2020·廣東卷) 如圖所示，飛行器P繞某星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，星球相對(duì)飛行器的張角為，下列說法正確的是（ ）A.軌道半徑越大，周期越長B.軌道半徑越大，速度越大C.若測(cè)得周期和張角，可得到星球的平均密度D.若測(cè)得周期和軌道半徑，可得到星球的平均密度3. (2020·浙江五校聯(lián)盟第一次模擬)如圖所示,搭載著“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星的“長征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射,衛(wèi)星由地面發(fā)射后,進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,經(jīng)多次變軌最終進(jìn)入距離月球表面100千米、周期約為118分鐘的工作軌道,開始對(duì)球進(jìn)行探測(cè)()A.衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度比月球的第一宇宙速度大B.衛(wèi)星在軌道上的機(jī)械能比在軌道上大C.衛(wèi)星在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度比在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)大D.衛(wèi)星在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度比在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)大4.已知萬有引力常量G,那么在下列給出的各種情景中,能根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)求出火星平均密度的是()A.在火星表面使一個(gè)小球做自由落體運(yùn)動(dòng),測(cè)出下落的高度H和時(shí)間tB.發(fā)射一顆貼近火星表面繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船,測(cè)出飛船的周期TC.觀察火星繞太陽的圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)出火星的直徑D和火星繞太陽運(yùn)行的周期TD.發(fā)射一顆繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星,測(cè)出衛(wèi)星離火星表面的高度H和衛(wèi)星的周期T5.我國先后發(fā)射的“風(fēng)云一號(hào)”和“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星,運(yùn)行軌道不同,“風(fēng)云一號(hào)”采用極地圓形軌道,軌道平面與赤道平面垂直,通過地球兩極,每12h巡視一周,可以對(duì)不同地區(qū)進(jìn)行觀測(cè),“風(fēng)云二號(hào)”采用地球同步軌道,同步軌道半徑約為地球半徑的6.6倍,軌道平面在赤道平面內(nèi),能對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行連續(xù)觀測(cè),對(duì)這兩顆衛(wèi)星,以下敘述中正確的是 ()A.“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星的運(yùn)行周期為24hB.“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的運(yùn)行速度是“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星運(yùn)行速度的2倍C.“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星的運(yùn)行速度大約是第一宇宙速度的0.4倍D.“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的運(yùn)行加速度是“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星運(yùn)行加速度的倍6.(2020·江蘇單科,1)火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行,根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知()A.太陽位于木星運(yùn)行軌道的中心B.火星和木星繞太陽運(yùn)行速度的大小始終相等C.火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方D.相同時(shí)間內(nèi),火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積7.在太陽系中有一顆行星的半徑為R，若在該星球表面以初速度v0豎直上拋一物體，則該物體上升的最大高度為H.已知該物體所受的其他力與行星對(duì)它的萬有引力相比較可忽略不計(jì)(萬有引力常量G未知).則根據(jù)這些條件，可以求出的物理量是（ ）A.該行星的密度B.該行星的自轉(zhuǎn)周期C.該星球的第一宇宙速度D.該行星附近運(yùn)行的衛(wèi)星的最小周期8.如圖所示,空天飛機(jī)能在離地面6萬米的大氣層內(nèi)以3萬千米的時(shí)速飛行,如果再用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)加速,空天飛機(jī)就會(huì)沖出大氣層,像航天飛機(jī)一樣,直接進(jìn)入地球軌道,做勻速圓周運(yùn)動(dòng).返回大氣層后,它又能像普通飛機(jī)一樣在機(jī)場(chǎng)著陸,成為自由往返天地間的輸送工具.關(guān)于空天飛機(jī),下列說法正確的是()A.它從地面發(fā)射加速升空時(shí),機(jī)艙內(nèi)的物體處于失重狀態(tài)B.它在高6萬米的大氣層內(nèi)飛行時(shí),只受地球的引力C.它在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),所受地球的引力做正功D.它從地球軌道返回地面,必須先減速9.(2020·北京卷)萬有引力定律揭示了天體運(yùn)行規(guī)律與地上物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有內(nèi)在的一致性.(1)用彈簧秤稱量一個(gè)相對(duì)于地球靜止的小物體的重量，隨稱量位置的變化可能會(huì)有不同的結(jié)果.已知地球質(zhì)量為M，自轉(zhuǎn)周期為T，萬有引力常量為G.將地球視為半徑為R、質(zhì)量均勻分布的球體，不考慮空氣的影響.設(shè)在地球北極地面稱量時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)是F0.a.若在北極上空高出地面h處稱量，彈簧秤讀數(shù)為F1，求比值的表達(dá)式，并就h1.0%R的情形算出具體數(shù)值(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；b.若在赤道地面稱量，彈簧秤讀數(shù)為F2，求比值的表達(dá)式.(2)設(shè)想地球繞太陽公轉(zhuǎn)的圓周軌道半徑為r、太陽的半徑為Rs和地球的半徑R三者均減小為現(xiàn)在的1.0%，而太陽和地球的密度均勻且不變.僅考慮太陽和地球之間的相互作用，以現(xiàn)實(shí)地球的1年為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算“設(shè)想地球”的一年將變?yōu)槎嚅L？參考答案1.解析:重力加速度由萬有引力產(chǎn)生,在火星表面:G=mg1,可得g1=,在地球表面:G=mg,可得g=,則×4=0.4,即g1=0.4g.答案:B2.解析：根據(jù)G=，可知半徑越大則周期越大，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)G=，可知軌道半徑越大則環(huán)繞速度越小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若測(cè)得周期T，則有M，如果知道張角，則該星球半徑為rR sin，所以M，可得到星球的平均密度，故選項(xiàng)C正確，而選項(xiàng)D無法計(jì)算星球半徑，則無法求出星球的平均密度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：AC3.解析:第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度,等于近月衛(wèi)星的速度,大于所有衛(wèi)星的速度,A項(xiàng)錯(cuò)誤;衛(wèi)星由軌道進(jìn)入或軌道,需減速做近心運(yùn)動(dòng),機(jī)械能減小,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;衛(wèi)星在軌道或上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí),到月心的距離相等,根據(jù)=ma可知,加速度應(yīng)相等,D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案:B4.解析:A項(xiàng)能求出火星的質(zhì)量,缺半徑信息,不能求出密度;B項(xiàng),由G=m()2r,可得,平均密度=;C項(xiàng)缺少軌道半徑,不能求出平均密度;D項(xiàng)缺少地球半徑,不能求出平均密度.答案:B5.解析:“風(fēng)云二號(hào)”是同步衛(wèi)星,運(yùn)行周期為24h,A項(xiàng)正確;由G=m()2r,得T=2,“風(fēng)云一號(hào)”與“風(fēng)云二號(hào)”軌道半徑比為1,由=,得v=,兩衛(wèi)星運(yùn)行速度比為,第一宇宙速度與“風(fēng)云二號(hào)”運(yùn)行速度的比2.5,則B項(xiàng)錯(cuò),C項(xiàng)對(duì);由=ma,則a=,兩衛(wèi)星運(yùn)行加速度比為,則D項(xiàng)對(duì).答案:ACD6.解析:太陽位于木星運(yùn)行橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上,A項(xiàng)錯(cuò)誤;火星和木星運(yùn)行的軌道不同,速度大小不可能始終相等,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由開普勒第三定律=k可知C項(xiàng)正確;同一行星與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等,不同的行星,不相等,D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案:C7.解析：由豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得gG=mg M ，G未知，故A錯(cuò)；根據(jù)已知條件不能分析行星的自轉(zhuǎn)情況，B錯(cuò)；根據(jù)G=mg得v，C正確；由Gm()2Rmg得T2 2 ，D正確.答案：CD8.解析:從地面發(fā)射加速升空時(shí),加速度向上,機(jī)艙內(nèi)的物體處于超重狀態(tài),則A項(xiàng)錯(cuò);在高6萬米的大氣層內(nèi)飛行時(shí),受地球的引力、空氣阻力和牽引力,則B項(xiàng)錯(cuò);做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),所受地球的引力不做功,則C項(xiàng)錯(cuò);從地球軌道返回地面,變軌做近心運(yùn)動(dòng),必須先減速,則D項(xiàng)正確.答案:D9.解析：(1)設(shè)小物體質(zhì)量為m.a.在北極地面GF0在北極上空高出地面h處GF1當(dāng)h1.0%R時(shí)0.98.b.在赤道地面，小物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到萬有引力和彈簧秤的作用力，有G-F2m 得.(2)地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到太陽的萬有引力，設(shè)太陽質(zhì)量為MS，地球質(zhì)量為M，地球公轉(zhuǎn)周期為TE，有GMr得TE.其中為太陽的密度.由上式可知，地球公轉(zhuǎn)周期TE僅與太陽的密度、地球公轉(zhuǎn)軌道半徑與太陽半徑之比有關(guān).因此“設(shè)想地球”的1年與現(xiàn)實(shí)地球的1年時(shí)間相同.答案：(1)a. 0.98b.(2)與現(xiàn)實(shí)地球的1年時(shí)間相同