2021年高考物理一轮复习考点全攻关
专题(29)高热考点强化训练 万有引力与航天的“新情景”问题(解析版)
选择题(共16小题,每题6分,满分96分)
1. 2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆,在探测器“奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表面的距离,F表示它所受的地球引力,能够描述F随h变化关系的图像是
【答案】D
【解析】根据万有引力定律可得:
,h越大,F越大,故选项D符合题意。
2.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星,该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动.如图所示,设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2,近地点到地心的距离为r,地球质量为M,引力常量为G。则
A.C.【答案】B
B.D.
【解析】“东方红一号”从近地点到远地点万有引力做负功,动能减小,所以,过近地点圆周运动的速
度为,由于“东方红一号”在椭圆上运动,所以,故B正确。
3. 2018年12月8日,肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射,“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测,率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为量为
,引力常量为
、半径为
,探测器的质
,嫦娥四号探测器围绕月球做半径为的匀速圆周运动时,探测器的
A.周期为 B.动能为
C.角速度为【答案】C
D.向心加速度为
【解析】由万有引力提供向心力可得,可得,故A正
确;解得,由于,故B错误;解得,故C错误;解得,
故D错误。综上分析,答案为A。
4.北斗卫星导航系统空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止同步轨道卫星和3颗倾斜同步轨道卫星,以及27颗相同高度的中轨道卫星。中轨道卫星运行在3个轨道面上,轨道面之间相隔120°均匀分布,如图所示。已知同步轨道、中轨道、倾斜同步轨道卫星距地面的高度分别约为6R、4R、6R(R为地球半径),则
A.静止同步轨道卫星和倾斜同步轨道卫星的周期不同 B.3个轨道面上的中轨道卫星角速度的值均相同 C.同步轨道卫星与中轨道卫星周期的比值约为
D.倾斜同步轨道卫星与中轨道卫星角速度的比值约为 【答案】BC
5.如图为人造地球卫星的轨道示意图,LEO是近地轨道,MEO是中地球轨道,GEO是地球同步轨道,GTO是地球同步转移轨道.已知地球的半径R=6 400 km,该图中MEO卫星的周期为(图中数据为卫星近地点、远地点离地面的高度)( )
A.3 h B.8 h C.15 h D.20 h 【答案】A
TM2rM3
解析 GEO是地球同步轨道,则周期为TG=24 h;根据开普勒第三定律可知,2=3,则TM=
TGrG=
f(4 200+6 400
36 000+6 400
3)
rM3
TrG3G
×24 h=3 h,故选A.
6.过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的1
,该中心恒星与太阳的质量比约为( ) 201A. 10【答案】B
Mm4π2M1
解析 行星绕中心恒星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得G2=m2r,则=
rTM2
B.1
C.5
D.10
?r1?·?T2?=?1?×?365?≈1,选项B正确。
?r2??T1??20??4?7. 20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船,为了测量自身质量,启动推进器,测出飞船在短时间Δt内速度的改变为Δv,和飞船受到的推力F
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(其它星球对它的引力可忽略)。飞船在某次航行中,当它飞近一个孤立的星球时,飞船能以速度v,在离星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动。已知星球的半径为R,引力常量用G表示。则宇宙飞船和星球的质量分别是
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【解析】直线推进时,根据动量定理可得
,解得飞船的质量为
,绕孤立星球运动时,
根据公式,又,解得,D正确。
8.下面是地球、火星的有关情况比较。根据以上信息,关于地球及火星(行星的运动可看做圆周运动),下列推测正确的是
A.地球公转的线速度小于火星公转的线速度 B.地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度 C.地球的自转角速度小于火星的自转角速度 学科-网 D.地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度
【答案】B
解析 设太阳质量为M,行星质量为m,行星轨道半径为r,行星绕太阳做圆周运动,万有引力提供向心力。A、由牛顿第二定律得:
,解得行星的线速度:
,由于地球的公转半径小于火星的公转
,解得
半径,则地球公转的线速度大于火星公转的线速度,故A错误。B、由牛顿第二定律得:行星的向心加速度:
,由于地球的公转半径小于火星的公转半径,地球公转的向心加速度大于火星公
,由于地球自转周期小于火星的自转周期,地球的自转
转的向心加速度,故B正确。C、自转角速度
角速度大于火星的自转角速度,故C错误;D、星球对其表面物体的万有引力等于物体受到的重力,则
,
,由于不知道地球与火星的质量m间的关系以及它们的半径关系,无法比较重力加速
度的大小,故D错误。
9.2017年9月25日至9月28日期间,微信启动新界面,其画面视角从人类起源的非洲(左)变成华夏大地中国(右)。新照片由我国新一代静止轨道卫星“风云四号”拍摄,见证着科学家15年的辛苦和努力,下列说法正确的是 ( )
A.“风云四号”可能经过无锡正上空
B.“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度 C.与“风云四号”同轨道的卫星运动的动能都相等 D.“风云四号”的运行速度大于7.9 km/s 【答案】B
解析 由题可知,“风云四号”卫星是地球同步卫星,而同步卫星只能在赤道正上空,且高度保持不变,故AMmGM
错误;根据G2=man,得an=2,其中G为引力常量,M为地球质量,r为轨道半径,因“风云四号”卫
rr星的轨道半径小于月球的轨道半径,故“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度,故B正确;与“风云四号”同轨道的卫星都是同步卫星,故线速度大小一定相同,但不知道各个卫星的质量是否相等,根据Ek1
=mv2知动能不一定相等,故C错误;7.9 km/s是卫星围绕地球表面运行的最大线速度,它的轨道半径等2于地球半径,而“风云四号”的轨道半径大于地球半径,根据v=错误。
GM可知,其线速度小于7.9 km/s,故Dr
专题29 高热考点强化训练 万有引力与航天的“新情景”问题 ---2021年高考物理复习专项训练含解析
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