2020屆全國高考物理一輪專題集訓(xùn)《萬有引力定律和應(yīng)用》測試含和詳細解析

2020屆全國高考物理一輪專題集訓(xùn)《萬有引力定律和應(yīng)用》測試含答案和詳細分析2020屆全國高考物理一輪專題集訓(xùn)《萬有引力定律和應(yīng)用》測試含答案和詳細分析21/21螂PAGE21蕿袈膈膂薅蕆薁肇蠆袈蕿莃肅螅薄蚆螈2020屆全國高考物理一輪專題集訓(xùn)《萬有引力定律和應(yīng)用》測試含答案和詳細分析2020屆全國高考物理一輪專題集訓(xùn)《萬有引力定律和應(yīng)用》測試含答案和詳細剖析

絕密★啟用前

2020屆全國高考物理一輪專題集訓(xùn)《萬有引力定律及應(yīng)用》測

試

本試卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分，共100分

第Ⅰ卷

一、單項選擇題(共15小題,每題分,共60分)

300多千米的“天宮一號”上舉行，以下列圖的是宇航員王亞萍在“天宮

一號”上所做的“水球”。若已知地球的半徑為6400km，地球表面的重力加速度為2，以下

說法正確的選項是（）

A．“水球”在太空中不受地球引力作用

B．“水球’’相對地球運動的加速度為零

C．若王亞萍的質(zhì)量為m，則她在“天宮一號”中碰到地球的引力為mg

D．“天宮一號”的運轉(zhuǎn)周期約為

2.目前，在地球周圍有好多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半

徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只碰到地球引力和稀少氣體阻力的作用，則以下判斷不正確的選項是（）

A．由于地球引力做正功引力勢能必然減小

B．衛(wèi)星克欽佩體阻力做的功小于引力勢能的減小

C．衛(wèi)星的動能逐漸減小1/182020屆全國高考物理一輪專題集訓(xùn)《萬有引力定律和應(yīng)用》測試含答案和詳細剖析

D．氣體阻力做負功，地球引力做正功，但機械能減小

，火星的平均密度為，設(shè)繞地球做圓周運動的衛(wèi)星最小運轉(zhuǎn)周期為

T1,繞火星做圓周運動的衛(wèi)星最小運轉(zhuǎn)周期為T2，則為（）

．

B．

C．

D．

4.以下列圖，a為放在赤道上隨地球一起自轉(zhuǎn)的物體，b為同步衛(wèi)星，c為一般衛(wèi)星，d為極地衛(wèi)

星。設(shè)b，c﹑d三衛(wèi)星距地心的距離均為r，做勻速圓周運動。則以下說法正確的選項是（）

A．a(chǎn)，b﹑c﹑d線速度大小相等B．a(chǎn)，b﹑c﹑d向心加速度大小相等C．若b衛(wèi)星升到更高圓軌道上運動，則b仍可能與a物體相對靜止D．d可能在每天的同一時辰，出現(xiàn)在a物體上空5.我國自主研制的“嫦娥三號”，攜帶“玉兔”月球車已于2013年12月2日1時30分在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，落月點有一個富饒詩意的名字———“”，半徑為廣寒宮。若已知月球質(zhì)量為

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R，引力常量為G，以下說法正確的選項是()

A．若在月球上發(fā)射一顆繞月球做圓周運動的衛(wèi)星，則最大運轉(zhuǎn)速度為

B．若在月球上發(fā)射一顆繞月球做圓周運動的衛(wèi)星，則最小周期為2π

C．若在月球上以較小的初速度v0豎直上拋一個物體，則物體上升的最大高度為

D．若在月球上以較小的初速度v0豎直上拋一個物體，則物體從拋出落回到拋出點所用時間為

6.在位于智利北部阿塔卡馬沙漠，由美國，歐洲和日本等國科研機成立設(shè)的世界最大陸基天文望遠

鏡陣舉行落成典禮。近來，一個國際研究小組借助該望遠鏡，觀察到了一組雙星系統(tǒng)，它們繞兩

者連線上的某點O做勻速圓周運動。此雙星系統(tǒng)中體積較小成員能“吸食”另一顆體積較大星體表

面物質(zhì)，達到質(zhì)量轉(zhuǎn)移的目的，假設(shè)在演變的過程中兩者球心之間的距離保持不變，則在最初演

變的過程中（）

A．體積較大星體圓周運動軌跡半徑變大，線速度變小

B．體積較大星體圓周運動軌跡半徑變大，線速度變大

C．體積較大星體圓周運動軌跡半徑變小，線速度變大

D．體積較大星體圓周運動軌跡半徑變小，線速度變小

7.我國將第十六顆北斗衛(wèi)星“-”°北斗送入太空，并定點于地球同步軌道東經(jīng)。由此，擁有完滿自主知識產(chǎn)權(quán)的北斗系統(tǒng)將第一具備為亞太地區(qū)供應(yīng)高精度，高可靠定位，導(dǎo)航，授時服務(wù)，并具短報文通訊能力。其定位精度優(yōu)于20m，授時精度優(yōu)于100ns。關(guān)于這顆“北斗-G6”衛(wèi)星以下說法中正確的有()A．這顆衛(wèi)星軌道平面與東經(jīng)的°經(jīng)線平面重合

B．經(jīng)過地面控制能夠?qū)⑦@顆衛(wèi)星定點于杭州正上方

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C．這顆衛(wèi)星的線速度大小比離地350公里高的天宮一號空間站線速度要大

D．這顆衛(wèi)星的周期必然等于地球自轉(zhuǎn)周期

8.一宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運動，飛船艙內(nèi)有一質(zhì)量為m的人站在可稱體重的臺秤

上．用R表示地球的半徑，g表示地球表面處的重力加速度，g′表示宇宙飛船所在處的地球引力加

速度，表示人對秤的壓力，下面說法中正確的選項是()

．

B．

C．=

D．=

9.“嫦娥三號”探月衛(wèi)星于12月2日1時30分成功發(fā)射，12月14日21時11分，嫦娥三號成功實施月面軟著陸．此次成功落月，中國成為全世界第三個實現(xiàn)月面軟著陸的國家．“”嫦娥三號探月衛(wèi)星有一個運動階段是在地球上方約310km的繞地圓形軌道上運轉(zhuǎn)，另一個運動階段是在月球上方約100km的繞月軌道上運轉(zhuǎn)．已知地球和月球的質(zhì)量之比為81：1，半徑之比為4：1．關(guān)于這兩個階段，以下判斷正確的選項是（）

A．“嫦娥三號”探月衛(wèi)星繞地球做圓周運動的向心力大小比其繞月的小

B．“嫦娥三號”探月衛(wèi)星繞地球做圓周運動的加速度大小比其繞月的大

C．“嫦娥三號”探月衛(wèi)星繞地球做圓周運動的周期比其繞月的大

D．“嫦娥三號”探月衛(wèi)星繞地球做圓周運動的線速度大小比其繞月的小

10.“嫦娥三號”探月衛(wèi)星成功實現(xiàn)了“落月”。若已知引力常量為G，月球繞地球做圓周運動的半徑

為r1，周期為T1，“嫦娥三號”探月衛(wèi)星繞月球做圓周運動的環(huán)月軌道半徑為r2，周期為T2，不計

其他天體的影響，則依照題目條件能夠（）

A．求出地球的密度

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B．求出“嫦娥三號”探月衛(wèi)星的質(zhì)量

C．求出地球與月球之間的萬有引力

D．得出

11.科學(xué)家經(jīng)過深入觀察研究，發(fā)現(xiàn)月球正逐漸離我們遠去，而且將越來越暗．有地理學(xué)家觀察了現(xiàn)存的幾種鸚鵡螺化石，發(fā)現(xiàn)其貝殼上的波狀螺紋擁有樹木年輪相同的功能，螺紋分好多隔，每

隔上波狀生長線在30條左右，與現(xiàn)代農(nóng)歷一個月的天數(shù)完滿相同．觀察發(fā)現(xiàn)，鸚鵡螺的波狀生長

線每天長一條，每個月長一隔．研究顯示，現(xiàn)代鸚鵡螺的貝殼上，每隔生長線是30條，中生代白堊

紀是22條，侏羅紀是18條，奧陶紀是9條．已知地球表面的重力加速度為10m／s。，地球半徑

為6400kin，現(xiàn)代月球到地球的距離約為38萬公里．向來將月球繞地球的運動視為圓周軌道，由

以上條件能夠估計奧陶紀月球到地球的距離約為（）

8A．8．4×10m

B．1．7×108m

C．1．7×107m

7D．8．4×10m

12.一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，若是該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運動，速度大小減小

為原來的，則變軌前后衛(wèi)星的（）

A．向心加速度大小之比為4:1

B．角速度大小之比為2:1C．周期之比為1:8D．軌道半徑之比為1:213.已知近地衛(wèi)星線速度大小為v1，向心加速度大小為a1，地球同步衛(wèi)星線速度大小為v2，向心加速度大小為a2。設(shè)近地衛(wèi)星距地面高度不計，同步衛(wèi)星距地面高度約為地球半徑的6倍。則以下結(jié)論正確的選項是（）

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．

B．

C．

D．

14.埃隆·馬斯克首次對媒體表露了在火星成立社區(qū)的“火星移民”計劃。假設(shè)火星移民經(jīng)過一代又一代不屈不撓的努力，不但完成了“”立足火星的基本任務(wù)，而且還掌握了探測太空的完滿技術(shù)。已知火星半徑是地球半徑的1/2，火星質(zhì)量是地球質(zhì)量的1/10，在地球上發(fā)射人造地球衛(wèi)星時的最小發(fā)射速度為v，則火星人在火星上發(fā)射人造火星衛(wèi)星時的最小發(fā)射速度為（）A．B．C．D．15.嫦娥三號成功實現(xiàn)月面軟著陸，中國成為世界上第三個在月球上實現(xiàn)軟著陸的國家.以下列圖，嫦娥三號經(jīng)歷漫長的地月旅行后，首次在距月表100km的環(huán)月軌道上繞月球做圓周運動．運動到A點時變推力發(fā)動機開機工作，嫦娥三號開始快速變軌，變軌后在近月點B距月球表面15km的橢圓軌道上繞月運轉(zhuǎn)；當運動到B點時，變推力發(fā)動機再次開機，嫦娥三號從距月面15km處推行動力下降．關(guān)于嫦娥三號探月之旅，以下說法正確的選項是（）

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A．在A點變軌時，嫦娥三號的機械能增加

B．在A點變軌時，發(fā)動機的推力和嫦娥三號運動方向相反

C．在A點變軌后，嫦娥三號在橢圓軌道上運轉(zhuǎn)的周期比圓軌道周期長

D．在A點變軌后沿橢圓軌道向B點運動的過程中，嫦娥三號的加速度逐漸減小

第Ⅱ卷

二、非選擇題(共4小題,每題分,共40分)

16.已知地球的自轉(zhuǎn)周期和半徑分別為T和R，地球同步衛(wèi)星A的圓軌道半徑為h。衛(wèi)星B沿半徑

為r(r＜h)的圓軌道在地球赤道的正上方運轉(zhuǎn)，其運轉(zhuǎn)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同。求：（1）衛(wèi)星B做圓周運動的周期；

（2）衛(wèi)星A和B連續(xù)地不能夠直接通訊的最長時間間隔(信號傳輸時間可忽略)。

17.天文學(xué)家將相距較近，僅在相互的引力作用下運轉(zhuǎn)的兩顆恒星稱為雙星.雙星系統(tǒng)在銀河系中很

寬泛.利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特色可計算出它們的總質(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分別做勻速圓周運動,周期均為T,兩顆恒星之間的距離為r,試計算這個雙

星系統(tǒng)的總質(zhì)量.（萬有引力常量為G）

18.我國的月球探測計劃“嫦娥工程”分為“繞、落、回”三步?！版隙鹑枴钡娜蝿?wù)是“落”。12月2

日，“嫦娥三號”發(fā)射，經(jīng)過中途軌道修正和近月制動此后，“嫦娥三號”探測器進入繞月的圓形軌道

I。12月12日衛(wèi)星成功變軌，進入遠月點P、近月點Q的橢圓形軌道II。以下列圖。12月14日，“嫦娥三號”探測器在Q點周邊制動，由大功率發(fā)動機減速，以拋物線路徑下降到距月面100米高處進行30s懸停避障，此后再緩慢豎直下降到距月面高度僅為數(shù)米處，為防備激起更多月塵，關(guān)閉

發(fā)動機，做自由落體運動，落到月球表面。

已知引力常量為G，月球的質(zhì)量為M，月球的半徑為R，“嫦娥三號”在軌道I上運動時的質(zhì)量為m，P、Q點距月球表面的高度分別為h1、h2。

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（1）求“嫦娥三號”在圓形軌道I上運動的速度大??；

（2）已知“嫦娥三號”與月心的距離為r時，引力勢能為（取無量遠處引力勢能為零），其中m為此時“嫦娥三號”的質(zhì)量。若“嫦娥三號”在軌道II上運動的過程中，動能和引力勢能相互轉(zhuǎn)變，它們的總量保持不變。已知“嫦娥三號”經(jīng)過Q點的速度大小為v，請依照能量守恒定律求它經(jīng)過P點時的速度大??；（3）“嫦娥三號”在P點由軌道I變?yōu)檐壍繧I的過程中，發(fā)動機沿軌道的切線方向剎時一次性噴出一部分氣體，已知噴出的氣體相對噴氣后“嫦娥三號”的速度大小為v，求噴出的氣體的質(zhì)量。19.奇異的黑洞是近代引力理論所預(yù)知的一種特別天體,探望黑洞的方案之一是觀察雙星系統(tǒng)的運動規(guī)律.天文學(xué)家觀察河外星系大麥哲倫云時,發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng),它由可見星A和不能見的暗星B組成.兩星視為質(zhì)點,不考慮其他天體的影響,A，B圍繞兩者連線上的O點做勻速圓周運動,它們之間的距離保持不變,以下列圖.引力常量為G,由觀察能夠獲取可見星A的速率v和運轉(zhuǎn)周期T.

可見星A所受暗星B的引力FA可等效為位于O點處質(zhì)量為m′的星體（視

為質(zhì)點）對它的引力,設(shè)A和B的質(zhì)量分別為m1，m2,試求m′(用m1，m2表示);（2）求暗星B的質(zhì)量m2與可見星A的速率v，運轉(zhuǎn)周期T和質(zhì)量m1之間的關(guān)系式；（3）恒星演化到末期,若是其質(zhì)量大于太陽質(zhì)量ms的2倍,它將有可能成為黑洞.若可見星A的速率54B有可能是黑洞嗎？×10m/s,運轉(zhuǎn)周期π×10s,質(zhì)量m1=6ms,試經(jīng)過估計來判斷暗星

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×10-11N·m2/kg2,ms×1030kg)

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答案剖析

1.【答案】D

【剖析】“天宮一號”是圍繞地球運動的，即地球的萬有引力供應(yīng)了其圓周運動的向心力，水球與

“天宮一號”是一個整體，因此可知水球也碰到地球引力作用，故A錯誤．水球碰到地球引力而圍

繞地球做圓周運動，擁有向心加速度，故B錯誤；若王亞萍的質(zhì)量為m，則她在“天宮一號”中的

加速度小于重力加速度的個，則碰到地球的引力小于mg，故C錯誤．由萬有引力供應(yīng)向心力的周

期表達式可得：得又GM=gR2解得。

2.【答案】C

【剖析】由于衛(wèi)星高度逐漸降低，因此地球引力對衛(wèi)星做正功，引力勢能減小，故A正確；依照

動能定理可知引力與空氣阻力對衛(wèi)星做的總功應(yīng)為正當，而引力做的功等于引力勢能的減少，即

衛(wèi)星克欽佩體阻力做的功小于引力勢能的變化，B正確；得v=，可見，衛(wèi)

星的速度大小隨軌道半徑的減小而增大，則衛(wèi)星的動能逐漸增大，故C錯誤；氣體阻力做功不能

忽略，由于氣體阻力做負功，因此衛(wèi)星與地球組成的系統(tǒng)機械能減少，故D正確；題目要求選錯

誤的，應(yīng)選：C．

3.【答案】C

【剖析】當衛(wèi)星繞地球表面和火星表面做勻速圓周運動時，周期最小，有萬有引力充當向心力公

式得

因此，而星球密度則。

4.【答案】D．

【剖析】a，b比較，角速度相等，由v=ωr，可知va＜vb，依照線速度公式v=，b，c，d

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為衛(wèi)星，軌道半徑相同，線速度大小相等，故A錯誤；a，b比較，角速度相等，由a=ω2r，aa＜

ab，依照向心加速度大小公式a=，b，c，d為衛(wèi)星，軌道半徑相同，向心加速度大小相等，

故B錯誤；b為同步衛(wèi)星，若b衛(wèi)星升到更高圓軌道上運動，周期發(fā)生變化，b不能能與a物體相

對靜止，故C錯誤；d為極地衛(wèi)星，若是d的周期與a的轉(zhuǎn)動的周期相等，d可能在每天的同一時

刻，出現(xiàn)在a物體上空，故D正確；

5.【答案】C

【剖析】第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的圍繞速度，也是最大的圓周運動的圍繞速度；依照萬有引力

供應(yīng)向心力得：，在月球上發(fā)射一顆繞它作圓形軌道運轉(zhuǎn)的衛(wèi)星的最大運轉(zhuǎn)速度

為：，故A錯誤；依照萬有引力供應(yīng)向心力得：；解得：

；故衛(wèi)星的軌道半徑增大，周期也在增大，故衛(wèi)星的最小周期為，故

B錯誤；忽略月球自轉(zhuǎn)的影響，依照萬有引力等于重力列出等式：；解得：

；在月球上以初速度豎直上拋一個物體，物體落回到拋出點所用時間：

；物體上升的最大高度：；故C正確，D錯誤．應(yīng)選：C．

6.【答案】B

【剖析】由萬有引力供應(yīng)向心力兩顆恒星在萬有引力作用下圍繞共同點O(物理學(xué)上把它叫做質(zhì)心)

作勻速圓周運動，O點在兩顆恒星的連線上，設(shè)兩顆星到O的距離分別為r，R，它們運動的周期

為T，由萬有引力定律和牛頓第二定律對質(zhì)量為m的恒星有對質(zhì)量為M的恒

星有且由以上三式解得，，體積較大

的星體軌道半徑增大，CD選項錯誤；Mm數(shù)值增大，線速度增大，應(yīng)選B考點：觀察雙星問題點

評：本題難度較大，解圓周運動問題，確定圓心的地址是很重要的。別的，雙星系統(tǒng)在宇宙中是

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比較寬泛的，若是兩顆星的質(zhì)量相差懸殊，如，則，，這是可

以把大質(zhì)量星看作靜止的，小質(zhì)量星圍繞大質(zhì)量星運動

7.【答案】D

【剖析】A：同步衛(wèi)星運轉(zhuǎn)軌道只能位于地球赤道平面上的圓形軌道，因此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星不能能與

東經(jīng)°的經(jīng)線平面重合，也不能能定點于杭州正上方，故A，B錯誤，C：依照，

越大，越?。叫l(wèi)星距離地球的高度約為36000km，因此該衛(wèi)星正常運轉(zhuǎn)時的速度比離地

350公里高的天宮一號空間站線速度小．故C錯誤；D：同步衛(wèi)星運轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時

間相等，故D正確應(yīng)選D．

8.【答案】B

【剖析】做勻速圓周運動的飛船及其上的人均處于完滿失重狀態(tài)，臺秤無法測出其重力，故

=0，C，D錯誤；對地球表面的物體，，宇宙飛船所在處，，可得：

，A錯誤，B正確．

9.【答案】B

【剖析】由萬有引力充當向心力知F==ma

向心力，因此“嫦娥三號”探月衛(wèi)星繞地球做圓周運動的向心力大小比其繞月的大，故A

錯誤；向心加速度，因此探月衛(wèi)星繞地球做圓周運動的加速度大小比其繞月的大，故B

正確；，因此探月衛(wèi)星繞地球做圓周運動的周期比其繞月的小，故C錯誤；，所

以探月衛(wèi)星繞地球做圓周運動的線速度大小比其繞月的大，故D錯誤；

10.【答案】C

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【剖析】A：依照得，地球的質(zhì)量，由于地球的半徑未知，則無法

求出地球的密度．故A錯誤．B：依照萬有引力供應(yīng)向心力，只能求出中心天體的質(zhì)量，無法求

出圍繞天體的質(zhì)量，因此嫦娥三號探月衛(wèi)星的質(zhì)量無法求出．故B錯誤．C：依照

能夠求出月球的質(zhì)量，從而地球的質(zhì)量和月球距離求出萬有引力的大小．故C

正確．D：由于月球繞地球轉(zhuǎn)動和探月衛(wèi)星繞月球運動的中心天體不相同，因此．故D錯

誤．應(yīng)選：C．

11.【答案】B

【剖析】由萬有引力供應(yīng)向心力及GM=gR2可求得r=1．7×108m

12.【答案】C

【剖析】依照得，，線速度減為原來的，則軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?

倍，則軌道半徑之比為1：4；依照解得，，

，則向心加速度變?yōu)樵瓉淼?，角速度變?yōu)樵瓉淼?，周期變?yōu)樵瓉淼?倍，故C

正確。應(yīng)選C。

13.【答案】B

【剖析】近地衛(wèi)星得：，，同步衛(wèi)星

，又h=6R，，，可得：，

，因此B正確；A，C，D錯誤。

14.【答案】B

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【剖析】在星球上發(fā)射人造衛(wèi)星時，當衛(wèi)星軌道半徑近似等于球半徑時，發(fā)射速度最小。設(shè)火星

人在火星上發(fā)射人造火星衛(wèi)星時的最小發(fā)射速度為，則由萬有引力定律和牛頓第二定律得：

，解得：，同理得：，又，

，以上各式聯(lián)立解得：，應(yīng)選B。

15.【答案】B

【剖析】嫦娥三號在A點變軌時，發(fā)動機的推力和嫦娥三號運動方向相反，衛(wèi)星做減速運動，萬

有引力大于向心力做近心運動，使其進入橢圓軌道，故在A點變軌時，機械能要減小，故A錯

誤、B正確．由開普勒第三定律，橢圓軌道的半長軸比圓軌道的半徑小，則橢圓軌道上運

行的周期比圓軌道周期短;選項C錯誤.由牛頓第二定律可知，A點變軌后沿橢圓軌道

向B點運動時，減小，則加速度逐漸增大;選項D錯誤。應(yīng)選B.

16.【答案】（1）（2）

【剖析】（１）設(shè)衛(wèi)星B繞地心轉(zhuǎn)動的周期為，依照萬有引力定律和圓周運動的規(guī)律有

式中G為引力常量，M為地球的質(zhì)量，，為