【步步高】（新課標(biāo)）高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第四章單元小結(jié)練 萬有引力與航天（含解析）(1).doc

單元小結(jié)練萬有引力與航天(限時：45分鐘)1(2013福建理綜13)設(shè)太陽質(zhì)量為m，某行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為t，軌道可視作半徑為r的圓已知萬有引力常量為g，則描述該行星運(yùn)動的上述物理量滿足()agm bgmcgm dgm答案a解析太陽對行星的萬有引力提供向心力，即mr，整理可得gmr3，故a正確2由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的()a質(zhì)量可以不同 b軌道半徑可以不同c軌道平面可以不同 d速率可以不同答案a解析地球同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同且與地球自轉(zhuǎn)“同步”，所以它們的軌道平面都必須在赤道平面內(nèi)，故c項錯誤；由、mr2g可得r ，由此可知所有地球同步衛(wèi)星的軌道半徑都相同，故b項錯誤；由vr，可得v.可知所有地球同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)速率都相同，故d項錯誤；而衛(wèi)星的質(zhì)量不影響運(yùn)轉(zhuǎn)周期，故a項正確3如圖1所示，某次發(fā)射同步衛(wèi)星時，先進(jìn)入一個近地的圓軌道，然后在p點(diǎn)經(jīng)極短時間點(diǎn)火變速后進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道(該橢圓軌道的近地點(diǎn)為近地圓軌道上的p點(diǎn)，遠(yuǎn)地點(diǎn)為同步軌道上的q點(diǎn))，到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時再次經(jīng)極短時間點(diǎn)火變速后，進(jìn)入同步軌道設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的速率為v1，在p點(diǎn)經(jīng)極短時間變速后的速率為v2，沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)q時的速率為v3，在q點(diǎn)經(jīng)極短時間變速后進(jìn)入同步軌道后的速率為v4.下列關(guān)系正確的是()圖1av1v3 bv4v1 cv3v4 dv4v1；衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動，機(jī)械能守恒，v3v2；不能比較v1和v3的大小，選項a錯誤在q點(diǎn)經(jīng)極短時間點(diǎn)火，速度增大后進(jìn)入圓形同步軌道，v3v4，選項c正確根據(jù)gm，v ，由此可知，v4v2，v4v1，選項b、d正確4宇宙中兩個星球可以組成雙星，它們只在相互間的萬有引力作用下，繞球心連線的某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動根據(jù)宇宙大爆炸理論，雙星間的距離在不斷緩慢增加，設(shè)雙星仍做勻速圓周運(yùn)動，則下列說法錯誤的是()a雙星相互間的萬有引力減小b雙星做圓周運(yùn)動的角速度增大c雙星做圓周運(yùn)動的周期增大d雙星做圓周運(yùn)動的半徑增大答案b解析由m1r12m2r22及r1r2r得，r1，r2，可知d正確；fgm1r12m2r22，r增大，f減小，a正確；r1增大，減小，b錯誤；由t知t增大，c正確52010年諾貝爾物理學(xué)獎授予英國的安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫，表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究它是目前世界上已知的強(qiáng)度最高的材料，為“太空電梯”纜線的制造提供了可能近日，日本大林建設(shè)公司公布了建造“太空電梯”計劃，希望到了2050年，人們不需要搭乘太空船，只要搭電梯就能夠圓太空夢如圖2所示，假設(shè)有一個從地面赤道上某處連向其正上方地球同步衛(wèi)星的“太空電梯”關(guān)于“太空電梯”纜線上各處，下列說法正確的是()圖2a重力加速度相同 b線速度相同c角速度相同 d各質(zhì)點(diǎn)處于完全失重狀態(tài)答案c解析由gmg得g，可見離地面高度不同，其重力加速度大小不同，選項a錯誤；纜線上各處的角速度均與地球自轉(zhuǎn)角速度相同，選項c正確；由v(rh)知，離地面高度不同的點(diǎn)，其線速度大小不同，選項b錯誤；假設(shè)各質(zhì)點(diǎn)處于完全失重狀態(tài)，由gm(rh)2得 ，則完全失重時離地面高度不同處角速度大小不同，因角速度相同，故假設(shè)不成立選項d錯誤62013年2月16日凌晨，2012da14小行星與地球“擦肩而過”，距離地球最近約2.77萬公里據(jù)觀測，它繞太陽公轉(zhuǎn)的周期約為366天，比地球的公轉(zhuǎn)周期多1天假設(shè)小行星和地球繞太陽運(yùn)行的軌道均為圓軌道，對應(yīng)的軌道半徑分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2，以下關(guān)系式正確的是()a. b.c. d. 答案bd解析由開普勒行星運(yùn)動定律和萬有引力提供向心力可知k，v ，將代入可得選項b、d正確7小型登月器連接在航天站上，一起繞月球做圓周運(yùn)動，其軌道半徑為月球半徑的3倍某時刻，航天站使登月器減速分離，登月器沿如圖3所示的橢圓軌道登月，在月球表面逗留一段時間完成科考工作后，經(jīng)快速啟動仍沿原橢圓軌道返回當(dāng)?shù)谝淮位氐椒蛛x點(diǎn)時恰與航天站對接登月器快速啟動時間可以忽略不計，整個過程中航天站保持原軌道繞月運(yùn)行已知月球表面的重力加速度為g0，月球半徑為r，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則登月器可以在月球上停留的最短時間約為()圖3a4.7 b3.6 c1.7 d1.4 答案a解析由題可知，航天站的軌道半徑為3r，設(shè)航天站轉(zhuǎn)一周的時間為t，則有m(3r)，對月球表面的物體有m0g0，聯(lián)立兩式得t6 .登月器的登月軌道是橢圓，從與航天站分離到第一次回到分離點(diǎn)所用時間為沿橢圓運(yùn)行一周的時間t和在月球上停留時間t之和，若恰好與航天站運(yùn)行一周所用時間相同時t最小，則有：tmintt，由開普勒第三定律有：，得t4 ，則tmintt4.7 ，所以只有a對82012年6月18日，我國的神舟九號載人飛船與“天宮一號”目標(biāo)飛行器順利對接，三位航天員首次入住“天宮”已知“天宮一號”繞地球的運(yùn)動可看做勻速圓周運(yùn)動，轉(zhuǎn)一周所用的時間約90分鐘關(guān)于“天宮一號”，下列說法正確的是()a“天宮一號”離地面的高度一定比地球同步衛(wèi)星離地面的高度小b“天宮一號”的線速度一定比靜止于赤道上的物體的線速度小c“天宮一號”的角速度約為地球同步衛(wèi)星角速度的16倍d當(dāng)航天員站立于“天宮一號”內(nèi)不動時，他所受的合力為零答案ac解析由gmm()2(rh)得v ，t 可知，因?yàn)閠天t同，則h天v同，a對，b錯；因16，所以c對9在四川汶川的抗震救災(zāi)中，我國自主研制的“北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，在抗震救災(zāi)中發(fā)揮了巨大作用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導(dǎo)航、定位等功能“北斗”系統(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星均繞地心o做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑為r，某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的a、b兩位置(如圖4所示)若衛(wèi)星均按順時針運(yùn)行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為r.不計衛(wèi)星間的相互作用力則以下判斷中正確的是()圖4a這兩顆衛(wèi)星的加速度大小相等，均為b衛(wèi)星1向后噴氣就一定能追上衛(wèi)星2c衛(wèi)星1由位置a運(yùn)動到位置b所需的時間為 d衛(wèi)星1中質(zhì)量為m的物體的動能為mgr答案c解析由萬有引力定律man，在地球表面m物g，故an，故a錯誤；衛(wèi)星1向后噴氣時，衛(wèi)星速度增大，將做離心運(yùn)動，不能追上衛(wèi)星2，故b錯誤；由mr得t2r 2r ，衛(wèi)星1由a運(yùn)動到b所需時間t ，故c正確；由和gmgr2得ekmv2，故d錯誤10我國未來將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站如圖5所示，關(guān)閉發(fā)動機(jī)的航天飛機(jī)a在月球引力作用下沿橢圓軌道向月球靠近，并將在橢圓的近月點(diǎn)b處與空間站對接已知空間站繞月軌道半徑為r，周期為t，引力常量為g，月球的半徑為r.下列判斷正確的是()圖5a航天飛機(jī)到達(dá)b處由橢圓軌道進(jìn)入空間站軌道時必須減速b圖中的航天飛機(jī)正在加速飛向b處c月球的質(zhì)量md月球的第一宇宙速度v答案abc解析航天飛機(jī)到達(dá)b處時速度比較大，如果不減速此時萬有引力不足以提供航天飛機(jī)所需的向心力，這時航天飛機(jī)將做離心運(yùn)動，故a正確；因?yàn)楹教祜w機(jī)越接近月球，受到的萬有引力越大，加速度越大，所以正在加速飛向b處，故b正確；由萬有引力提供空間站做圓周運(yùn)動的向心力，則gm，整理得m，故c正確；速度v是空間站在軌道r上的線速度，而不是圍繞月球表面運(yùn)動的第一宇宙速度，故d錯誤11“神舟十號”飛船發(fā)射升空后，先后經(jīng)歷5次變軌，調(diào)整到處于“天宮一號”目標(biāo)飛行器后方約52公里處，并與“天宮一號”處于同一離地面高343公里的圓形軌道上，最后與“天宮一號”實(shí)施首次交會對接，完成浪漫的“太空之吻”“神舟十號”飛船與“天宮一號”飛行器處在同一軌道上時，忽略它們之間的萬有引力，則()a“神舟十號”飛船與“天宮一號”飛行器受到地球的吸引力大小相等b“神舟十號”飛船與“天宮一號”飛行器的向心加速度大小相等c對接前，“神舟十號”欲追上“天宮一號”，必須在同一軌道上點(diǎn)火加速d“神舟十號”飛船與“天宮一號”飛行器速度一樣大，比地球同步衛(wèi)星速度大答案bd解析“神舟十號”飛船與“天宮一號”飛行器二者質(zhì)量未知，受到地球的吸引力大小無法求出，a錯誤；由于二者處于同一離地面高343公里的圓形軌道上，由公式v 知，“神舟十號”與“天宮一號”的速度大小相等，高度比同步衛(wèi)星低，所以速度比地球同步衛(wèi)星速度大，由a知，二者向心加速度大小相等，所以b、d正確；若在同一軌道上點(diǎn)火加速，飛船將做離心運(yùn)動，所以c錯誤12某球形天體的密度為0，引力常量為g.(1)證明對環(huán)繞密度相同的球形天體表面運(yùn)行的衛(wèi)星，運(yùn)動周期與天體的大小無關(guān)(球的體積公式為vr3，其中r為球半徑)(2)若球形天體的半徑為r，自轉(zhuǎn)的角速度為0，表面周圍空間充滿厚度d(小于同步衛(wèi)星距天體表面的高度