人教版高一下冊(cè)物理 萬(wàn)有引力與宇宙易錯(cuò)題(Word版 含答案)

1、v=一、第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行易錯(cuò)題培優(yōu)（難）如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圈圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的三顆衛(wèi)星，a和b質(zhì)量相等,b、c的周期相同且大于a的周期b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度【答案】ABD【解析】【分析】【詳解】GMm因衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心力是由它們所受的萬(wàn)有引力提供，由F二知，b所受的引力向r2最小，故A正確；由GMm（2兀=mrro2=mrr2IT丿得T=2兀r，即r越大，T越大，所以b、c的周期相等且大于a的周期，B正確；GM由GMm=mar2GM得a=，即r21axr2所以b、c的向心加速度大小相等且小于a的向心加速度，C

2、錯(cuò)誤；由GMmmv2r2GM，即r所以b、c的線速度大小相等且小于a的線速度，D正確。故選ABD。如圖所示，A是靜止在赤道上的物體，地球自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。B、C是同一平面內(nèi)兩顆人造衛(wèi)星，B位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上，C是地球同步衛(wèi)星。已知第一宇宙速度為V,物體A和衛(wèi)星B、C的線速度大小分別為vA、vB、vC，運(yùn)動(dòng)周期大小分別為T(mén)A、Tb、TC，下列關(guān)系正確的是（）A.Ta=TcTbC.D.VAVBVCV【答案】BC【解析】【分析】【詳解】AB.由題意，A是靜止在赤道上的物體，C是地球同步衛(wèi)星，故有T=T，又由于B、CAC是同一平面內(nèi)兩顆人造衛(wèi)星，由萬(wàn)有引力提供向心力可知小Mm4兀

3、2G=mrr2T2解得T=即軌道半徑越大，周期越大，由于C的軌道半徑大于B的軌道半徑，則Tv，又因?yàn)锳、C具有相同的周期和角BC速度，所以有vv，又因?yàn)榈谝挥钪嫠俣仁亲畲蟮沫h(huán)繞速度，故有vv結(jié)合以上分CAB析可知故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。嫦娥三號(hào)探測(cè)器欲成功軟著陸月球表面，首先由地月軌道進(jìn)入環(huán)月橢圓軌道I,遠(yuǎn)月點(diǎn)A距離月球表面為力，近月點(diǎn)B距離月球表面高度可以忽略，運(yùn)行穩(wěn)定后再次變軌進(jìn)入近月軌道II。已知嫦城三號(hào)探測(cè)器在環(huán)月橢圓軌道周期為月球半徑為R和引力常量為探測(cè)器在環(huán)月橢圓軌道I經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的加速度月球的質(zhì)量探測(cè)器在月球表面的重力【答案】ABC【解析】【分析】【詳解】根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可得2

4、R+h丫IIII*2丿_里解得A正確；探測(cè)器在環(huán)月橢圓軌道I經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，由萬(wàn)有引力提供向心力TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark53 o Current Document Mm4兀2 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document G_ma=mRR2BT2II即4兀2a二RBT2IIB正確；c.由萬(wàn)有引力提供向心力MmG二maR2B可得aR2M=BGC正確；D.由于不知道探測(cè)器的質(zhì)量，故選ABC。無(wú)法求出探測(cè)器在月球表面的重力，D錯(cuò)誤。4.如圖為某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的0點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖，若A星的軌道半徑大于B星的

5、軌道半徑，雙星的總質(zhì)量M,雙星間的距離為厶，其運(yùn)動(dòng)周期為八則()A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量A的加速度一定大于B的加速度L一定時(shí)，M越小，T越大L一定時(shí)，A的質(zhì)量減小Am而B(niǎo)的質(zhì)量增加Am,它們的向心力減小【答案】BCD【解析】【分析】【詳解】雙星系統(tǒng)中兩顆恒星間距不變，是同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相等，雙星靠相互間的萬(wàn)有引力提供向心力，所以向心力相等，故有mr2=mr2AABB因?yàn)?仃，所以m叭，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ABAB根據(jù)a二rw2，因?yàn)閞r，所以aa，選項(xiàng)b正確；ABABC根據(jù)牛頓第二定律，有mm,2nGab=mr()2L2AAT小mm/2兀、Gab=mr()2LbbT其中r+r=LAB聯(lián)立解得T=2兀.

6、=2兀G(m+m)GM1ABL一定，M越小，T越大，選項(xiàng)C正確；D.雙星的向心力由它們之間的萬(wàn)有引力提供，有mmF=GaB向L2A的質(zhì)量mA小于B的質(zhì)量mB，L一定時(shí)，A的質(zhì)量減小bm而B(niǎo)的質(zhì)量增加Am,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，它們的質(zhì)量乘積減小，所以它們的向心力減小，選項(xiàng)D正確。故選BCD。5.若第一宇宙速度為繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星最小的周期為T(mén),地球同步衛(wèi)星的周期為T(mén)。,引力常量為6,則()A.v2地球的質(zhì)量為之GvT衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道的最小半徑為右2兀C.地球同步衛(wèi)星的線速度大小為vD.地球同步衛(wèi)星距地面的高度為v【答案】BC【解析】【分析】【詳解】設(shè)地球質(zhì)量和半徑分別為M、則第一宇宙速度滿(mǎn)足Mmmv2G

7、=1-R2R所以地球質(zhì)量為1A錯(cuò)誤B.由小Mmmv24n2G=mrr2T2rGMGM所以軌道半徑r越小，線速度越大，周期越小，且最小軌道半徑即為地球半徑R,聯(lián)立得2kRv二iT所以B正確；CD.設(shè)地球同步衛(wèi)星線速度和軌道半徑分別為為v2、T2，則v24n2r3GM，Tr0GMvi=GM，T二R4n2R3vTGM盂2聯(lián)立得所以同步衛(wèi)星離地面高度為r二匕3帀-空二叮T）22ko2k2兀C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。62020年7月21日將發(fā)生土星沖日現(xiàn)象，如圖所示，土星沖日是指土星、地球和太陽(yáng)幾乎排列成一線，地球位于太陽(yáng)與土星之間。此時(shí)土星被太陽(yáng)照亮的一面完全朝向地球，所以明亮而易于觀察。地球和土星繞

8、太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的方向相同，軌跡都可近似為圓，地球一年繞太陽(yáng)一周，土星約29.5年繞太陽(yáng)一周。則（）地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的向心加速度大于土星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的向心加速度地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)行速度比土星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)行速度小2019年沒(méi)有出現(xiàn)土星沖日現(xiàn)象土星沖日現(xiàn)象下一次出現(xiàn)的時(shí)間是2021年【答案】AD【解析】【分析】【詳解】地球的公轉(zhuǎn)周期比土星的公轉(zhuǎn)周期小，由萬(wàn)有引力提供向心力有小Mm4兀2G=mrr2T2解得T_：4n2r3飛GM可知地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑比土星的公轉(zhuǎn)軌道半徑小。又MmG=mar2解得GM1a二xr2r2可知行星的軌道半徑越大，加速度越小，則土星的向心加速度小于地球的向心加速度，選項(xiàng)A正確;由萬(wàn)有引

9、力提供向心力有Mmv2G=mr2r解得v=rGM選項(xiàng)B錯(cuò)誤;知土星的運(yùn)行速度比地球的小CD.設(shè)T地=1年，則T=29.5年，土出現(xiàn)土星沖日現(xiàn)象則有6-)t=2n地土得距下一次土星沖日所需時(shí)間2兀竺沁1.04年一地土2兀2兀TT地土選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。故選AD。我國(guó)探月探測(cè)器“嫦娥三號(hào)”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，此飛行軌道示意圖如圖所示，探測(cè)器從地面發(fā)射后奔向月球，在P點(diǎn)從圓形軌道I進(jìn)入橢圓軌道口，Q為軌道口上的近月點(diǎn)。下列關(guān)于“嫦娥三號(hào)”的運(yùn)動(dòng)，正確的說(shuō)法是（）在軌道口上經(jīng)過(guò)P的速度小于在軌道I上經(jīng)過(guò)P的速度在軌道口上經(jīng)過(guò)P的加速度小于在軌道I上經(jīng)過(guò)P的加速度發(fā)射速度一定大于7.9km/

10、s在軌道口上從P到Q的過(guò)程中速率不斷增大【答案】ACD【解析】【分析】【詳解】從軌道I上的P點(diǎn)進(jìn)入軌道口需減速，使得萬(wàn)有引力大于向心力，做近心運(yùn)動(dòng)，所以軌道口上經(jīng)過(guò)P的速度小于在軌道I上經(jīng)過(guò)P的速度，故A正確；在兩個(gè)軌道上在P點(diǎn)所受的萬(wàn)有引力相等，根據(jù)牛頓第二定律知，在軌道口上經(jīng)過(guò)P的加速度等于于在軌道I上經(jīng)過(guò)P的加速度，故B錯(cuò)誤；地球的第一宇宙速度為7.9km/s，這是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，發(fā)射速度如果等于7.9km/s，衛(wèi)星只能貼近地球表面飛行，要想發(fā)射到更高的軌道上，發(fā)射速度應(yīng)大于7.9km/s,故C正確；在軌道口上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只受到月球的引力，從P到Q的過(guò)程中，引力做正功，動(dòng)能越來(lái)越大，

11、速率不斷增大，故D正確。故選ACD?？苹糜捌骼说厍蛑袨榱俗尩厍蛱与x太陽(yáng)系，人們?cè)诘厍蛏辖ㄔ焯卮蠊β拾l(fā)動(dòng)機(jī)使地球完成一系列變軌操作，其逃離過(guò)程可設(shè)想成如圖所示，地球在橢圓軌道I上運(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)P變軌進(jìn)入圓形軌道II，在圓形軌道II上運(yùn)行一段時(shí)間后在P點(diǎn)時(shí)再次加速變軌，從而最終擺脫太陽(yáng)束縛。對(duì)于該過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）地球在P點(diǎn)通過(guò)向前噴氣減速實(shí)現(xiàn)由軌道I進(jìn)入軌道II若地球在I、II軌道上運(yùn)行的周期分別為J、T2，則TT2,地球在軌道I正常運(yùn)行時(shí)（不含變軌時(shí)刻）經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的加速度比地球在軌道II正常運(yùn)行（不含變軌時(shí)刻）時(shí)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的加速度大地球在軌道I上過(guò)O點(diǎn)的速率比地球在軌道II上過(guò)P點(diǎn)的速率小

12、【答案】B【解析】【分析】【詳解】地球沿軌道I運(yùn)動(dòng)至P點(diǎn)時(shí)，需向后噴氣加速才能進(jìn)入軌道口，A錯(cuò)誤；設(shè)地球在I、口軌道上運(yùn)行的軌道半徑分別為心（半長(zhǎng)軸）、Q由開(kāi)普勒第三定律-=kT3可知T1T2B正確；因?yàn)榈厍蛑皇艿饺f(wàn)有引力作用，故不論從軌道I還是軌道口上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，地球的加速度都相同，C錯(cuò)誤；由萬(wàn)有引力提供向心力GMmv2=mr2r可得因此在0點(diǎn)繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于軌道II上過(guò)P的速度，而繞太陽(yáng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的0點(diǎn)需要加速才能進(jìn)入軌道I,因此可知地球在軌道I上過(guò)0點(diǎn)的速率比地球在軌道II上過(guò)P點(diǎn)的速率大，D錯(cuò)誤。故選Bo92019年2月5日，“流浪地球”在中國(guó)大陸上映，贏得了票房和口碑雙

13、豐收。影片講述的是面對(duì)太陽(yáng)快速老化膨脹的災(zāi)難，人類(lèi)制定了“流浪地球”計(jì)劃，這首先需要使自轉(zhuǎn)角速度為e的地球停止自轉(zhuǎn)，再將地球推移出太陽(yáng)系到達(dá)距離太陽(yáng)最近的恒星（比鄰星）。為了使地球停止自轉(zhuǎn)，設(shè)想的方案就是在地球赤道上均勻地安裝N臺(tái)“噴氣”發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖所示（N較大，圖中只畫(huà)出了4個(gè)）。假設(shè)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)均能沿赤道的切線方向提供大小恒為F的推力，該推力可阻礙地球的自轉(zhuǎn)。已知地球轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程與描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的牛頓第二定律方程F=ma具有相似性，為M=I6，其中M為外力的總力矩，即外力與對(duì)應(yīng)力臂乘積的總和，其值為NFR；I為地球相對(duì)地軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；6為單位時(shí)間內(nèi)地球的角速度的改變量。將地球看成質(zhì)量分布均

14、勻的球體，下列說(shuō)法中正確的是（）地球繞地軸轉(zhuǎn)動(dòng)情況的難易程度地球自轉(zhuǎn)剎車(chē)過(guò)程中，赤道表面附近的重力加速度逐漸變小停止自轉(zhuǎn)后，赤道附近比極地附近的重力加速度大這些行星發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)開(kāi)始工作，且產(chǎn)生的推動(dòng)力大小恒為F,使地球停止自轉(zhuǎn)所需要的wI時(shí)間為NF【答案】A【解析】【分析】【詳解】在M=I6與F=ma的類(lèi)比中，與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I對(duì)應(yīng)的物理量是m,其物理意義是反映改變地球繞地軸轉(zhuǎn)動(dòng)情況的難易程度，A正確；地球自轉(zhuǎn)剎車(chē)過(guò)程中，赤道表面附近的重力加速度逐漸變大，B錯(cuò)誤；停止自轉(zhuǎn)后，赤道附近與極地附近的重力加速度大小相等，C錯(cuò)誤；這些行星發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)開(kāi)始工作，且產(chǎn)生的推動(dòng)力大小恒為F,根據(jù)NFR=邛而Pt二則停

15、止的時(shí)間wIt=NFRD錯(cuò)誤。故選A。10.我國(guó)計(jì)劃于2018年擇機(jī)發(fā)射“嫦娥五號(hào)”航天器，假設(shè)航天器在近月軌道上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t（小于繞行周期），運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)為s,航天器與月球中心連線掃過(guò)的角度為e（弧度），引力常量為G,貝y（）9航天器的軌道半徑為一t航天器的環(huán)繞周期為9s3302c月球的的質(zhì)量為D.月球的密度為Gt204Gt【答案】C【解析】s0A項(xiàng)：由題意可知，線速度v二，角速度二一，由線速度與角速度關(guān)系v=r可知,tts0s二r，所以半徑為r二，故A錯(cuò)誤；tt02兀2兀2兀tB項(xiàng)：根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式色0，故B錯(cuò)誤；tc項(xiàng)：根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可知，mMv2M-v2

16、rs3Gt20c正確；D項(xiàng)：由于不知月球的半徑，所以無(wú)法求出月球的密度，故D錯(cuò)誤；點(diǎn)晴：解決本題關(guān)鍵將圓周運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度定義式應(yīng)用到萬(wàn)有引力與航天中去，由于不知月球的半徑，所以無(wú)法求出月球的密度11繼“天宮一號(hào)”之后，2016年9月15日我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心又成功發(fā)射了“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”的軌道是距離地面343公里的近圓軌道；“天宮二號(hào)”的軌道是距離地面393公里的近圓軌道，后繼發(fā)射的“神舟十一號(hào)”與之對(duì)接下列說(shuō)法正確的是在各自的軌道上正常運(yùn)行時(shí)，天宮二號(hào)比天宮一號(hào)的速度大在各自的軌道上正常運(yùn)行時(shí)，天宮二號(hào)比地球同步衛(wèi)星的周期長(zhǎng)在低于天宮二號(hào)”的軌道上，神舟一號(hào)”需要先加

17、速才能與之對(duì)接“神舟十一號(hào)只有先運(yùn)行到“天宮二號(hào)的軌道上，然后再加速才能與之對(duì)接【答案】C【解析】試題分析：由題意可知，“天宮一號(hào)”的軌道距離地面近一些，故它的線速度比較大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；“天宮二號(hào)”的軌道距離地面393公里，比同步衛(wèi)星距地面的距離小，故它的周期比同步衛(wèi)星的周期小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在低于天宮二號(hào)的軌道上，神舟十一號(hào)需要先加速才能與之對(duì)接，選項(xiàng)C正確；“神舟十一號(hào)如果運(yùn)行到天宮二號(hào)的軌道上，然后再加速，軌道就會(huì)改變了，則就不能與之對(duì)接了，則選項(xiàng)D錯(cuò)誤.考點(diǎn)：萬(wàn)有引力與航天.地球同步衛(wèi)星的發(fā)射方法是變軌發(fā)射，如圖所示，先把衛(wèi)星發(fā)射到近地圓形軌道I上，當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火。使衛(wèi)星

18、進(jìn)入橢圓軌道口，其遠(yuǎn)地點(diǎn)恰好在地球赤道上空約36000km處，當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)Q時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)再次點(diǎn)火。使之進(jìn)入同步軌道皿，已知地球赤道上的重力加速度為g,物體在赤道表面上隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小為a,下列說(shuō)法正確的是如果地球自轉(zhuǎn)的（）g+a角速度突然變?yōu)樵瓉?lái)的倍，那么赤道上的物體將會(huì)飄起來(lái)a衛(wèi)星與地心連線在軌道口上單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積小于在軌道皿上單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積衛(wèi)星在軌道皿上運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能小于在軌道I上運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)Q時(shí)的速度可能大于第一宇宙速度【答案】B【解析】【分析】【詳解】赤道上的物體的向心加速度a2R0若赤道上的物體飄起來(lái)，萬(wàn)有引力全部用來(lái)提供向心力，此時(shí)GMm二m(

19、g+a)二mw2RR2可得即角速度突然變?yōu)樵瓉?lái)的倍，w=0赤道上的物體將會(huì)飄起來(lái)，故A錯(cuò)誤;由于在橢圓軌道口上Q點(diǎn)的速度小于軌道皿上Q點(diǎn)的速度，因此在軌道II上Q點(diǎn)附近單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積小于軌道III上單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積，而在軌道II上相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，故B正確;從軌道I進(jìn)入軌道II的過(guò)程中，衛(wèi)星點(diǎn)火加速，機(jī)械能增加，從軌道II上進(jìn)入軌道III的過(guò)程中，再次點(diǎn)火加速，機(jī)械能增加，因此衛(wèi)星在軌道皿上運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能大于在軌道I上運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能，故C錯(cuò)誤；在軌道II上Q點(diǎn)的速度小于軌道III上Q點(diǎn)的速度，而軌道III上衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，因此衛(wèi)星在軌道II的遠(yuǎn)地點(diǎn)Q時(shí)的速度小

20、于第一宇宙速度，故D錯(cuò)誤。故選Bo太空中存在一些離其他恒星很遠(yuǎn)的、由兩顆星體組成的雙星系統(tǒng)，可忽略其他星體對(duì)它們的引力作用。如果將某雙星系統(tǒng)簡(jiǎn)化為理想的圓周運(yùn)動(dòng)模型，如圖所示，兩星球在相互的萬(wàn)有引力作用下，繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由于雙星間的距離減小，則()兩星的運(yùn)動(dòng)角速度均逐漸減小B.兩星的運(yùn)動(dòng)周期均逐漸減小兩星的向心加速度均逐漸減小D.兩星的運(yùn)動(dòng)線速度均逐漸減小【答案】B【解析】【分析】【詳解】AB.設(shè)兩星的質(zhì)量分別為M和M，相距L，M和M2的角速度為，由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得對(duì)M1MMG12L=Mro211對(duì)M2因?yàn)榻獾肕MG12L2=Mro222L=r+r12MTr=2LiM+M12Mr=+L2M+M12雙星的總質(zhì)量不變，距離減小，周期減小，角速度增大，A錯(cuò)誤，B正確;根據(jù)MMG12-Ma-Ma1122知，L變小D.由于則兩星的向心加速度均增大，故C錯(cuò)誤;v-or-11G（M+M）12也L-MM+M212GL（M+M）123v=wr22G(M+M丿12LMiL=MM+MqL(M+M丿1212可見(jiàn)，距離減小線速度變大.故D錯(cuò)誤.故選B。張角越大，速度越大若測(cè)得周期和星球相對(duì)飛行器的張角，則可得到星球的平均密度若測(cè)得周期和軌道半徑，則可得到星球的平均密度【答案】D【解析】【分析】【詳解】AB根據(jù)衛(wèi)星的速度公式v=根據(jù)開(kāi)普勒第三定律T2=k，可知軌道半徑