2020屆高三物理第二輪專(zhuān)題練習(xí)萬(wàn)有引力新人教版精

1、萬(wàn)有引力與航天1 .某人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的軌道可近似看作是以地心為中心的圓。由于阻力作用，人造衛(wèi)星到地心 的距離從ri慢慢變到2,用 國(guó)、巳分別表示衛(wèi)星在這兩個(gè)軌道上的動(dòng)能，則（）A. r 1Vr2 ' E k1 V Ek2 B . r1>2' EkiV Ek2C. r 1 >2> E k1 > Ek2 D . r1<r2> Ek1> E<22. 一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行，認(rèn)為行星是密度均勻的球體，要確定該行星的密度，只需要測(cè)量（）A.飛船的軌道半徑B.飛船的的運(yùn)行速度C.飛船的運(yùn)行周期D.行星的質(zhì)量3 .已知引力常量

2、G月球中心到地中心的距離R和月球繞地球運(yùn)行的周期 T。僅利用這三個(gè)數(shù)據(jù)，可以估算出的物理量有（）A.月球的質(zhì)量B .地球的質(zhì)量C.地球的半徑D .月球繞地球運(yùn)行速度的大小4 .據(jù)報(bào)道，最近在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星，起質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6。4倍一個(gè)在地球表面重量為 600N的人在這個(gè)行星表面的重量將變?yōu)?960N,由此可推知，該行星的半徑 與地球半徑之比約為（）A 0.5 B 2 C 3.2 D 45 .根據(jù)觀察，在土星外層有一個(gè)環(huán)，為了判斷環(huán)是土星的連續(xù)物還是小衛(wèi)星群?？蓽y(cè)出環(huán)中各層的線速度V與該層到土星中心的距離 R之間的關(guān)系。下列判斷正確的是：A.若V與R成正比，則環(huán)為連續(xù)物；B.

3、若V2與R成正比，則環(huán)為小衛(wèi)星群；C.若V與R成反比，則環(huán)為連續(xù)物；D.若V2與R成反比，則環(huán)為小衛(wèi)星群。6.據(jù)報(bào)道，我國(guó)數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號(hào)Ol星”于2008年4月25日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過(guò)4次變軌控制后，于5月1日成功定點(diǎn)在東經(jīng) 770赤道上空的同步軌道。關(guān)于成功定點(diǎn)后的“天鏈一號(hào) 01星”，下列說(shuō)法正確的是A.運(yùn)行速度大于7.9 km/sB.離地面高度一定，相對(duì)地面靜止C.繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度大D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等7.火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的。和工，地球表面的重力加速度為 g,則火星表面的重102力加速度約為A.

4、0.2g B . 0.4g C . 2.5g D . 5g8 .圖是“嫦娥一號(hào)奔月”示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后通過(guò)自帶的小型火箭多次變軌，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星,并開(kāi)展對(duì)月球的探測(cè)。下列說(shuō)法正確的是A.發(fā)射“嫦娥一號(hào)”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度B.在繞月圓軌道上，衛(wèi)星的周期與衛(wèi)星質(zhì)重有關(guān)C.衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比D.在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力9 .如圖所示，“嫦娥奔月”的過(guò)程可以簡(jiǎn)化為：“嫦娥一號(hào)”升空后，繞地球沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng),遠(yuǎn)地點(diǎn)A距地面高為hi,然后經(jīng)過(guò)變軌被月球捕獲，再經(jīng)多次變軌，最終在距離月球表面高為h2的軌道上繞月球

5、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若已知地球的半徑為R、表面重力加速度為go,月球的質(zhì)量為 M半彳仝為R,引力常量為G,根據(jù)以上信息，可以確定（）A.“嫦娥一號(hào)”在遠(yuǎn)地點(diǎn) A時(shí)的速度B.“嫦娥一號(hào)”在遠(yuǎn)地點(diǎn) A時(shí)的加速度C.“嫦娥一號(hào)”繞月球運(yùn)動(dòng)的周期D.月球表面的重力加速度10 .我國(guó)繞月探測(cè)工程的預(yù)先研究和工程實(shí)施已取得重要進(jìn)展。設(shè)地球、月球的質(zhì)量分別為 m、m2,半徑分別為 R、Ra,人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度為v ,對(duì)應(yīng)的環(huán)繞周期為T(mén),則環(huán)繞月球表面附近圓軌道飛行的探測(cè)器的速度和周期分別為（A.C .B .D .在不久的將來(lái),11.我國(guó)探月的“嫦娥工程”已啟動(dòng),我國(guó)宇航員將登上月球。假如宇航員在月球上測(cè)

6、彳#擺長(zhǎng)為l的單擺做小振幅振動(dòng)的周期為T(mén),將月球視為密度均勻、 半徑為r的球3 l16GrT2體，則月球的密度為l3 l16 lA . B. rC. rD.3GrT2 GrT2 3GrT2,這種學(xué)說(shuō)認(rèn)為萬(wàn)有引力12 .如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是()A. b、c的線速度大小相等，且大于 a的線速度；B. b、c的向心加速度大小相等，且大于 a的向心加速度；C. c加速可追上同一軌道上的 b, b減速可等候同一軌道上的 c;D. a衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將增大。13 .在研究宇宙發(fā)展演變的理論中，有一種學(xué)說(shuō)叫做“宇宙膨脹說(shuō)”常

7、量G緩慢地減小。根據(jù)這一理論，在很久很久以前，太陽(yáng)系中地球的公轉(zhuǎn)情況與現(xiàn)在相比A.公轉(zhuǎn)半徑 R較大 B 。公轉(zhuǎn)周期T較小C.公轉(zhuǎn)速率v較大D 。公轉(zhuǎn)角速度較小14 .神奇的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的一種特殊天體，探尋黑洞的方案之一是觀測(cè)雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.天文學(xué)家觀測(cè)河外星系大麥哲倫云時(shí)，發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng)，它由可見(jiàn)星A和不可見(jiàn)的暗星 B構(gòu)成.兩星視為質(zhì)點(diǎn)，不考慮其它星體的影響，A、B圍繞兩者連線上的 O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的距離保持不變，如圖 18所示.引力常量為 G由觀測(cè)能夠得 到可見(jiàn)星A的速率v和運(yùn)行周期T.(1)可見(jiàn)星A所受暗星B的引力Fa可等效為位于。點(diǎn)處質(zhì)量為m的星體

8、(可視為質(zhì)點(diǎn))對(duì)它的引力，設(shè) A和B的質(zhì)量分別為 m、m,試求 m (用m、m2表示)；(2)求暗星B的的質(zhì)量 m與可見(jiàn)星A的速率V、運(yùn)行周期T和質(zhì)量m 之間的關(guān)系式；(3)恒星演化到末期，如果其質(zhì)量大于太陽(yáng)質(zhì)量m的2倍，它將有可能成為黑洞.若可見(jiàn)星A的速率V 2.7 105 m/s ,運(yùn)行周期T 4.7104s,質(zhì)量m=6m,試通過(guò)估算來(lái)判斷暗星B有可能是黑洞嗎？圖18112230(G 6.67 10 11N m2/kg2, mis2.0 10 kg)2050年前建造成太空升降機(jī)，就15 .為了迎接太空時(shí)代的到來(lái)，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)一項(xiàng)計(jì)劃：在是把長(zhǎng)繩的一端擱置在地球的衛(wèi)星上，另一端系住長(zhǎng)降機(jī)。放

9、開(kāi)繩，升降機(jī)能到達(dá)地球上；人坐在升降機(jī)里，在衛(wèi)星上通過(guò)電動(dòng)機(jī)把升降機(jī)拉到衛(wèi)星上。已知地球表面的重力加速g=10m/s2,地球半徑為 R。求：(1)某人在地球表面用體重計(jì)稱(chēng)得重800N,站在升降機(jī)中，當(dāng)長(zhǎng)降機(jī)以加速度a=g (g為地球表面處的重力加速度)豎直上升，在某處此人再一次用同一體重計(jì)稱(chēng)得視重為850N,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，求升降機(jī)此時(shí)距地面的高度；(2)如果把繩的一端擱置在同步衛(wèi)星上，地球自轉(zhuǎn)的周期為 T,求繩的長(zhǎng)度至少為多長(zhǎng)。16 . 據(jù)報(bào)道最近在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星，其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的 6.4 倍。已知一個(gè)在地球表面質(zhì)量為 50 kg的人在這個(gè)行星表面的重量約為800N,

10、地球表面處的重力加速度為10m/ s2 。求：( 1)該行星的半徑與地球的半徑之比約為多少？(2)若在該行星上距行星表面2M高處，以10m/S的水平初速度拋出一只小球(不計(jì)任何阻力) ，則小球的水平射程是多大？17. 開(kāi)普勒三定律也適用于神舟七號(hào)飛船的變軌運(yùn)動(dòng)飛船與火箭分離后進(jìn)入預(yù)定軌道 , 飛船在近地點(diǎn)（可認(rèn)為近地面）開(kāi)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)加速，之后，飛船速度增大并轉(zhuǎn)移到與地球表面相切的橢圓軌道，飛船在遠(yuǎn)地點(diǎn)再次點(diǎn)火加速，飛船沿半徑為r的圓軌道繞地運(yùn)動(dòng).設(shè)地球半徑為R地球表面的重力加速度為g,若不計(jì)空氣阻力，試求神舟七號(hào)從近地點(diǎn)到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)間（變軌時(shí)間）.18.天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行

11、的兩顆恒星稱(chēng)為雙星。雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍。利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運(yùn)動(dòng)特征可推算出它們的總質(zhì)量。已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為T(mén),兩顆恒星之間的距離為r,試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量。（引力常量為 G答案及解析1.【答案】【解析】B當(dāng)衛(wèi)星受到阻力作用后，其總機(jī)械能要減小，衛(wèi)星必定只能降至低軌道上飛行,故r減小?？芍?，V要增大，動(dòng)能、角速度也要增大。可見(jiàn)只有 rB選項(xiàng)正確2.【答案】衛(wèi)星繞行星表面做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由行星對(duì)其的萬(wàn)有引力來(lái)提供，軌道半徑近似等于行星的半徑，由M=V= 4 R3/3,知3M /4 R3由式可知，如果只測(cè)量軌道半徑或者只

12、測(cè)行星質(zhì)量M無(wú)法確定答案，故D選項(xiàng)錯(cuò);由 GMm _ mV2R2，可知M2 、V-R代入式得:G2/一 可見(jiàn)知道運(yùn)行速度和半徑才能 4G R2求出，故B選項(xiàng)錯(cuò)；23由GMm =m ( 2)2R知M 4 R，代入式得,知道周期T,就可算出，可R2TGT = 0.4M地RCGT 2見(jiàn)C選項(xiàng)正確。【答案】BD【解析】應(yīng)時(shí)刻把握萬(wàn)有引力提供天體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力這一基本思想：GMm =m(2_)2R可求出地球質(zhì)量RTM;由GMm =叱可求出月球的線速度;因?yàn)樵虑蚝偷厍虬霃讲恢珹 C錯(cuò)。R2 R4.【答案】B【解析】天體表面物體的重力：近似等于天體與物體間的萬(wàn)有引力：即GMmR2mg在地球表面GM地m

13、R地2G 地=600N,2 _在行星表面GM星m G =960N,兩式一比得：M地R星 6005 ,又因?yàn)镽星2R地2M星 9608M星/M地6.4 ,所以R星/ R地 25 .【答案】AD【解析】連續(xù)物是指和天體連在一起的物體，其角速度和天體相同，其線速度V與r成正比。而對(duì)衛(wèi)星來(lái)講，其線速度 V %'GM / r ,即V與r的平方根成反比。由上面分析可知, 連續(xù)物線速度 V與r成正比；小衛(wèi)星群 寸與R成反比。故選 A D6 .【答案】B【解析】由題目可以后出“天鏈一號(hào)衛(wèi)星”是地球同步衛(wèi)星，運(yùn)行速度要小于7.9 m/s,而2GM他的位置在赤道上空，圖度一定，A錯(cuò)B對(duì)。由可知，C對(duì)。由a

14、 一廠可知，DTR2錯(cuò).MmGR2 = mg ,故火星表面的重力7 .【答案】B【解析】考查萬(wàn)有引力定律。星球表面重力等于萬(wàn)有引力,加速度一=2Mk R8 .【答案】C【解析】“嫦娥一號(hào)”繞月球運(yùn)動(dòng)，要掙脫地球的引力，所以選項(xiàng)B錯(cuò)；由萬(wàn)有引力得選項(xiàng) C正確；.在繞圓軌道上，衛(wèi)星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受地球的引力等于受月球的引力。所以選項(xiàng)D錯(cuò).9 .【答案】BCD【解析】“嫦娥一號(hào)”在遠(yuǎn)地點(diǎn)A時(shí)的加速度可由GM0m2(Ri h1)2ma及GM 0mRi2mgo確定,由于軌道是橢圓，在遠(yuǎn)地點(diǎn)A時(shí)的速度無(wú)法確定；“嫦娥一號(hào)”繞月球運(yùn)動(dòng)的周期可由2GMm ° m(R2 h2)L確定，月球表面的重力

15、加速度可由(R2 h2)2T2GMm2- mg確te,故R2選項(xiàng)BCD正確。10.【答案】A【解析】由地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬(wàn)有引力提供它作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,可得m M 20G2m()RR2T又由于月球?qū)μ綔y(cè)器的萬(wàn)有引力提供向心力，可得m2 mG2R2m(*)2R2 ；聯(lián)立兩式得T/ =mRm2R同理，由地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬(wàn)有引力提供它作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力GmmR22 v m R月球?qū)μ綔y(cè)器的萬(wàn)有引力提供向心力GmmR；/2V 一，r m，聯(lián)立兩式得R2/2 v黑V所以選項(xiàng)A正確11.【答案】B丁=2?！窘馕觥繙y(cè)出單擺的周期，便可以算出該星球表面的重力加速度,擺球受到的重力可近似看作等于擺球與該

16、星球之間的萬(wàn)有引力,GMmmg=R可得M=gR- G4 Q將星球看作球體，則 M=P R3,所以，最終可導(dǎo)出p 32GRT2所以選項(xiàng)B正確12.【答案】D【解析】因?yàn)閎、c在同一軌道上運(yùn)行，故其線速度大小、加速度大小均相等。又b、c軌道半徑大于a的軌道半徑，由V JGM / r知,Vb=M<M,故A選項(xiàng)錯(cuò)；由加速度2 a=GM/r可知ab=ac<aa,故B選項(xiàng)錯(cuò)。當(dāng)c加速時(shí)，c受到的萬(wàn)有引力 F<m4/r ,故它將偏離原軌道做離心運(yùn)動(dòng)；當(dāng)b減速時(shí)，b受到的萬(wàn)有引力 F>mV/r,故它將偏離原軌道做向心運(yùn)動(dòng)。所以無(wú)論如何 c也追不上b, b也等不到c,故C選項(xiàng)錯(cuò)。對(duì)這一選

17、項(xiàng)，不能用 V v'GM / r來(lái)分析b、c軌道半徑的變化情況。對(duì)a衛(wèi)星，當(dāng)它的軌道半徑緩慢減小時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)一段較短時(shí)間內(nèi)，可近似認(rèn)為它的軌道半徑 未變，視為穩(wěn)定運(yùn)行，由 V 4GM / r知，r減小時(shí)V逐漸增大，故 D選項(xiàng)正確13 .【答案】BCGMm = mv2 v IGMR ，v R，【解析】根據(jù)“宇宙膨脹說(shuō)”，宇宙是由一個(gè)大爆炸的火球開(kāi)始形成的。大爆炸后各星球 隊(duì)即以不同的速度向外運(yùn)動(dòng)，這種學(xué)說(shuō)認(rèn)為地球離太陽(yáng)的距離不斷增加，即公轉(zhuǎn)半徑也不斷 增加，A選項(xiàng)錯(cuò)。又因?yàn)榈厍蛞蕴?yáng)為中心作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由2 R當(dāng)G減小時(shí)，R增加時(shí)，公轉(zhuǎn)速度慢慢減小。 由公式T=可知T在增加，故選項(xiàng)B、C

18、正確。14 【解析】T、角速度3都相同，根據(jù)牛(1)設(shè)A、B的軌道半徑分別為ri、2,它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期頓運(yùn)動(dòng)定律有FAmi2rlm2 2r2 即-r1m2r2m1A B之間的距離rm1m2-r1根據(jù)萬(wàn)有引力定律Fam2m1 m22-rmmG2r13m2(m m2)2(2)對(duì)可見(jiàn)星A有Gmm r12 v m1 r1其中v2 ri得:3m2gm2)23Tv T2 G(3)設(shè)m= nm (n>0),并根據(jù)已知條件m=6m,及相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得由數(shù)學(xué)知識(shí)知f(n)3n2(n 6)2在n>0是增函數(shù)當(dāng) n=2 時(shí)，f (2)3n2(n 6)28 3.5所以一定存在 n>2,即m>2m,可以判斷暗星 B可能