《2020届高三物理二轮复习练习：万有引力专题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高三物理二轮复习练习：万有引力专题.docx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2020届高三物理万有引力专题（共30题）一、单选题（本大题共18小题）1. 某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为地球同步卫星绕地球轨道半径的12，则此卫星运行的周期大约是()A. 6hB. 8.4hC. 12hD. 16.9h2. 2013年12月2日，嫦娥三号从西昌卫星发射中心发射到近地点约200公里，远地点38万公里的地月转移轨道12月6日傍晚17时53分，嫦娥三号成功进入离月球高度为100km的环月圆轨道12月10日21时20分，嫦娥三号在环月圆轨道成功实施变轨控制，进入远月点100km、近月点15km的月面着陆轨道然后开始沿抛物线轨道着陆，在离月面100m处悬停，下降到离月
2、面4m高度处开始自由下落12月14日21时11分，嫦娥三号在月球正面的虹湾以东地区成功实施软着陆12月15日凌晨，嫦娥三号搭载的“玉兔号”月球探测器成功与嫦娥三号进行器件分离12月15日晚，正在月球上开展科学探测工作的嫦娥三号着陆器和巡视器进行互成像实验，“两器”顺利互拍，嫦娥三号任务取得圆满成功下列关于嫦娥三号，说法不正确的是()A. 嫦娥三号发射后进入地月转移轨道的速度应大于7.9km/sB. 嫦娥三号在地月转移轨道上逐渐远离地球的过程中，速度变小，加速度也变小C. 嫦娥三号在由地月转移轨道变到环月轨道时，必须减速D. 嫦娥三号在环月轨道上运动的周期比月面着陆轨道的周期小3. 宇宙间存在一
3、些离其它恒星较远的三星系统。其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为M的星位于等边三角形的三个顶点上，任意两颗星的距离均为R.并绕其中心O做匀速圆周运动。如果忽略其它星体对它们的引力作用，引力常数为G.以下对该三星系统的说法中正确的是()A. 每颗星做圆周运动的角速度为3GMR3B. 每颗星做圆周运动的向心加速度与三星的质量无关C. 若距离R和每颗星的质量M都变为原来的2倍，则角速度变为原来的2倍D. 若距离R和每颗星的质量M都变为原来的2倍，则线速度大小不变4. 2019年8月31日7时41分，我国在酒泉卫星发射中心用“快舟一号”甲运载火箭，以“一箭双星”方式，成功将微重力技术实验卫星和潇湘
4、一号07卫星发射升空，卫星均进入预定轨道。假设微重力技术试验卫星轨道半径为R1，潇湘一号07卫星轨道半径为R2，两颗卫星的轨道半径R1R2，两颗卫星都作匀速圆周运动。已知地球表面的重力加速度为g，则下面说法中正确的是()A. 微重力技术试验卫星在预定轨道的运行速度为gR1B. 卫星在R2轨道上运行的线速度大于卫星在R1轨道上运行的线速度C. 卫星在R2轨道上运行的向心加速度小于卫星在R1轨道上运行的向心加速度D. 卫星在R2轨道上运行的周期小于卫星在R1轨道上运行的周期5. 2019年诺贝尔物理学奖授予了三位天文学家，以表彰他们对于人类对宇宙演化方面的了解所作的贡献。其中两位学者的贡献是首次发
5、现地外行星，其主要原理是恒星和其行星在引力作用下构成一个“双星系统”，恒星在周期性运动时，可通过观察其光谱的周期性变化知道其运动周期，从而证实其附近存在行星。若观测到的某恒星运动周期为T，并测得该恒星与行星的距离为L，已知万有引力常量为G，则由这些物理量可以求得()A. 行星的质量B. 恒星的质量C. 恒星与行星的质量之和D. 恒星与行星圆周运动的半径之比6. 北京时间2019年5月17日23时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射第45颗北斗导航卫星。该卫星属于地球静止轨道卫星，即地球同步轨道卫星(代号为S)，与此前发射的倾斜地球同步轨道卫星(代号为P，其运行周期与地球
6、自转周期相同)和中圆地球轨道卫星(代号为Q)进行组网，这种包括三种不同类型轨道卫星的混合设计属于北斗系统独有、国际首创，将有效增加亚太地区卫星可见数，为亚太地区提供更优质的服务。若这三种不同类型的卫星的轨道都是圆轨道，已知中圆地球轨道卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，下列说法正确的是()A. 这三种不同类型轨道卫星的线速度大小有可能相同B. P和S绕地球运动的向心加速度大小相等C. 这三种不同类型轨道卫星的周期有可能都相同D. P和S绕地球运动的向心力大小一定相等7. 长征五号被人们亲切称作“胖五”，2019年12月27日成功将实践二十号卫星送入预定轨道，这代表了我们国家运载火箭的最高水平
7、。某次用火箭发射卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以7.0103m/s的速度绕地球做匀速圆周运动，已知卫星的质量为8000kg，最后一节火箭壳体的质量为1000kg。某时刻前方的卫星与后方的火箭壳体分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为2.7103m/s，则以下答案正确的是()A. 分离后卫星的速度为7.0103m/sB. 分离后卫星的速度为9.7103m/sC. 分离后较短时间内卫星将做离心运动D. 分离后火箭壳体仍在原来的轨道上运行8. 2018年12月8日“嫦娥四号”发射升空，它是探月工程计划中第四颗人造探月卫星。已知万有引力常量为G，月球的半径为R，月
8、球表面的重力加速度为g，嫦娥四号绕月球做圆周运动的轨道半径为r，绕月周期为T.则下列说法中正确的是()A. “嫦娥四号”绕月运行的速度为gr2RB. 月球的第一宇宙速度为grC. 嫦娥四号绕行的向心加速度大于月球表面的重力加速度gD. 月球的平均密度为=3r3GT2R39. 关于地球同步卫星下列说法正确的是()地球同步卫星和地球同步，因此同步卫星的高度和线速度大小是一定的地球同步卫星绕地球的角速度虽被确定，但高度和速度可以选择，高度增加，速度增大，高度降低，速度减小在赤道上空运行的地球同步卫星一定相对地面静止不动为了避免同步通信卫星在轨道上相撞，必须让它们运行在不同轨道上A. B. C. D.
9、 10. 黑洞是一种密度极大的天体，以至包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用。2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，如图所示。该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，据观测有一距此黑洞中心r的星体，以周期T绕其做匀速圆周运动。光在真空中传播速度为c。由此可推断，此黑洞的半径至多为()A. c2T242r3B. 42r3c2T2C. cT2D. 2cT11. 有a、b、c、d四颗地球卫星：a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动；b处于离地很近的近地圆轨道上正常运动；c是地球同步卫星；d是高空探测卫星。各卫星排列位置如图所示，下列说法中正确的是()A. a的向心加速度等于重力
10、加速度gB. b在相同时间内转过的弧长最长C. d的运行周期有可能是20hD. 把a直接发射到b运行的轨道上，其发射速度大于第一宇宙速度12. “嫦娥四号”月球探测器在我国西昌卫星发射中心成功发射，探测器奔月过程中，被月球俘获后在月球上空某次变轨是由椭圆轨道a变为近月圆形轨道b，如图所示，a、b两轨道相切于P点。不计变轨过程探测器质量的变化，下列说法正确的是()A. 探测器在a轨道上P点的动能小于在b轨道上P点的动能B. 探测器在a轨道上P点的加速度等于在b轨道上P点的加速度C. 探测器在a轨道运动的周期小于在b轨道运动的周期D. 为使探测器由a轨道进入b轨道，在P点必须加速13. 2020年
11、3月9日，航天工作者战胜疫情成功发射第54颗北斗卫星，我国自主研制的北斗卫星导航系统迎来了新的节点。北斗卫星导航系统由一系列中轨地球轨道卫星、高轨地球同步静止轨道卫星、高轨倾斜轨道卫星组成，高轨倾斜轨道卫星的周期与地球自转周期相同、轨道平面与地球赤道平面呈一定的夹角。关于高轨倾斜轨道卫星，下列判断正确的是()A. 相对地面静止B. 环绕速度的大小与高轨地球同步静止轨道卫星相等C. 向心加速度比中轨地球轨道卫星大D. 所受地球引力的大小与高轨地球同步静止轨道卫星相等14. 宇宙中有一孤立星系，中心天体周围有三颗行星，如图所示。中心天体质量远大于行星质量，不考虑行星之间的万有引力，三颗行星的运动轨
12、道中，有两个为圆轨道，半径分别为r1、r3，一个为椭圆轨道，半长轴为a，a=r3.在t时间内，行星、行星与中心天体连线扫过的面积分别为S2、S3；行星的速率为v1、行星在B点的速率为v2B、行星在E点的速率为v2E、行星的速率为v3，下列说法正确的是()A. S2=S3B. 行星与行星的运行周期相等C. 行星与行星在P点时的向心加速度大小相等D. v3v1v2Ev2B15. 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即天王星、地球、太阳三者处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间。已知地球到太阳距离为1个天文单位，天王星到太阳距离为19
13、.2个天文单位，则下列说法正确的是()A. 此时太阳位于地球和天王星之间的某一点B. 2020年10月28日还会出现一次天王星冲日现象C. 天王星绕太阳公转的周期约为84年D. 地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的20倍16. 2019年12月16日，我国成功发射第五十二、五十三颗北斗导航卫星，这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星；天宫空间站是由我国自主建设运行在低地轨道的大型空间站，将在2022年前后完成建造并开始运营。万有引力常量为G.根据以上信息请判断下列说法中正确的是()A. 这两颗卫星的线速度均大于天宫空间站的线速度B. 这两颗卫星做匀速圆周运动的圆心一定不相同C. 地球对这两颗卫
14、星的万有引力一定大于地球对天宫空间站的万有引力D. 已知这两颗卫星运行的周期与轨道半径可以求出它们的向心加速度17. 假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200km的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6400km，地球同步卫星距地面高度为36000km，宇宙飞船和地球同步卫星绕地球同向运动，每当二者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻二者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为()A. 4次B. 6次C. 7次D. 8次18. 2019年11月5日，我国成功发射第49颗北斗导航卫星，标志着北斗三号系统3颗地球
15、同步轨道卫星全部发射完毕。人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道I的A点先变轨到椭圆轨道，然后在B点变轨进入地球同步轨道，则()A. 卫星在轨道上过A点的速率比卫星在轨道上过B点的速率小B. 若卫星在I、轨道上运行的周期分别为T1、T2、T3，则T1T2T2T3B. “嫦娥五号”在A、B点变轨过程中机械能均增大C. “嫦娥五号”探测器在B点的加速度大于在A点的加速度D. “嫦娥五号”探测器在轨道运动的平均速率小于在轨道运动的平均速率23. 如图所示，“土星冲日”是指土星和太阳正好分处地球的两侧，三者几乎成一条直线。该天象每378天发生一次，土
16、星和地球绕太阳公转的方向相同，公转轨迹近似为圆，地球绕太阳公转的周期、半径及引力常量均为已知。根据以上信息可求出()A. 地球的质量B. 土星的密度C. 土星绕太阳的公转速度D. 土星绕太阳的公转半径24. “嫦娥五号”是我国首个实施无人月面取样且返回的探测器，它由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成，由长征五号运载火箭从文昌航天发射场发射。若“嫦娥五号”探测器环月工作轨道为圆形，其离月球表面高度为h、运行周期为T，月球半径为R.由以上数据可求的物理量有()A. 月球表面飞船所受的重力B. “嫦娥五号”探测器绕月球运行的加速度C. “嫦娥五号”探测器绕月球运行的速度D. 月球对“嫦娥五号
17、”探测器的吸引力25. 某宇宙飞船在赤道所在平面内绕地球做匀速圆周运动，假设地球赤道平面与其公转平面共面，地球半径为R.日落后3小时时，站在地球赤道上的小明，刚好观察到头顶正上方的宇宙飞船正要进入地球阴影区，则()A. 宇宙飞船距地面高度为2RB. 在宇宙飞船中的宇航员观测地球，其张角为90C. 宇航员绕地球一周经历的“夜晚”时间为6小时D. 若宇宙飞船的周期为T，则宇航员绕地球一周经历的“夜晚”时间为T/426. 随着超轻、超强度材料的出现，有科学家设想将空间站A与卫星B用一根超强度材料绳连起来与地球同步运行；或地球与空间站A之间连接一绳梯进行物资运送。如图，C为地球同步轨道，根据所学知识，
18、判断可以实现的是()A. B. C. D. 27. “食双星”是一种双星系统，两颗恒星互相绕行的轨道几乎在视线方向，这两颗恒星会交互通过对方，造成双星系统的光度发生周期性的变化。双星的光变周期就是它们的绕转周期。如大熊座UX星，光变周期为4小时43分，该双星由A星和B星组成，A星为2.3个太阳质量，B星为0.98个太阳质量，A星的表面物质开始受B星的引力离开A星表面流向B星表面，短时间内可认为两星之间距离不发生变化，不考虑因核反应产生的质量亏损。关于该过程描述正确的是()A. 光变周期将变小B. 光变周期不变C. A星的线速度将增大D. B星的线速度增大28. 预计2020年再发射24颗卫星后
19、，北斗全球系统建设将全面完成，使我国的导航定位精度不断提高。北斗导航卫星有一种是处于地球同步轨道，假设其离地高度为h，地球半径为R，地面附近重力加速度为g，则有()A. 该卫星运行周期可根据需要任意调节B. 该卫星所在处的重力加速度为(RR+h)2gC. 该卫星运动动能为mgR22(R+h)D. 该卫星周期与近地卫星周期之比为(1+hR)2329. 一群建筑师设计了一座世界上独一无二的摩天大楼，这座摩天大楼将悬浮于空中其中一种设计方案是：在赤道上发射一颗卫星，用非常坚固的绳索把大楼悬挂在卫星下方距地面几百米的高空中，调节卫星使得大楼相对地面静止，忽略空气阻力，则()A. 卫星稳定时，在同步卫星
20、轨道上运行B. 居住在大楼里的人们处于完全失重状态C. 从大楼外静止释放一铁球，铁球做自由落体运动D. 沿大楼内部楼梯向上，人的向心加速度逐渐增大30. 18世纪，数学家莫佩尔蒂和哲学家伏尔泰，曾设想“穿透”地球：假设能够沿着地球两极连线开凿一条沿着地轴的隧道贯穿地球，一个人可以从北极入口由静止自由落入隧道中，忽略一切阻力，此人可以从南极出口飞出，则以下说法正确的是(已知地球表面处重力加速度g取10m/s2；地球半径R=6.4106m；地球表面及内部某一点的引力势能Ep=-GMmr，r为物体距地心的距离)()A. 人与地球构成的系统，虽然重力发生变化，但是机械能守恒B. 当人下落经过距地心0.
21、5R瞬间，人的瞬时速度大小为4103m/sC. 人在下落过程中，受到的万有引力与到地心的距离成正比D. 人从北极开始下落，直到经过地心的过程中，万有引力对人做功W=1.6109J参考答案1.【答案】B【解析】解：由题意卫星的轨道半径是同步卫星半径的12，根据开普勒第三定律有：r同3T同2=(12r同)3T卫2可得：T卫=(12r同r同)3T同=1824h8.4h，故ACD错误，B正确。故选：B。根据开普勒第三定律R3T2=k直接求解即可。知道卫星的轨道半径关系求周期关系，可以直接应用开普勒第三定律，也可以根据万有引力提供圆周运动向心力分析。2.【答案】D【解析】解：A、第一宇宙速度(7.9km
22、/s)是发射飞行器的最小速度，故嫦娥三号发射后进入地月转移轨道的速度应大于7.9km/s，故A正确；B、嫦娥三号在地月转移轨道上逐渐远离地球的过程中，由于克服地球引力做功，故速度变小；由于地球引力减小，故加速度也变小；故B正确；C、嫦娥三号在由地月转移轨道变到环月轨道时，必须减速，否则会做离心运动，故C正确；D、在绕月飞行时，飞船越低越快，故月面着陆轨道的周期小于环月轨道上运动的周期，故D错误；本题选错误的，故选：D。通过宇宙速度的意义判断嫦娥三号发射速度的大小，根据卫星变轨原理分析轨道变化时卫星是加速还是减速；在绕月飞行时，飞船越低越快理解宇宙速度的物理意义和卫星变轨原理是解决本题的关键，应
23、用“越远越慢”这一规律可以方便解决此类问题3.【答案】D【解析】解：A、根据万有引力定律可知，任意两个星体之间的万有引力：F=GM2R2，任一星体受到的合力为3F，由几何关系知：它们的轨道半径r=33R合力提供向心力：3F=M2r联立解得：=3GMR3，故A错误；B、由牛顿第二定律可知，a=3FM=3GMR2，向心加速度与质量有关，故B错误；C、由A选项可知，若距离R和每颗星的质量M都变为原来的2倍，则角速度变为原来的12，故C错误；D、根据线速度与角速度的关系可知，v=r=GMR，若距离R和每颗星的质量M都变为原来的2倍，则线速度大小不变，故D正确。故选：D。先写出任意两个星体之间的万有引力
24、，根据平行四边形定则求每一星体受到的合力，该合力提供圆周运动的向心力。根据几何关系确定星体的轨道半径。列出角速度、向心加速度等物理量的关系式，分析解答。此题考查了万有引力定律及其应用，解决该题首先要理解模型所提供的情景，求出星体受到的合力，根据合力提供向心力列式，得到角速度、向心加速度、线速度的关系式。4.【答案】C【解析】解：A、微重力技术试验卫星在预定轨道的重力加速度为g，根据重力提供向心力可得：mg=mv2R，解得：v=gR，而gg，故A错误；B、根据万有引力提供向心力可得GMmr2=mv2r，解得：v=GMr，两颗卫星的轨道半径R1R2，所以卫星在R2轨道上运行的线速度小于卫星在R1轨
25、道上运行的线速度，故B错误；C、根据牛顿第二定律可得GMmr2=ma，解得：a=GMr2，两颗卫星的轨道半径R1R2，所以卫星在R2轨道上运行的向心加速度小于卫星在R1轨道上运行的向心加速度，故C正确；D、根据开普列第三定律r3T2=k可得，两颗卫星的轨道半径R1v0=7.0103m/s，将发生离心运动，卫星对地面的高度将增大，故C正确；D、火箭壳体分离的一速度v=4.6103m/sv3=GMr3，考虑到到的变轨过程应该在B点加速，有v1v2E，考虑到v2E小于在E点能够绕中心天体匀速圆周运动所需的速度vE，而vEv3，所以有v2Ev3，综上所述v2Ev3v1v2B，故D错误。故选：B。对于行
26、星、行星由于半长轴和圆轨道半径相等，据开普勒第三定律判定其周期关系，t取整周期根据椭圆面积和圆面积关系判断；根据万有引力提供向心力比较两个圆轨道的线速度关系，引入以E点到中心天体为半径的匀速圆周运动的圆轨道来比较线速度大小关系。本题考查的是卫星变轨问题，对于圆周轨道由万有引力提供向心力来计算线速度大小关系，对于圆周轨道和椭圆轨道相切处根据离心运动和近心运动来进行处理。15.【答案】C【解析】解：A、太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”，即地球位于太阳和天王星之间的某一点，故A错误；C、
27、根据开普勒第三定律可知，r3T2=k，已知地球到太阳距离为1个天文单位，天王星到太阳距离为19.2个天文单位，地球公转周期：T地=1年，解得天王星公转周期：T天=1923年84年，故C正确；B、如果两次天王星冲日时间间隔为t，则地球多转动一周，有：2=(2T地-2T天)t解得：t1.01年=369天，即2020年10月28日不会出现一次天王星冲日现象，故B错误；D、根据万有引力提供向心力，GMmr2=ma，解得加速度：a=GMr2，已知地球到太阳距离为1个天文单位，天王星到太阳距离为19.2个天文单位，则地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的369倍，故D错误。故选：C。行星围绕太阳做匀
28、速圆周运动，根据开普勒第三定律，其轨道半径的三次方与周期T的平方的比值都相等，据此分析天王星公转周期。从一次行星冲日到下一次行星冲日，为地球多转动一周的时间。根据万有引力提供向心力，比较公转加速度。此题考查了万有引力定律及其应用，解题的关键是根据开普勒第三定律确定轨道半径和周期的关系，知道相邻的两次行星冲日的时间中地球多转动一周。16.【答案】D【解析】解：A、卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，GMmr2=mv2r，解得线速度：v=GMr，根据题干信息无法确定中圆地球轨道卫星的轨道半径与天宫空间站的轨道半径的大小关系，无法比较线速度，故A错误；B、卫星做匀速圆周运动的圆心一定在地心
29、，一定是相同的，故B错误；C、中圆地球轨道卫星与天宫空间站的质量未知，根据F=GMmr2可知，无法比较地球对这两颗卫星的万有引力和地球对天宫空间站的万有引力的关系，故C错误；D、卫星做匀速圆周运动，根据向心加速度公式可知，a=42T2r，已知这两颗卫星运行的周期与轨道半径可以求出它们的向心加速度，故D正确。故选：D。卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，得到线速度与轨道半径的关系分析。卫星一定绕地心做匀速圆周运动。根据万有引力公式分析地球对卫星和天宫空间站的万有引力。根据圆周运动的向心加速度公式分析。此题考查了人造卫星的相关知识，解题的关键是明确卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，得到线速度、周期、加速度等物理量与轨道半径的关系分析。17.【答案】C【解析】【分析】地球同步卫星与宇宙飞船均绕地球做圆周运动，则它们的半径的三次方之比与公转周期的二次方之比相等当它们从相距最近到相距最远，转动的角度相差(2n+)(n=0、1、2、)。从相距最近再次相距最近，它们转动的角度相差360度；当从相距最近到再次相距最远时，它们转动的角度相差180度。【解答】解：据开