優(yōu)化探究高考物理一輪復(fù)習(xí) 4.4萬(wàn)有引力與航天知能檢測(cè).doc

4.4萬(wàn)有引力與航天隨堂演練1(2013年高考福建理綜卷)設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量為m，某行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期為t，軌道可視作半徑為r的圓已知萬(wàn)有引力常量為g，則描述該行星運(yùn)動(dòng)的上述物理量滿足()agmbgmcgm dgm解析：由mr可得gm，a正確答案：a2(2012年高考北京卷)關(guān)于環(huán)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是()a分別沿圓軌道和橢圓軌道運(yùn)行的兩顆衛(wèi)星，不可能具有相同的周期b沿橢圓軌道運(yùn)行的一顆衛(wèi)星，在軌道不同位置可能具有相同的速率c在赤道上空運(yùn)行的兩顆地球同步衛(wèi)星，它們的軌道半徑有可能不同d沿不同軌道經(jīng)過(guò)北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面一定會(huì)重合解析：根據(jù)開(kāi)普勒第三定律k(常數(shù))可知只要橢圓軌道的半長(zhǎng)軸與圓軌道的半徑相等，兩者的周期就相等，a選項(xiàng)錯(cuò)誤；沿橢圓軌道運(yùn)行的衛(wèi)星在以長(zhǎng)軸為對(duì)稱(chēng)軸的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)上具有相同的速率，故b選項(xiàng)正確；由gmr，解得r ，對(duì)于地球同步衛(wèi)星其周期t24小時(shí)，故其軌道半徑一定，c選項(xiàng)錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)北京上空的衛(wèi)星軌道有無(wú)數(shù)條，軌道平面與赤道平面的夾角可以不同，故軌道平面可以不重合，d選項(xiàng)錯(cuò)誤答案：b3我國(guó)航天事業(yè)取得了突飛猛進(jìn)地發(fā)展，航天技術(shù)位于世界前列，在航天控制中心對(duì)其正上方某衛(wèi)星測(cè)控時(shí)，測(cè)得從發(fā)送操作指令到接收到衛(wèi)星已操作信息需要的時(shí)間為t(設(shè)衛(wèi)星接收到操作信息立即操作，并立即發(fā)送已操作信息回中心)，測(cè)得該衛(wèi)星運(yùn)行周期為t，地球半徑為r，電磁波的傳播速度為c，由此可以求出地球的質(zhì)量為()a.b.c. d.解析：衛(wèi)星離地的高度為，運(yùn)行軌道半徑為r，則gm(r)()2，由此求得地球質(zhì)量m.答案：c4(2012年高考山東理綜卷)2011年11月3日，“神舟八號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器成功實(shí)施了首次交會(huì)對(duì)接任務(wù)完成后“天宮一號(hào)”經(jīng)變軌升到更高的軌道，等待與“神舟九號(hào)”交會(huì)對(duì)接變軌前和變軌完成后“天宮一號(hào)”的運(yùn)行軌道均可視為圓軌道，對(duì)應(yīng)的軌道半徑分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2.則等于()a. b. c. d.解析：“天宮一號(hào)”做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，由gm可得v ，則變軌前后，選項(xiàng)b正確答案：b限時(shí)檢測(cè)(時(shí)間：45分鐘，滿分：100分)命題報(bào)告教師用書(shū)獨(dú)具知識(shí)點(diǎn)題號(hào)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用7、9、10同步衛(wèi)星1、12衛(wèi)星的變軌3、5宇宙速度及天體密度計(jì)算4、11雙星問(wèn)題6、8經(jīng)典力學(xué)和相對(duì)論力學(xué)2一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))1由于通訊和廣播等方面的需要，許多國(guó)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速率可以不同解析：同步衛(wèi)星軌道只能在赤道平面內(nèi)，高度一定，軌道半徑一定，速率一定，但質(zhì)量可以不同，a項(xiàng)正確答案：a2下面說(shuō)法正確的是()a在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變，在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量也不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變b在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量隨物體運(yùn)動(dòng)速度增大而減小，在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大c在經(jīng)典力學(xué)中，物體質(zhì)量是不變的，在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量隨物體速度增大而增大d上述說(shuō)法都是錯(cuò)誤的解析：在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不變的，根據(jù)狹義相對(duì)論可知，物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大，二者在速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)是統(tǒng)一的，故選項(xiàng)c正確答案：c3(2013年高考新課標(biāo)全國(guó)卷改編)2012年6月18日，神舟九號(hào)飛船與天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器在離地面343 km的近圓形軌道上成功進(jìn)行了我國(guó)首次載人空間交會(huì)對(duì)接對(duì)接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣下列說(shuō)法正確的是()a為實(shí)現(xiàn)對(duì)接，兩者運(yùn)行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間b如不加干預(yù)，在運(yùn)行一段時(shí)間后，天宮一號(hào)的動(dòng)能可能會(huì)減小c如不加干預(yù)，天宮一號(hào)的軌道高度將緩慢降低d航天員在天宮一號(hào)中處于失重狀態(tài)，說(shuō)明航天員不受地球引力作用解析：所有航天器在近圓形軌道上繞地球運(yùn)動(dòng)的速度大小均小于第一宇宙速度，a錯(cuò)誤；對(duì)接軌道處的空間存在稀薄的大氣，天宮一號(hào)克服空氣阻力做功，動(dòng)能減小，速率減小，萬(wàn)有引力大于做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，若不加干預(yù)，天宮一號(hào)將做向心運(yùn)動(dòng)，使軌道高度緩慢下降此過(guò)程中萬(wàn)有引力做正功，其動(dòng)能增大，選項(xiàng)b錯(cuò)誤，c正確；由于萬(wàn)有引力提供向心力，航天員在天宮一號(hào)中處于失重狀態(tài)，但地球?qū)ζ涞囊ψ饔萌源嬖?，d錯(cuò)誤答案：c4美國(guó)宇航局發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系外第一顆類(lèi)似地球的、可適合居住的行星“開(kāi)普勒226”，其直徑約為地球的2.4倍至今其確切質(zhì)量和表面成分仍不清楚，假設(shè)該行星的密度和地球相當(dāng)，根據(jù)以上信息，估算該行星的第一宇宙速度等于()a3.3103 m/s b7.9103 m/sc1.2104 m/s d1.9104 m/s解析：設(shè)地球的密度為，半徑為r，第一宇宙速度為v1，開(kāi)普勒226的第一宇宙速度為v2，則，得v22.4v11.9104 m/s，故d正確答案：d5一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減小為原來(lái)的1/4，不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則變軌前后衛(wèi)星的()a向心加速度大小之比為81b角速度大小之比為161c周期之比為18d軌道半徑之比為12解析：動(dòng)能(ekmv2)減小為原來(lái)的，則衛(wèi)星的環(huán)繞速度v變?yōu)樵瓉?lái)的；由v 知r變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，故d項(xiàng)錯(cuò)誤；由 ，a向，t 知變?yōu)樵瓉?lái)的，a向變?yōu)樵瓉?lái)的，t變?yōu)樵瓉?lái)的8倍，故a、b錯(cuò)誤，c正確答案：c6(2013年高考山東理綜卷)雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過(guò)程中，兩星的質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為t，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的k倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉?lái)的n倍，則此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的周期為()a. t b. tc. t d. t解析：由mr12mr22，可知r12，r22，則有(r1r2)2r2r，同理有nr，解得t1t，b正確答案：b7一物體從一行星表面某高度處自由下落(不計(jì)阻力)自開(kāi)始下落計(jì)時(shí)，得到物體離行星表面高度h隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示，則根據(jù)題設(shè)條件可以計(jì)算出()行星表面重力加速度的大小行星的質(zhì)量物體落到行星表面時(shí)速度的大小物體受到行星引力的大小a bc d解析：從題中圖象看到，下落的高度和時(shí)間已知(初速度為0)，所以能夠求出行星表面的加速度和落地的速度，故、正確；因?yàn)槲矬w的質(zhì)量未知，不能求出物體受到行星引力的大小，又因?yàn)樾行堑陌霃轿粗荒芮蟪鲂行堑馁|(zhì)量，故、項(xiàng)錯(cuò)誤答案：b8冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為71，同時(shí)繞它們連線上某點(diǎn)o做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由此可知，冥王星繞o點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的()a軌道半徑約為卡戎的b角速度大小約為卡戎的c線速度大小約為卡戎的7倍d向心力大小約為卡戎的7倍解析：兩星繞連線上某點(diǎn)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)動(dòng)周期和角速度相同，根據(jù)兩星做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬(wàn)有引力提供，兩星受到的萬(wàn)有引力為相互作用力，有，解之得，a選項(xiàng)正確，b選項(xiàng)錯(cuò)誤；線速度vr，c選項(xiàng)錯(cuò)誤；因兩星向心力均由大小相等的相互作用的萬(wàn)有引力提供，d選項(xiàng)錯(cuò)誤答案：a9“探路者”號(hào)宇宙飛船在宇宙深處飛行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)a、b兩顆均勻球形天體，兩天體各有一顆靠近其表面飛行的衛(wèi)星，測(cè)得兩顆衛(wèi)星的周期相等，以下判斷正確的是()a天體a、b的質(zhì)量一定不相等b兩顆衛(wèi)星的線速度一定相等c天體a、b表面的重力加速度之比等于它們的半徑之比d天體a、b的密度一定不相等解析：假設(shè)某天體有衛(wèi)星繞其表面旋轉(zhuǎn)，萬(wàn)有引力提供向心力，可得gmr，那么該天體的平均密度為，衛(wèi)星的環(huán)繞速度v ，表面的重力加速度ggg，所以正確答案為c .答案：c10同重力場(chǎng)作用下的物體具有重力勢(shì)能一樣，萬(wàn)有引力場(chǎng)作用下的物體同樣具有引力勢(shì)能若取無(wú)窮遠(yuǎn)處引力勢(shì)能為零，物體距星球球心的距離為r時(shí)的引力勢(shì)能為epg(g為引力常量)，設(shè)宇宙中有一個(gè)半徑為r的星球，宇航員在該星球上以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物體，不計(jì)空氣阻力，經(jīng)t秒后物體落回手中，則下列說(shuō)法不正確的是()a在該星球表面上以 的初速度水平拋出一個(gè)物體，物體將不再落回星球表面b在該星球表面上以2的初速度水平拋出一個(gè)物體，物體將不再落回星球表面c在該星球表面上以 的初速度豎直拋出一個(gè)物體，物體將不再落回星球表面d在該星球表面上以2的初速度豎直拋出一個(gè)物體，物體將不再落回星球表面解析：設(shè)該星球表面附近的重力加速度為g，物體豎直上拋運(yùn)動(dòng)有：v0，在星球表面有：mgg，設(shè)繞星球表面做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度為v1，則mg，聯(lián)立解得v1，a正確；2，b正確；從星球表面豎直拋出物體至無(wú)窮遠(yuǎn)速度為零的過(guò)程，有mvep0，即mvg，解得v22，c錯(cuò)誤，d正確答案：c二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11(15分)已知地球半徑為r，地球表面重力加速度為g，萬(wàn)有引力常量為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響(1)求衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的第一宇宙速度v1；(2)若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且運(yùn)行周期為t，求衛(wèi)星運(yùn)行半徑r；(3)由題目所給條件，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N估算地球平均密度的方法，并推導(dǎo)出平均密度表達(dá)式解析：(1)設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，地球的質(zhì)量為m，衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)滿足gmg第一宇宙速度是指衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力等于它受到的萬(wàn)有引力gm式代入式，得v1(2)衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力為gm()2r由式解得r(3)設(shè)質(zhì)量為m0的小物體在地球表面附近所受重力為m0g，則gm0g將地球看成是半徑為r的球體，其體積為vr3地球的平均密度為答案：(1)(2)(3)見(jiàn)解析12(15分)發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射到距地面高度為h1的近地圓軌道上，在衛(wèi)星經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火實(shí)施變軌進(jìn)入橢圓軌道，最后在橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)b點(diǎn)再次點(diǎn)火將衛(wèi)星送入同步軌道，如圖所示已知同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期為t，地球的半徑