2020年高考物理專題訓(xùn)練：萬有引力與航天

2020年高考物理專題訓(xùn)練：萬有引力與航天一.不定項(xiàng)選擇題a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動(dòng)，向心加速度為a1，b處于度為8,d是高空探測(cè)衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖，地球的半徑為R。則有（ ）B.d的運(yùn)動(dòng)周期有可能是度為8,d是高空探測(cè)衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖，地球的半徑為R。則有（ ）B.d的運(yùn)動(dòng)周期有可能是20小時(shí)A.a的向心加速度等于重力加速度g2.下列描述中符合物理學(xué)史實(shí)的是（ ）A.第谷通過長期的天文觀測(cè)，積累了大量的天文資料，并總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)規(guī)律B.開普勒通過“月地檢驗(yàn)”證實(shí)了地球?qū)ξ矬w的吸引力與天體間的吸引力遵守相同的規(guī)律C.伽利略對(duì)牛頓第一定律的建立做出了貢獻(xiàn)D.萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律都是自然界普遍適用的規(guī)律3.2019年1月3口，“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器自主著陸在月球背面南極一艾特肯盆地內(nèi)的馮卡門撞擊坑內(nèi)，實(shí)現(xiàn)人類探測(cè)器首次在月球背面軟著陸?！版隙鹚奶?hào)”初期繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過變軌、制動(dòng)后，成為一顆繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，設(shè)“嫦娥四號(hào)”繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r、周期為T,已知月球半徑為R，不計(jì)其他天體的影響。若在距月球表面高度為h處（h?R）將一質(zhì)量為m的小球以一定的初速度水平拋出，則小球落到月球表面的瞬間月球引力對(duì)小球做功的功率P為（ ）A.〃滓向 B.哼后C.'42rh D.團(tuán) J2rhRT R3T%4.某人造地球衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，先進(jìn)入橢圓軌道I,在遠(yuǎn)地點(diǎn)A加速變軌進(jìn)入圓軌道1【。己知軌道I的近地點(diǎn)B至地心的距離近似等于地球半徑R,遠(yuǎn)地點(diǎn)A到地心的距離為3R,則卜列說法正確的是（A.衛(wèi)星在B點(diǎn)的加速度是在A點(diǎn)加速度的3倍B.衛(wèi)星在軌道II±A點(diǎn)的機(jī)械能大于在軌道I上B點(diǎn)的機(jī)械能C.衛(wèi)星在軌道I上A點(diǎn)的機(jī)械能大于B點(diǎn)的機(jī)械能D.衛(wèi)星在軌道II上A點(diǎn)的動(dòng)能大于在軌道I上B點(diǎn)的動(dòng)能5.人造地球衛(wèi)星以地心為圓心，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（ ）A.半徑越大，速度越小，周期越小B.半徑越大，速度越小，周期越大C.所有衛(wèi)星的速度均是相同的，與半徑無關(guān)D.所有衛(wèi)星的角速度均是相同的，與半徑無關(guān).嫦娥工程分為三期，簡稱“繞、落、回”三步走。我國發(fā)射的的“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星是嫦娥工程第二階段的登月探測(cè)器，經(jīng)變軌成功落月。如圖所示為其飛行軌道示意圖，則下列說法正確的是A.嫦娥三號(hào)的發(fā)射速度應(yīng)該大于11.2kiWsB.嫦娥三號(hào)在環(huán)月軌道1上P點(diǎn)的加速度等于在環(huán)月軌道2上P點(diǎn)的加速度C.嫦娥三號(hào)在動(dòng)力下降段中一直處于完全失重狀態(tài)D.嫦娥三號(hào)在環(huán)月軌道2上運(yùn)行周期比在環(huán)月軌道1上運(yùn)行周期小.如圖所示，嫦娥四號(hào)著陸器攜帶“玉兔二號(hào)”于2019年1月3□10時(shí)26分成功完成世界首次在月球背面軟著陸，嫦娥四號(hào)在地月轉(zhuǎn)移軌道上被月球引力捕獲后逐漸向月球靠近。在P點(diǎn)實(shí)施一次近月制動(dòng)進(jìn)入環(huán)月圓形軌道L再經(jīng)過系列調(diào)控使之進(jìn)人準(zhǔn)備“落月”的橢圓軌道H,繞月運(yùn)行時(shí)只考慮月球引力作用。下列關(guān)于嫦娥四號(hào)的說法中正確的是（）ifcj*巡fl\I IjpA.嫦娥四號(hào)的發(fā)射速度必須達(dá)到第二宇宙速度B.沿軌道I運(yùn)行的周期小于沿軌道n運(yùn)行的周期C.沿軌道I運(yùn)行的機(jī)械能大于沿軌道n運(yùn)行的機(jī)械能D.沿軌道I運(yùn)行至p點(diǎn)的速度大于沿軌道n運(yùn)行至p點(diǎn)的速度.直接觀測(cè)到太陽系“老九”（行星九）有難度，但科學(xué)家可以通過計(jì)算機(jī)模擬估計(jì)出行星的位置，并提出了它的一些基本參數(shù)。，，行星九，，的軌道半徑在200AU至800AU（AU是口地間距）之間，質(zhì)量是地球質(zhì)量的5倍至10倍。已知地球的公轉(zhuǎn)周期為la,根據(jù)這些數(shù)據(jù)及牛頓力學(xué)知識(shí)可以估算（ ）“行星九”公轉(zhuǎn)周期的范圍“行星九”密度的范圍“行星九”公轉(zhuǎn)速率的范圍“行星九”與地球受太陽萬有引力的比值的范闈.宇宙中存在著上四顆星組成的孤立星系。如圖所示，一顆母星處在正三角形的中心，三角形的頂點(diǎn)各有一個(gè)質(zhì)量相等的小星圍繞母星做圓周運(yùn)動(dòng)。如果兩顆小星間的萬有引力為尸，母星與任意一顆小星間的萬有引力為9/。則（）P；\

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， 、/ 、d- bA.每顆小星受到的萬有引力為手+9FB.每顆小星受到的萬有引力為（的+9）尸\/C.母星的質(zhì)量是每顆小星質(zhì)量的3倍 D.母星的質(zhì)量是每顆小星質(zhì)量的3不倍二填空題.宇宙是由大量不同層次的星系等構(gòu)成的：①太陽系、②地月系、③宇宙、④銀河系按尺寸從小到大的數(shù)字排列順序?yàn)椋?.G叫做引力常量，G=,它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是 的物體相距時(shí)的萬有引力..一宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面的斜坡上的P點(diǎn)沿水平方向以初速度%拋出一個(gè)小球，測(cè)得小球經(jīng)時(shí)間/落到斜坡上另一點(diǎn)0,斜面的傾角為。，已知該星球半徑為R,引力常量為G,該星球表面的重力加速度為:該星球的密度為：該星球的第一宇宙速度為：人造衛(wèi)星繞該星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最小周期為o.若地球的第一宇宙速度近似等于8kiWs。某人造地球衛(wèi)星離地面的高度等于地球半徑，則它繞地球運(yùn)行的速率大約為kinso若地球表面的重力加速度為lOni/s2,該人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的向心加速度 m/s20.“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”是 o.一行星繞恒星做圓周運(yùn)動(dòng)。由天文觀測(cè)可得，其運(yùn)行周期為T,速度為v,引力常量為G,則行星運(yùn)動(dòng)的加速度為，恒星的質(zhì)量為0三.實(shí)驗(yàn)題.宇航員在某星球表面以大小為2.0ni/s的初速度水平拋出一物體，并記錄下物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示，O點(diǎn)為拋出點(diǎn)。若該星球半徑為4000km,萬有引力常量G=6.67xl0FN-m，kgP,則該星球表面的重力加速度為，該星球的第一宇宙速度為o.卡文迪許設(shè)計(jì)扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)定了萬有引力恒量，實(shí)驗(yàn)中通過萬有引力使石英絲扭轉(zhuǎn)的辦法巧妙地測(cè)量了極小的萬有引力?，F(xiàn)有學(xué)生研究用某種材料做成的圓柱體在外力矩作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)的規(guī)律，具體做法是：做成長為L、半徑為R的圓柱體，使其下端面固定,在上端面施加一個(gè)扭轉(zhuǎn)力矩M,使上端面半徑轉(zhuǎn)過一扭轉(zhuǎn)角6,現(xiàn)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如卜.：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)M/xlO_2N.mL/xl0-2mR/xlO71n0111555.1225510.03210519.94210105.05310530.26315544.97420158.9（1）利用上表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以采取法，分別研究扭轉(zhuǎn)角夕與"，8與L,夕與R的關(guān)系,進(jìn)而得出夕與M、L、H的關(guān)系是 （2）用上述材料做成一個(gè)長為0.4m，半徑為0.002m的圓柱體，在下端面固定，上端面受到M=4x10-2N-in的扭轉(zhuǎn)力矩作用卜，上端面將轉(zhuǎn)過的角度是 .M（3）若定義扭轉(zhuǎn)系數(shù)K=w■則K與R、L的關(guān)系是 （4）根據(jù)上述結(jié)果，為提高實(shí)驗(yàn)的靈敏度，卡文迪許在選取石英絲時(shí)，應(yīng)選用長度 （選填“長”或“短”）一點(diǎn)、截面一點(diǎn)（選填“粗”或“細(xì)”）的石英絲。四.計(jì)算題.地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為月球半徑的4倍，一飛行器在近地圓軌道1上，經(jīng)一系列變軌后在近月圓軌道2上運(yùn)行，己知地球中心到月球中心的距離為［求：⑴飛行器在近地圓軌道1上受到地球的引力B與在近月圓軌道2上受到月球的引力B的比值；⑵O為地月連線上一點(diǎn)，飛行器在該點(diǎn)受到地球和月球的引力的合力為零，求O點(diǎn)到地心的距離H.尸2.假設(shè)某行星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6倍，半徑約為地球半徑的2倍。若某人在地球表面能舉起60kg的物體，試求：（1）人在這個(gè)行星表面能舉起的物體的質(zhì)量為多少？（2）這個(gè)行星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的多少倍？.土星是太陽系最大的行星，也是一個(gè)氣態(tài)巨行星，圖示為繞土星飛行的飛行器近距離拍攝的土星表面的氣體渦旋，假設(shè)飛行器繞土星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，距離土星表面高度為h。土星視為球體，已知土星質(zhì)量為M,半徑為R,萬有引力常量為G。求：（1）土星表面的重力加速度g：（2）飛行器的運(yùn)行速度v：（3）若土星的自轉(zhuǎn)周期為T,求土星同步衛(wèi)星距土星表面的高度H。.某航天員在一個(gè)半徑為R的星球表面做了如下實(shí)驗(yàn)：①豎直固定測(cè)力計(jì)；將一物塊直接掛在彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤上，平衡時(shí)示數(shù)為B：②取一根細(xì)線穿過光滑的細(xì)直管，將此物塊拴在細(xì)線端，另端連在固定的測(cè)力計(jì)上，手握直管掄動(dòng)物塊，使它在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，停止掄動(dòng)細(xì)直管并保持細(xì)直管豎直，物塊繼續(xù)在一水平面繞圓心做周期為T的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，此時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為電。己知細(xì)直管下端和祛碼之間的細(xì)線長度為L,萬有引力常量為G,求：(1)該星球表面重力加速度g的大?。?2)該星球的質(zhì)量；(3)在距該星球表面h高處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星的線速度大小。二直管參考答案1.D2.C3.C4.B5.B6.BD7.CD8.ACD9.BC1.D2.C3.C4.B5.B6.BD7.CD8.ACD9.BC.②?④③.6.67xWHNenr/kg2lkglm12.2v0 3vntana—tana —2 t 27t