2020年高考物理二轮复习专项训练----万有引力与航天
1.2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。该卫星( ) A．入轨后可以位于北京正上方 B．入轨后的速度大于第一宇宙速度 C．发射速度大于第二宇宙速度 D．若发射到近地圆轨道所需能量较少 【答案】D
【解析】由于卫星为同步卫星，所以入轨后一定只能与赤道在同一平面内，故A错误；由于第一宇宙速度为卫星绕地球运行的最大速度，所以卫星入轨后的速度一定小于第一宇宙速度，故B错误；由于第二宇宙速度为卫星脱离地球引力的最小发射速度，所以卫星的发射速度一定小于第二宇宙速度，故C错误；将卫星发射到越高的轨道克服引力所作的功越大，所以发射到近地圆轨道所需能量较小，故D正确。
2.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证( ) 1A．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的2
601
B．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的2
601
C．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的
61
D．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的
60【答案】B
【解析】若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律——万有引Mm
力定律，则应满足G2＝ma，即加速度a与距离r的平方成反比，由题中数据知，选项B
r正确，其余选项错误。
3.理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零．现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图所示，一个质量一定的小物体(假设它能够在地球内部移动)在x轴上各位置受到的引力大小用F表示，则选项所示的四个F随x变化的关系图中正确的是( )
【答案】A
【解析】因为质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零，则在距离球心x处(x≤R)物4
G·πx3ρ·m3GM1m4
体所受的引力为F＝2＝＝Gπρmx∝x，故F－x图线是过原点的直线；当x>R
xx234
G·πR3ρ·m3GMm4GπρmR31
时，F＝2＝＝∝2，故选项A正确．
xx23x2x
4．“北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星(同步卫星)、中轨道卫星和倾斜同步轨道卫星组成．地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍，下列说法中正确的是( ) A．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍 B．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2倍 1
C．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的
71
D．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的 7【答案】A
Mm4π2
【解析】根据万有引力提供向心力有G2＝mr2， 解得卫星周期公式 T＝2π
rT
r3，GM
地球静止轨道卫星和中轨道卫星距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍，即轨道半径分别约为地球半径的7倍和4.4倍，所以静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍，故 Mmv2
A 正确；由 G2＝ m可得 v＝
rr
GM，所以静止轨道卫星的线速度大小小于中轨道卫r
Mm
星的线速度大小，故B错误；由G2＝mrω2可得ω＝
rGM，由此可知，静止轨道卫星的r3MmGM
角速度大小约为中轨道卫星的0.5，故C错误；由G2＝ma得a＝2，所以静止轨道卫rr星的向心加速度大小约为中轨道卫星的0.4，故D错误。
5.2018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M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的( )
A．周期为
4π2r3 GM
GMm
B．动能为
2RC．角速度为
Gm r3GM
D．向心加速度为2
R【答案】A
【解析】嫦娥四号探测器环绕月球做匀速圆周运动时，万有引力提供其做匀速圆周运动的向GMmv24π2
2
心力，有2＝mωr＝m＝m2r＝ma，解得ω＝
rrT
GM、v＝r3
GM、T＝r
4π2r3GM
、a＝2，GMr
1GMm
则嫦娥四号探测器的动能为Ek＝mv2＝，由以上可知A正确，B、C、D错误。
22r6.我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行．与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的( ) A．周期变大 【答案】C
GMmv2
【解析】组合体比天宫二号质量大，轨道半径R不变，根据2＝m，可得v＝
RR可知与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的速率不变，B项错误；又T＝
GM，R
B．速率变大 C．动能变大
D．向心加速度变大
2πR
，则周期v
GM
T不变，A项错误；质量变大、速率不变，动能变大，C项正确；向心加速度a＝2，不R变，D项错误。
2020年高考物理二轮复习专项训练----万有引力与航天(解析版)
