2020高考物理【錯題集】專題06萬有引力定律與航天含解析

1、萬有引力定律與航天（2019 新課標(biāo)全國I卷）在星球 Mb將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上，把物體P5放在彈簧上端，P由靜止向下運動，物體的加速度a與彈簧的壓縮量x間的關(guān)系如圖中實線所 示。在另一星球 N上用完全相同的彈簧，改用物體 Qg成同樣的過程，其 a-x關(guān)系如圖中 虛線所示，假設(shè)兩星球均為質(zhì)量均勻分布的球體。已知星球M勺半徑是星球 N3倍，則MN的密度相等Q勺質(zhì)量是P白3倍QF落過程中的最大動能是 P白4倍QF落過程中彈簧的最大壓縮量是 P白4倍【答案】AC【解析】A、由a-x圖象可知，加速度沿豎直向下方向為正方向，根據(jù)牛頓第二定律有k k : 叫一口二血,變形式為：a g x ,該圖象

2、的斜率為一，縱軸截距為重力mm加速度 g。根據(jù)圖象的縱軸截距可知，兩星球表面的重力加速度之比為：一 二一=-；又因為在某星球表面上的物體，所受重力和萬有引力相等，即：Sx %1,即該星球的質(zhì)量M 史-G4 R3。又因為：M-3&11,故 AiE 確；B、當(dāng)物體在3g。故兩星球的密度之比為：:4 RG3立彈簧上運動過程中，加速度為0的一瞬間，其所受彈力和重力二力平衡，mg kx ,即kx m x-；結(jié)合a-x圖象可知，當(dāng)物體 用口物體 8別處于平衡位置時，彈簧的壓縮量號_而_1 _ , ，口叫毛隊 1, “之比為： 一二丁 二弓，故物體 可口物體Q勺質(zhì)量之比為： = = 2，故琳4 /-收 玉?

3、超 6誤；C物體 可口物體Q別處于各自的平衡位置（a=0）時，它們的動能最大；根據(jù)v2 2ax,物體Q勺最大速度滿足:2VQ 2a0% ,則兩物體的最大動能之比:,CE確；D物體可口物體g別在彈簧上做簡,結(jié)合a - x圖象面積的物理意義可知：物體P勺最大速度滿足諧運動，由平衡位置（a=0）可知，物體可口Q振動的振幅A分別為xo和2x0,即物體P所 在彈簧最大壓縮量為2 x0 ,物體的在彈簧最大壓縮量為4 x0 ,則QF落過程中，彈簧最 大壓縮量時P物體最大壓縮量的2倍，D音誤；故本題選AG2.（2019 新課標(biāo)全國H卷）2019年1月，我國嫦娥四號探測器成功在月球背面軟著陸，在探測器“奔向”月

4、球的過程中，用h表示探測器與地球表面的距離，F(xiàn)表示它所受的地球引力，能夠描述F隨h變化關(guān)系的圖像是【答案】D【解析】根據(jù)萬有引力定律可得:F1大，故選項函合題意。3.（2019 新課標(biāo)全國出卷）金星、地球和火星繞太陽的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運動，它們的向心加速度大小分別為a金、a地、a火，它們沿軌道運行的速率分別為 v金、v地、v火。已知它們的軌道半徑 R金R地R火，由此可以判定A. a金a地a火B(yǎng). a火a地a金C. v地v火v金D. v火v地v金【解析】AB.由萬有引力提供向心力 行二丁 =中口可知軌道半徑越小， 向心加速度越大,故知A項正確，B錯誤；CD由。竺！二府士得v/GM可知軌道半徑

5、越小，運行速一二 一 ：R率越大，故C、D都錯誤。（2019 北京卷）2019年5月17日，我國成功發(fā)射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）。該衛(wèi)星A.入軌后可以位于北京正上方B.入軌后的速度大于第一宇宙速度C.發(fā)射速度大于第二宇宙速度D.若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少【答案】D【解析】由于衛(wèi)星為同步衛(wèi)星，所以入軌后一定只能與赤道在同一平面內(nèi)，故A錯誤；由于第一宇宙速度為衛(wèi)星繞地球運行的最大速度，所以衛(wèi)星入軌后的速度一定小于第一宇宙速度，故B錯誤；由于第二宇宙速度為衛(wèi)星脫離地球引力的最小發(fā)射速度，所以衛(wèi)星的發(fā)射速度一定小于第二宇宙速度，故C錯誤；將衛(wèi)星發(fā)射到越高的軌道克

6、服引力所作的功越大，所以發(fā)射到近地圓軌道所需能量較小，故D正確。（2019 天津卷）2018年12月8日，肩負(fù)著億萬中華兒女探月飛天夢想的嫦娥四號探測器成功發(fā)射，“實現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測，率先在月背刻上了中國足跡”。已知月球的質(zhì)量為 M、半徑為R,探測器的質(zhì)量為 m ,引力常量為G ,嫦娥四號探測器圍繞月球做半徑為 r的勻速圓周運動時，探測器的C.角速度為B.動能為GMm2RD.向心加速度為GMR26.【解析】由萬有引力提供向心力可得GMm4 M, V=-=m-=-r=-m = ma/ T*r丁二工區(qū)二-,故A正確；解得vGM 、-1。上！，由于E京=X布v=f一r-解得故C錯誤

7、；解得GM2r,故D錯誤。綜上分析，答案為Ao（2019 江蘇卷）1970年成功發(fā)射的“東方紅一號”是我國第一顆人造地球衛(wèi)星，該衛(wèi)星至今仍沿橢圓軌道繞地球運動.如圖所示，設(shè)衛(wèi)星在近地點、遠(yuǎn)地點的速度分別為Vi、A.- - /B. ,|c. - ；D - - J1【答案】B【解析】“東方紅一號”從近地點到遠(yuǎn)地點萬有引力做負(fù)功，動能減小，所以Vi V2 ,過近地點圓周運動的速度為由于“東方紅一號”在橢圓上運動，所以GM,故B正確。7.（2019 浙江選考）20世紀(jì)人類最偉大的創(chuàng)舉之一是開拓了太空的全新領(lǐng)域?，F(xiàn)有一艘遠(yuǎn)離星球在太空中直線飛行的宇宙飛船，為了測量自身質(zhì)量，啟動推進(jìn)器，測出飛船在短時間A

8、 t內(nèi)速度的改變?yōu)锳 V,和飛船受到的推力 F （其它星球?qū)λ囊珊雎裕?。飛船在某次航行中，當(dāng)它飛近一個孤立的星球時，飛船能以速度V,在離星球的較高軌R,引力常量用G麥?zhǔn)?。則宇道上繞星球做周期為T的勻速圓周運動。已知星球的半徑為 宙飛船和星球的質(zhì)量分別是F v v2RF v v3Tt Gt 2/:F J v2Rd. 口，立v Gv 2 7G【答案】I【解析】直線推進(jìn)時,3T v T2 G根據(jù)動量定理可得F t m v ,解得飛船的質(zhì)量為m繞孤立星球運動時，根據(jù)公式 G乜土三加,又G當(dāng)二黑工,解得M f* I*產(chǎn) r,DE確。（ 2019 廣東省汕尾市高三模擬）2018年11月1日，我國在西

9、昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭成功發(fā)射第41顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。這顆衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）。取地球半徑為R=6.4X1063 地球表面重力加速度 g=9.8 m/s 2。下列說法正確的是A.該衛(wèi)星到地面的高度約為4.2 107mB.該衛(wèi)星的線速度約為 3.1 km/s TOC o 1-5 h z C.該衛(wèi)星發(fā)出的電磁波信號傳播到地面經(jīng)過時間約為1 sD.該衛(wèi)星做圓周運動的加速度小于月球繞地球做圓周運動的加速度【答案】Br 機(jī)IfJ 了，【解析】地球同步衛(wèi)星繞地球圓周運動的向心力由萬有引力提供有,在地球表面重力與萬有引力相等有Gm” mg ,以由上兩式代入 T=24 h , R=6

10、.4 x 16mRg=9.8 m/s2,可解得r=4.2X107 m該衛(wèi)星的軌道半徑為4.2 X107 m則衛(wèi)星距地面的高、.72 r度h=3.6X10 m,故A錯誤；該衛(wèi)星的線速度 v ，代入數(shù)據(jù)可解得 v=3.1 km/s ,故B正確；由A分析知，該衛(wèi)星距地面高度為3.6 X107 m,電磁波傳播速度為 3X108m/s,故信號傳播時間大約為 0.1 s ,故C錯誤；根據(jù)G嗎 ma可得a=G與 可得同步衛(wèi)星 rr的軌道半徑小于月球的軌道半徑，故其加速度大于月球繞地球圓周運動的加速度，故D錯誤。（ 2019 湖南省懷化市高三二模）2018年12月8日，嫦娥四號發(fā)射升空。將實現(xiàn)人類歷史上首次月

11、球背面登月。隨著嫦娥奔月夢想的實現(xiàn)，我國不斷刷新深空探測的中國高度。嫦娥衛(wèi)星整個飛行過程可分為三個軌道段：繞地飛行調(diào)相軌道段、 地月轉(zhuǎn)移軌道段、繞月飛行軌道段我們用如圖所示的模型來簡化描繪嫦娥衛(wèi)星飛行過程，假設(shè)調(diào)相軌道和繞月軌道的半長軸分別為 a、b,公轉(zhuǎn)周期分別為 不、Tao關(guān)于嫦娥衛(wèi)星的飛行過程，下列說法正確的是3,3a bA. 2T1 TaB.嫦娥衛(wèi)星在地月轉(zhuǎn)移軌道上運行的速度應(yīng)大于11.2 km/sC.從調(diào)相軌道切入到地月車t移軌道時，衛(wèi)星在P點必須減速D.從地月轉(zhuǎn)移軌道切入到繞月軌道時，衛(wèi)星在Q點必須減速【答案】D【解析】A、根據(jù)開普勒第三定律，調(diào)相軌道與繞月軌道的中心天體分別對應(yīng)地

12、球和月球，故它們軌道半長軸的三次方與周期的二次方比值不相等，故 A錯誤；B、11.2 km/s是第 二宇宙速度，是地球上發(fā)射脫離地球束縛的衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，故嫦娥衛(wèi)星沒有脫離地球束縛，故其速度小于11.2 km/s,故B錯誤；C從調(diào)相軌道切入到地月轉(zhuǎn)移軌道時， 衛(wèi)星的軌道將持續(xù)增大，故衛(wèi)星需要在 P點做離心運動，故在P點需要加速，故C錯誤;D、從地月轉(zhuǎn)移軌道切入到繞月軌道時，衛(wèi)星相月球而言，軌道半徑減小，需要在Q點開始做近心運動，故衛(wèi)星需在Q點減速，故D正確。故選Do（ 2019 四川省成都市高三三模）2019年初，流浪地球的熱映激起了人們對天體運動的廣泛關(guān)注。木星的質(zhì)量是地球的317.89

13、倍，已知木星的一顆衛(wèi)星甲的軌道半徑和地球的衛(wèi)星乙的軌道半徑相同，且它們均做勻速圓周運動，則下列說法正確的是A.衛(wèi)星甲的周期可能大于衛(wèi)星乙的周期B.衛(wèi)星甲的線速度可能小于衛(wèi)星乙的線速度C.衛(wèi)星甲的向心加速度一定大于衛(wèi)星乙的向心加速度D.衛(wèi)星甲所受的萬有引力一定大于衛(wèi)星乙所受的萬有引力【答案】C【解析】根據(jù)萬有引力提供衛(wèi)星圓周運動向心力有：行華=用/: =湘=周口 ； A、r I- r周期EF=ES =q&e = 2 ,兩顆衛(wèi)星的軌道半徑相同，但木星的質(zhì)量大，故其周期小，即甲衛(wèi)星的周期小于乙衛(wèi)星的周期，故A錯誤；B、線速度v小萼，兩顆衛(wèi)星的軌道半徑相同，但木星的質(zhì)量大，故線速度大，即甲衛(wèi)星的線速度

14、大于乙衛(wèi)星的線速度，故B錯誤；C向心加速度a 黑，兩顆衛(wèi)星的軌道半徑相同，但木星的質(zhì)量大，故其向 r心加速度大，即甲衛(wèi)星的向心加速度大于乙衛(wèi)星的向心加速度，故C正確；D、木星的質(zhì)量大，但不知道兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量大小關(guān)系，故無法求得它們間萬有引力的大小，無法比較，故D錯誤。（2019 北京市通州區(qū)高考物理二模）用傳感器測量一物體的重力時，發(fā)現(xiàn)在赤道測得的讀數(shù)與其在北極的讀數(shù)相差大約3%。如圖所示，如果認(rèn)為地球是一個質(zhì)量分布均勻的標(biāo)準(zhǔn)球體，下列說法正確的是A.在北極處物體的向心力為萬有引力的3%oB.在北極處物體的重力為萬有引力的3%oC.在赤道處物體的向心力為萬有引力的3%oD.在赤道處物體的重力為

15、萬有引力的3%oA、B錯誤。C、在赤道處,【解析】AR在北極處，沒有向心力，重力等于萬有引力,=3%o, CF引G F向，再結(jié)合題意 2_包=3%知，在赤道處:G正確。D赤道處:G G .GW 三三 1 -=997%o, D 錯誤。12.（2019 江蘇省揚州中學(xué)高三模擬）2019年4月10日，天文學(xué)家召開全球新聞發(fā)布會,宣布首次直接拍攝到黑洞的照片如圖所示。黑洞是一種密度極大、引力極大的天體,速度公式為v至于光都無法逃逸（光速為 c）。若黑洞的質(zhì)量為 M半彳至為R引力常量為 G其逃逸2RM。如果天文學(xué)家觀測到一天體以速度v繞某黑洞做半徑為r的勻速圓周運動，則下列說法正確的有2A.v rM G

16、B.2M=G2rC.該黑洞的最大半徑為D.該黑洞的最小半徑為2GMc2GMc【答案】ACHi【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力有：G二二.22小 ,得黑洞的質(zhì)量M = lG確，B錯誤；根據(jù)逃逸速度公式 v2GM /曰得R=2GM2 v,黑洞的最大半徑Rm2GM-2-,c故C正確，D錯誤。13.（2019 福建省泉州市高三質(zhì)量檢查）如圖，虛線I、n、出分別表本地球衛(wèi)星的三條軌道，其中軌道I為與第一宇宙速度 7.9 km/s對應(yīng)的近地環(huán)繞圓軌道，軌道n為橢圓軌道，軌道出為與第二宇宙速度11.2 km/s對應(yīng)的脫離軌道,a、b、c三點分別位于三條軌道上，b點為軌道n的遠(yuǎn)地點， b、c點與地心的距離均為軌

17、道 I半徑的2倍，則A.衛(wèi)星在軌道n的運行周期為軌道I的2倍B.衛(wèi)星經(jīng)過a點的速率為經(jīng)過 b點的應(yīng)倍C.衛(wèi)星在a點的加速度大小為在 c點的4倍D.質(zhì)量相同的衛(wèi)星在 b點的機(jī)械能小于在 c點的機(jī)械能【答案】CD【解析】A項：由開普勒第三定律可得：吃 V ,解得： eF，故A錯誤；B項:T2 TiT1 22由公式v JGM,如果衛(wèi)星在|軌道做橢圓周運動， 衛(wèi)星經(jīng)過兩個軌道交點的速率為經(jīng)過b點的 應(yīng)倍，但衛(wèi)星在I軌道經(jīng)過加速才能變做隨圓運動，所以衛(wèi)星經(jīng)過a點的速率不是經(jīng)過b點的72倍，故B錯誤；C項：由公式a 零 可知，衛(wèi)星在a點的加 r速度大小為在c點的4倍，故C正確；D項：衛(wèi)星越高，發(fā)射過程中要

18、克服引力做功越多，所以質(zhì)量相同的衛(wèi)星在 b點的機(jī)械能小于在 c點的機(jī)械能，故 D正確。故選CD（2019 東北三省四市高考二模）繼“好奇”號之后，“洞察”號再次探訪火星，使火 星再次成為人類最為關(guān)注的行星。已知它的直徑約是地球的一半，質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/10 ,表面積相當(dāng)于地球陸地面積自轉(zhuǎn)周期與地球十分接近，到太陽的距離約是日地距離的1.5倍。根據(jù)以上信息可知 TOC o 1-5 h z A.火星表面的重力加速度約是地球的0.4倍B.火星的第一宇宙速度約為地球的1.6倍C.火星的同步衛(wèi)星軌道半徑約為地球的1倍D.火星的公車t周期約 1.8年【答案】AD【解析】根據(jù)萬有引力等于重力得出：GMm mg得：guG?，根據(jù)火星直徑約為地 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document RR球的一半，質(zhì)量約為地球的十分之一，計算得出火星表面的重力加速度約為地球表面的0.4倍，故A正確；根據(jù)第一宇宙速度的公式： v 中領(lǐng),則火星的第