2022屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)方略44萬有引力與航天課時(shí)提能演練（含解析）新人教版

《全程復(fù)習(xí)》2022屆高考物理全程復(fù)習(xí)方略（人教版-第一輪）課時(shí)提能操練（含詳盡解析）萬有引力與航天40分鐘100分一、選擇題此題共8小題，每題9分，起碼一個(gè)答案正確，選不全得5分，共72分、B繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，周期之比為TA∶TB＝1∶8，則軌道半徑之比和運(yùn)動(dòng)速率之比分別為A．RA∶RB＝4∶1，vA∶vB＝1∶2B．RA∶RB＝4∶1，vA∶vB＝2∶1C．RA∶RB＝1∶4，vA∶vB＝1∶2D．RA∶RB＝1∶4，vA∶vB＝2∶122022·杭州模擬人類正在有計(jì)劃地探索地球外其他星球，若宇宙空間某處有質(zhì)量平均散布的實(shí)心球形天體，則下列相關(guān)推斷正確的選項(xiàng)是引力常量G已知若宇航員測(cè)出宇宙飛船貼著天體表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期，則可推知天體的密度只需測(cè)出宇宙飛船繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期，便可推知該天體的密度，且已知該天體自轉(zhuǎn)周期為T，則可推知天體的密度D若測(cè)出該天體表面的重力加快度和該天體的第一宇宙速度，則能夠推知該天體的密度3繼2022年10月成功發(fā)射“嫦娥二號(hào)”，我國(guó)又于2022年9月發(fā)射“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛翔器，2022年11月發(fā)射“神舟八號(hào)”飛船并與“天宮一號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)對(duì)接，今后將要有航天員在軌進(jìn)行科研，這在我國(guó)航天史上擁有劃時(shí)代意義“天宮一號(hào)”A和“神舟八號(hào)”B繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡如下圖，虛線為各自的軌道由此可知A“天宮一號(hào)”的線速度大于“神舟八號(hào)”的線速度B“天宮一號(hào)”的周期小于“神舟八號(hào)”的周期C“天宮一號(hào)”的向心加快度大于“神舟八號(hào)”的向心加快度D“神舟八號(hào)”經(jīng)過一次點(diǎn)火加快后能夠與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接42022·廣東高考已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，引力常量為G，相關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的選項(xiàng)是GMT2A衛(wèi)星距地面的高度為3

42衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度C衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為MmGR2D衛(wèi)星運(yùn)行的向心加快度小于地球表面的重力加快度5如下圖，在同一軌道平面上的三個(gè)人造地球衛(wèi)星A、B、C在某一時(shí)刻恰幸虧同一直線上，下列說法正確的有A根據(jù)v＝gr，可知vA＜vB＜vCB根據(jù)萬有引力定律，F(xiàn)A＞FB＞FCaB＞aCD運(yùn)動(dòng)一周后，C先回到原地址2，設(shè)在衛(wèi)星1、衛(wèi)星2各自所在的高度上的重力加快度大小分別為g1、g2，則Ag1(T1)34Bg1(T2)34g2T2g2T1Cg1(T1)2Dg1(T2)2g2T2g2T17月球與地球質(zhì)量之比約為1∶80，有研究者認(rèn)為月球和地球可視為一個(gè)由兩點(diǎn)組成的雙星系統(tǒng)，它們都圍繞月地連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)據(jù)此觀點(diǎn)，可知月球與地球繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的線速度大小之比和它們的軌道半徑之比約為∶6400，1∶80∶80，1∶6400∶1，80∶1400∶1，80∶1年11月3號(hào)清晨，“天宮一號(hào)”與“神八”實(shí)現(xiàn)對(duì)接，11月14日實(shí)現(xiàn)第二次對(duì)接，組合體成功成立了載人環(huán)境，艙內(nèi)將進(jìn)行多項(xiàng)太空實(shí)驗(yàn)假定一宇航員手拿一只小球相關(guān)于太空艙靜止“站立”于艙內(nèi)朝向地球一側(cè)的“地面”上，如下圖下列說法正確的選項(xiàng)是7.9km11.2km之間若宇航員相關(guān)于太空艙無初速度釋放小球，小球?qū)⒙涞健暗孛妗鄙螩宇航員將不受地球的引力作用D宇航員對(duì)“地面”的壓力等于零二、計(jì)算題本大題共2小題，共28分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位913分中國(guó)赴南極考察船“雪龍?zhí)枴?從上海港口出發(fā)一路向南,經(jīng)赤道抵達(dá)南極某同學(xué)設(shè)想

,在考察船“雪龍?zhí)枴鄙献鲆恍┖?jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來探究地球的平均密度

:當(dāng)“雪龍?zhí)枴蓖２丛诔嗟罆r(shí)

,用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量一個(gè)鉤碼的重力

,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為

F1,當(dāng)“雪龍?zhí)枴钡诌_(dá)南極后

,仍用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量同一個(gè)鉤碼的重力

,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F2,設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期為T,不考慮地球兩極與赤道的半徑差別請(qǐng)根據(jù)探索實(shí)驗(yàn)的設(shè)想,寫出地球平均密度的表達(dá)式萬有引力常量G、圓周率π已知1015分一組太空人乘太空穿梭機(jī)，去修理位于離地球表面×105m相同的軌道并封閉推動(dòng)火箭，而望遠(yuǎn)鏡在穿梭機(jī)前方數(shù)公里處，如下圖，設(shè)G為萬有引力常量，ME為地球質(zhì)量已知地球半徑為×106m，地球表面的重力加快度g=9.8m/21在穿梭機(jī)內(nèi)，一個(gè)質(zhì)量為70kg的人站在臺(tái)秤上,則其示數(shù)是多少計(jì)算軌道上的重力加快度值計(jì)算穿梭機(jī)在軌道上的速率和周期答案解析1【解析】，衛(wèi)星質(zhì)量為m，衛(wèi)星周期為T，軌道半徑為R衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力2提供向心力，故GMm2＝mv＝m(2)2RRRT故R3＝GM，v＝GMT242RRA3RB3RA＝3TA21所以：2＝2，2＝，TATBRBTB4vA＝RB＝2選項(xiàng)D正確vBRA12【解析】選A、，宇宙飛船繞天體飛翔的半徑為r，周期為T，即有GMmmr(2)2，r2TM3Mm4R3=R時(shí)，可得GT2，應(yīng)選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在極地的重力為GR2，赤道3上的重力為GMmmR(2)2，由題意可知PmR(2)2，僅此不能求出天體的密度，R2TT應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤；第一宇宙速度vgR，而天體表面的重力加快度GM，可得Mv4g，R2gG所以M3g2，即可求出天體的密度，應(yīng)選項(xiàng)D正確434Gv23R3【解析】選D此題考察了牛頓運(yùn)動(dòng)定律與天體圓周運(yùn)動(dòng)及萬有引力定律的應(yīng)用由牛頓第二定律可知GMmv2，GMF引，mvr2rr

，又rA>rB，所以vB>vA，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；同理，由GMmmr(2)2，做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T42r3，“天宮一號(hào)”的周期大，選項(xiàng)B錯(cuò)r2TGMGMmC錯(cuò)誤；由于“神舟誤；由2ma向，“天宮一號(hào)”向心加快度比“神舟八號(hào)”要小，r八號(hào)”在內(nèi)側(cè)軌道，點(diǎn)火加快后，引力不足以提供其所需向心力，做離心運(yùn)動(dòng)并向軌道外側(cè)運(yùn)動(dòng)追趕“天宮一號(hào)”，進(jìn)而與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接，D正確4【解析】選B、D對(duì)同步衛(wèi)星有萬有引力提供向心力GMm42,所以2mRh2RhThGMT2B正確；同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的32R,故A錯(cuò)誤；第一宇宙速度是最大的圍繞速度，4GMm向心力等于萬有引力，應(yīng)為:F2,C錯(cuò)誤；同步衛(wèi)星的向心加快度為Rha同

GM

2，地球表面的重力加快度a表GM2,知a表>a同，D正確Rh

R【變式備選】某同學(xué)設(shè)想駕駛一輛由火箭作動(dòng)力的陸地太空兩用汽車，沿赤道行駛并且汽車相關(guān)于地球速度能夠隨意增加，不計(jì)空氣阻力，當(dāng)汽車速度增加到某一值時(shí)，汽車將走開地球成為繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的“航天汽車”，對(duì)此下列說法正確的選項(xiàng)是R＝6400km，取g＝10m/2汽車在地面上速度增加時(shí)，它對(duì)地面的壓力增大B當(dāng)汽車走開地球的瞬間速度達(dá)到28440km/hC此“航天汽車”圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最小周期為1hD在此“航天汽車”上彈簧測(cè)力計(jì)無法測(cè)量力的大小【解析】選B汽車受到的重力與地面的支持力的協(xié)力提供向心力，大，重力不變，支持力減小，即汽車對(duì)地面的壓力減小，選項(xiàng)必須使汽車的速度達(dá)到第一宇宙速度7.9km/＝

在速度增加時(shí)，向心力增A錯(cuò)誤若要使汽車走開地球，28440km/h，選項(xiàng)B正確此時(shí)汽車的最小周期為r3R3T22GMgR22R5024s83.7min，選項(xiàng)C錯(cuò)誤在此“航天汽車”上彈簧產(chǎn)生形變?nèi)耘f產(chǎn)生彈g力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5【解析】選C由GMm＝mv2＝ma可得：v＝GM，故vA＞vB＞vC，不可用v＝gr比r2rr較v的大小，因衛(wèi)星所在處的g不同，A錯(cuò)誤；由a＝GM，可得aA＞aB＞aC，C正確；萬有r2引力F＝GMm，但不知各衛(wèi)星的質(zhì)量大小關(guān)系，無法比較F、F、F的大小，B錯(cuò)誤；由r2ABCT＝2r可知，C的周期最大，最晚回到原地址，故D錯(cuò)誤v6【解析】選B人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由萬有引力或重力提供，則Mm4242T1和T2的衛(wèi)星的軌道半徑分別為r1和G2m2r，又mgmT2r，設(shè)兩周期為rTg1T24，故B正確r2，解得()3g2T17【解析】做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的萬有引力提供向心力，則月球和地球的向心力相等且月球、地球和O始終共線，說明它們有相同的角速度和周期設(shè)月球和地球的質(zhì)量、線速度、軌道半徑分別為m1、m2，v1、v2和r1、r2，角速度為ω，它們之間的萬有引力提供向心力，即向心力相等，有v1m2802r12r2r1m280m1v1ω=m2v2ω，即m11，m1m2，即m1，選項(xiàng)C正確v2r21【總結(jié)提升】解答雙星問題的“兩等”與“兩不等”雙星問題的“兩等”分別是：①它們的角速度相等②雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由它們之間的萬有引力提供,即它們運(yùn)動(dòng)的向心力大小老是相等的2“兩不等”分別是：①雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心是它們連線上的一點(diǎn),所以雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與雙星間的距離是不相等的,它們的軌道半徑之和才等于它們間的距離121222121與r2一般也不相等②由mωr=mωr知由于m與m一般不相等，故r8【解析】選D7.9km/是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，是衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)行的最大速度，可見，所有圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星、飛船等，其運(yùn)行速度均小于等于7.9km/，故A錯(cuò)誤；若宇航員相關(guān)于太空艙無初速度釋放小球，由于慣性，小球仍擁有原來的速度，所以地球?qū)π∏虻娜f有引力正好提供它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，即GMm2＝mv2，其中m′為小球的質(zhì)rr量，故小球不會(huì)落到“地面”上，而是沿原來的軌道持續(xù)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；宇航員受地球的引力作用，此引力提供宇航員隨空間站繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，否則宇航員將脫離圓周軌道，故C錯(cuò)誤；因宇航員所受的引力全部提供了向心力，宇航員不能對(duì)“地面”產(chǎn)生壓力，他處于完全失重狀態(tài)，D正確【9解析】在地球赤道處,物體受地球的引力與彈簧的彈力作用,物體隨處球自轉(zhuǎn),做圓周運(yùn)動(dòng),所以F引F142m2RT4分在地球的兩極物體受地球的引力與彈簧的彈力作用,因該處的物體不做圓周運(yùn)動(dòng),處于靜止?fàn)顟B(tài),有F引F2GMmR2②3分又因?yàn)镸V4R3③33分聯(lián)立①②③解得3F23分GT2F2F1答案:3F2GT2F2F110【解題指南】解答此題需把握以下幾點(diǎn)：穿梭機(jī)內(nèi)的人處于完全失重狀態(tài)軌道上的重力加快度即穿梭機(jī)的向心加快度利用F萬=Fn計(jì)算穿梭機(jī)的速率和周期【解析】1在穿梭機(jī)中，由于人