《2019人教版高考物理二轮复习练习：专题一+第4讲万有引力定律及其应用+Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019人教版高考物理二轮复习练习：专题一+第4讲万有引力定律及其应用+Word版含解析.pdf（11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、限训练通高考 科学设题 拿下高考高分 (45 分钟)一、单项选择题 1(2018北京西城区高三期末)如图所示，地球绕着太阳公转，而月球又绕着地球转动，它们的运动均可近似看成匀速圆周运动如果要通过观测求得地球的质量，需要测量下列哪些量()A地球绕太阳公转的半径和周期 B月球绕地球转动的半径和周期 C地球的半径和地球绕太阳公转的周期 D地球的半径和月球绕地球转动的周期 解析：由万有引力提供向心力可得，GMmr2 m(2T)2r，解得M42r3GT2，要求出地球质量，需要知道月球绕地球转动的轨道半径和周期，选项B 正确，A、C、D 错误 答案：B 2.(2018安徽合肥高三一模)2018 年 1 月
2、 31 日天空上演了“月全食血月”“超级月亮”“蓝月”三景合一的天文奇观“超级月亮”看起来比平常大14%、亮度提高了30%.这是因为月球沿椭圆轨道绕地球运动到近地点的缘故下列说法中正确的是()A此时月球的速度最小 B此时月球的加速度最大 C月球由远地点向近地点运动的过程，地球对月球的万有引力做负功 D月球由远地点向近地点运动的过程，月球的机械能减小 解析：月球沿椭圆轨道绕地球运动到近地点时的速度最大，选项A 错误；由GMmr2 ma 知，在近地点时月球受到地球的万有引力最大，月球的加速度最大，选项B正确；月球由远地点向近地点运动的过程，地球对月球的万有引力做正功，选项C错误；月球沿椭圆轨道绕地
3、球运动过程中，只有地球对月球的万有引力对月球做功，月球的机械能守恒，选项D 错误 答案：B 3(2018高考全国卷)为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16 倍；另一地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4 倍 P与 Q 的周期之比约为()A 2 1 B.4 1 C 8 1 D 16 1 解析：由 GMmr2mr42T2知，T2r342GM，则两卫星T2PT2Qr3Pr3Q.因为 rPrQ41，故 TPTQ81.答案：C 4(2018湖南省十三校联考)如图所示，由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于2015 年启动，拟采用三颗全同的卫星(SC1、SC
4、2、SC3)构成一个边长约为地球半径27 倍的等边三角形阵列，地球恰好处于三角形中心，卫星将在以地球为中心、高度约10 万千米的轨道上运行，对一个周期仅有5.4 分钟的超紧凑双白矮星系统RXJ0806.3 1 527 产生的引力波进行探测若地球近地卫星的运行周期为T0，则三颗全同卫星的运行周期最接近()A 6T0 B.30T0 C 60T0 D 140T0 解析：设地球的半径为 R，对近地卫星有 GMmR2mR(2T0)2，对三颗全同卫星中的某颗卫星，有 GMmr2mr(2T)2，由题意知，该卫星的轨道半径 r27R2cos 309 3R，联立解得该卫星的周期 T9 33T060T0，选项 C
5、 正确 答案：C 5(2018山东济南五校联考)2016 年 10 月 19 日凌晨，“神舟十一号”飞船经历5 次变轨后与“天宫二号”目标飞行器在距地面393 km 的近圆轨道上，成功进行了空间交会对接，再次上演“太空之吻”下列关于“天宫二号”、飞船和航天员的说法正确的是()A航天员在“天宫二号”内的“私人睡眠站”中睡觉时处于平衡状态 B由于轨道上有极其稀薄的大气，若不加干预，“天宫二号”的动能会减小 C为了实现对接，飞船和“天宫二号”应在同一轨道上运行，且两者的速度都应大于第一宇宙速度 D飞船应先在比“天宫二号”半径小的轨道上加速逐渐靠近“天宫二号”，两者速度接近时实现对接 解析：航天员在“
6、天宫二号”内的“私人睡眠站”中加速度不为 0，处于完全失重状态，受力不平衡，选项 A 错误；由于轨道上有稀薄的大气，“天宫二号”的线速度在减小，做近心运动，到了低轨道后，根据 GMmr2mv2r可知，“天宫二号”的线速度增大，动能增大，选项 B 错误；在同一轨道上运行时，二者线速度相等，且都小于第一宇宙速度，不可能实现对接，选项 C 错误；飞船在低轨道加速，做离心运动，两者速度相等时，可实现对接，选项 D 正确 答案：D 6(2018河南六市第一次联考)随着地球资源的枯竭和空气污染(如雾霾)的加重，星球移民也许是最好的解决方案之一美国NASA 于 2016 年发现一颗迄今为止与地球最类似的太阳
7、系外的行星，与地球的相似度为0.98，并且可能拥有大气层和流动的水，这颗名叫Kepler 452b 的行星距离地球约1 400 光年，公转周期约37 年，它的半径大约是地球的1.6 倍，重力加速度与地球相近已知地球表面第一宇宙速度为7.9 km/s，则下列说法正确的是()A飞船在Kepler 452b表面附近运行时的速度小于7.9 km/s B该行星的质量约为地球质量的1.6 倍 C该行星的平均密度约是地球平均密度的85 D 在地球上发射航天器到达该星球，航天器的发射速度至少要达到第三宇宙速度 解析：设 Kepler 425b 行星的半径为 R，飞船的质量为 m，第一宇宙速度为 v，由万有引力
8、定律得，mgmv2R，解得 v gR，则vKv地 RKR地 1.61，故 vK7.9 km/s，选项 A 错误；设 Kepler 425b 行星的质量为 M，由万有引力近似等于重力得，GMmR2mg，解得 MgR2G，则MKM地R2KR2地2.56，选项 B 错误；行星的密度 M43R33g4RG，则K地R地RK58，选项 C 错误；第三宇宙速度是卫星脱离太阳引力束缚的发射速度，由于该行星是太阳系以外的行星，因此发射航天器到达该星球，航天器的发射速度至少要达到第三宇宙速度，选项D 正确 答案：D 7某卫星在半径为r 的轨道1 上做圆周运动，动能为E1，变轨到轨道2 上后，动能比在轨道1 上减小
9、了E，在轨道2 上也做圆周运动，则轨道2 的半径为()A.E1rE1 E B.E1E r C.ErE1 E D.E1 EEr 解析：由题意知在半径为 r 的轨道 1 上，卫星的线速度 v 2E1m，在轨道 2 上卫星的线速度 v 2E1Em，根据万有引力提供向心力有GMmr2mv2r，得 rGMv2GMm2E1，所以轨道 2 的半径 rGMv22E1r2E1EE1rE1E，故 A 正确 答案：A 8已知地球的半径为R，地球同步卫星离地高度为h，则关于地球赤道上静止的物体、地球近地环绕卫星和地球同步卫星的有关物理量，下列说法中正确的是()A赤道上物体与地球同步卫星的线速度之比为v1v3R hR
10、B近地卫星与地球同步卫星的角速度之比为23(R hR)2 C近地卫星与地球同步卫星的周期之比为T2T3 RR h3 D赤道上物体与地球同步卫星的向心加速度之比为a1a3(R hR)2 解析：地球同步卫星与地球自转同步，角速度相同，由 vr 和 a2r 得v1v3RRh，a1a3RRh，选项 A、D 错误；对近地卫星 GMm2R2m222R，对地球同步卫星 GMm3Rh2m323(Rh)，两式比较可得23 RhR3，选项B错误；同样对近地卫星GMm2R2m242T22R，对地球同步卫星 GMm3Rh2m342T23(Rh)，两式比较可得T2T3 RRh3，选项 C 正确 答案：C 9.我国首颗量
11、子科学实验卫星于2016 年 8 月 16 日 1 点 40 分成功发射量子卫星成功运行后，我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m 倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍，图中P 点是地球赤道上一点，由此可知()A同步卫星与量子卫星的运行周期之比为n3m3 B同步卫星与P 点的速度之比为1n C量子卫星与同步卫星的速度之比为nm D量子卫星与P 点的速度之比为 n3m 解析：由开普勒第三定律有，R3同R3量T2同T2量n3m3，可知同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 n
12、3m3，选项 A 错误；由于同步卫星的周期与地球自转周期相同，由 vr2Tr 可得同步卫星与 P 点的速度之比为 v同vPn1，选项 B 错误；由 GMmr2mv2r，解得 v GMr，量子卫星与同步卫星的速度之比为v量v同 R同R量 nm，选项 C 错误；量子卫星与 P 点的速度之比为v量vPv量v同v同vP n3m，选项 D 正确 答案：D 二、多项选择题 10“神舟十一号”载人飞船在太空中遨游33 天后，于2016 年 11 月 18 日载着两名航天员顺利返回地面，任务取得了完美成功，但其中的惊险，恐怕没几人知晓飞船在飞行中遇到空间碎片，一旦撞上，后果不堪设想，为此研究人员准备了600多
13、个应急故障预案假设飞船飞行中发现前方有一个空间碎片，为了避开航天碎片的撞击，需要改变运行轨道，对于变轨过程，下列说法正确的是()A降低运行速度，飞船将逐渐运动到较高轨道上，定位后，飞船的机械能增大 B降低运行速度，飞船将逐渐运动到较低轨道上，定位后，飞船的机械能减小 C加大运行速度，飞船将逐渐运动到较高轨道上，定位后，飞船的机械能增大 D加大运行速度，飞船将逐渐运动到较低轨道上，定位后，飞船的机械能减小 解析：降低运行速度，飞船在原轨道的万有引力大于所需要的向心力，将做近心运动，飞船逐渐运动到较低的轨道，飞船降低速度后，在原轨道的动能减小，势能不变，机械能减小，之后向低轨道运动过程中，机械能不
14、变，所以定位后，飞船的机械能减小，故 A 错误，B 正确；加大运行速度，飞船在原轨道的万有引力小于所需要的向心力，飞船将做离心运动，飞船将逐渐运动到较高轨道上，飞船加大运行速度后，在原轨道的动能增大，势能不变，机械能增加，之后向高轨道运动过程中，机械能不变，所以定位后，飞船的机械能增加，故 C 正确，D 错误 答案：BC 11.2018 年 5 月 25 日 21 时 46 分，探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继卫星成功实施近月制动，进入月球至地月拉格朗日L2点的转移轨道当“鹊桥”位于拉格朗日点(如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人们称为地月系统拉格朗日点)上时，会在月球与地球的共同引力
15、作用下，几乎不消耗燃料而保持与月球同步绕地球做圆周运动，下列说法正确的是(月球的自转周期等于月球绕地球运动的周期)()A“鹊桥”位于L2点时，“鹊桥”绕地球运动的周期和月球的自转周期相等 B“鹊桥”位于L2点时，“鹊桥”绕地球运动的向心加速度大于月球绕地球运动的向心加速度 C L3和 L2到地球中心的距离相等 D“鹊桥”在L2点所受月球和地球引力的合力比在其余四个点都要大 解析：“鹊桥”位于 L2点时，由于“鹊桥”与月球同步绕地球做圆周运动，所以“鹊桥”绕地球运动的周期和月球绕地球运动的周期相等，又月球的自转周期等于月球绕地球运动的周期，故选项 A 正确；“鹊桥”位于 L2点时，由于“鹊桥”与
16、月球绕地球做圆周运动的周期相同，“鹊桥”的轨道半径大，根据公式 a42T2r 分析可知，“鹊桥”绕地球运动的向心加速度大于月球绕地球运动的向心加速度，故选项 B 正确；如果 L3和 L2到地球中心的距离相等，则“鹊桥”在 L2点受到月球与地球引力的合力更大，加速度更大，所以周期更短，故 L2到地球中心的距离大于L3到地球中心的距离，选项 C 错误；在 5 个点中，L2点离地球最远，所以在 L2点“鹊桥”所受合力最大，故选项 D 正确 答案：ABD 12(2017高考江苏卷)“天舟一号”货运飞船于2017 年4 月20 日在文昌航天发射中心成功发射升空与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”
17、在距地面约 380 km 的圆轨道上飞行，则其()A角速度小于地球自转角速度 B线速度小于第一宇宙速度 C周期小于地球自转周期 D向心加速度小于地面的重力加速度 解析：由于地球自转的角速度和周期与地球同步卫星一致，故“天舟一号”可与地球同步卫星比较，由于“天舟一号”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以，角速度是“天舟一号”大，周期是同步卫星大，选项 A 错，C 对；第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，故“天舟一号”的线速度小于第一宇宙速度，B 对；对“天舟一号”有 GM地mR地h2ma向，所以 a向GM地R地h2，而地面重力加速度 gGM地R2地，故 a向g，D 对 答案：BCD 13 179
18、8 年，英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G，因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人若已知万有引力常量G，地球表面处的重力加速度g，地球半径R，地球上一个昼夜的时间T1(地球自转周期)，一年的时间T2(地球公转周期)，地球中心到月球中心的距离L1，地球中心到太阳中心的距离L2.你能计算出()A地球的质量m地gR2G B太阳的质量m太42L32GT22 C月球的质量m月42L31GT21 D可求月球、地球及太阳的密度 解析：对地球表面的一个物体m0来说，应有m0gGm地m0R2，所以地球质量m地gR2G，选项 A 正确对地球绕太阳运动来说，有Gm太m地L22m地42T22L2，则 m太42L
19、32GT22，选项 B 正确对月球绕地球运动来说，能求地球的质量，不知道月球的相关参量及月球的卫星的运动参量，无法求出它的质量和密度，选项C、D 错误 答案：AB 14 2016 年 8 月 16 日，我国在酒泉卫星发射中心成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空，使我国首次实现了卫星和地面之间的量子通信，构建了天地一体化的量子保密通信与科学实验体系已知“墨子号”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t(t 小于其运行周期)，“墨子号”运动的弧长为s，轨迹圆弧所对圆心角为(弧度)，引力常量为G，则下列说法正确的是()A“墨子号”的线速度大于地球的第一宇宙速度 B“墨子号”
20、的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度 C“墨子号”的环绕周期为2t D“墨子号”的质量为s3Gt2 解析：卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有 GMmr2mv2r，得 v GMr，可知卫星的轨道半径越大，速率越小，第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，故“墨子号”运行的速度小于地球的第一宇宙速度，故 A 错误；由 GMmr2ma 得，aGMr2，则“墨子号”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，故 B 正确；“墨子号”经过时间 t(t 小于其运行周期)，运动的弧长为 s，轨迹圆弧所对圆心角为(弧度)，则“墨子号”运行的角速度为 t，则“墨子号”的环绕周期为 T22t，故 C
21、正确；“墨子号”绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，即 GMm0r20m02r0，t，vstr0，联立解得地球的质量为 Ms3Gt2，不能求出“墨子号”的质量，故 D 错误 答案：BC 15我国已于2016 年成功发射“天宫二号”，并计划于2020 年发射“火星探测器”设“天宫二号”绕地球做圆周运动的半径为r1、周期为T1；“火星探测器”绕火星做圆周运动的半径为r2、周期为T2.万有引力常量为G.根据题设条件，可得()A关系式r31T21r32T22 B地球与火星的平均密度之比为T21T22 C地球与火星的质量之比为r31T22r32T21 D“天宫二号”和“火星探测器”的向心加速度大小
22、之比为r1T22r2T21 解析：根据 GMmr2m42T2r 可知，r3T2GM42，则r31T21GM地42，r32T22GM火42，故r31T21r32T22，选项 A 错误；因为地球和火星的半径不知道，所以无法算出地球和火星的体积，所以地球和火星的平均密度无法求出，故 B 错误；根据万有引力提供向心力 GMmr2m42T2r，得中心天体的质量为 M42r3GT2，“天宫二号”绕地球做圆周运动的半径为r1、周期为 T1，地球质量为 M地42r31GT21，“火星探测器”绕火星做圆周运动的半径为 r2、周期为 T2，火星质量为 M火42r32GT22，所以有M地M火r31T22r32T21，故 C 正确；根据圆周运动知识，向心加速度 a42T2r，“天宫二号”的向心加速度大小 a142T21r1，“火星探测器”的向心加速度大小 a242T22r2，“天宫二号”和“火星探测器”的向心加速度大小之比为a1a2r1T22r2T21，故 D 正确 答案：CD