《2020高考物理單元卷 萬(wàn)有引力與航天》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020高考物理單元卷 萬(wàn)有引力與航天(8頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第二模塊 第4章 第5單元
一、選擇題
1.(2020年廣東卷)發(fā)射人造衛(wèi)星是將衛(wèi)星以一定的速度送入預(yù)定軌道.發(fā)射場(chǎng)一般選擇在盡可能靠近赤道的地方,如圖3所示,這樣選址的優(yōu)點(diǎn)是,在赤道附近
( )
A.地球的引力較大
B.地球自轉(zhuǎn)線速度較大
C.重力加速度較大
D.地球自轉(zhuǎn)角速度較大
解析:若將地球視為一個(gè)球體,則在地球上各處的引力大小相同,A錯(cuò);在地球上各處的角速度相同,D錯(cuò);在地球的表面附近,赤道的半徑較大,由公式v=ωr可知,半徑越大線速度越大,B對(duì);在赤道上的重力加速度最小,C錯(cuò).
答案:B
2.(2020年四川成都模擬)我國(guó)探月的“嫦娥工程”
2、已啟動(dòng),在不久的將來(lái),我國(guó)宇航員將登上月球.假如宇航員在月球上測(cè)得擺長(zhǎng)為l的單擺做小振幅振動(dòng)的周期為T,將月球視為密度均勻、半徑為r的球體,則月球的密度為
( )
A. B. C. D.
解析:由單擺的振動(dòng)可求得月球表面的重力加速度g′,根據(jù)月球表面的物體所受的重力等于月球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力即可求得月球的密度.
設(shè)月球表面的重力加速度為g′,則T=2π.根據(jù)萬(wàn)有引力F=和重力近似相等,=mg′,即g′=,ρ==,聯(lián)立可得ρ=.
答案:B
3.宇宙飛船到了月球上空后以速度v繞月球做圓周運(yùn)動(dòng),如圖4所示,為了使飛船落在月球上的B點(diǎn),在軌道A點(diǎn),火箭發(fā)動(dòng)器在短時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng),向外噴
3、射高溫燃?xì)?,噴氣的方向?yīng)當(dāng)是
( )
A.與v的方向一致 B.與v的方向相反
C.垂直v的方向向右 D.垂直v的方向向左
解析:因?yàn)橐癸w船做向心運(yùn)動(dòng),只有減小速度,這樣需要的向心力減小,而此時(shí)提供的向心力大于所需向心力,所以只有向前噴氣,使v減小,從而做向心運(yùn)動(dòng),落到B點(diǎn),故A正確.
答案:A
4.宇宙中兩個(gè)星球可以組成雙星,它們只在相互間的萬(wàn)有引力作用下,繞球心連線的某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng).根據(jù)宇宙大爆炸理論,雙星間的距離在不斷緩慢增加,設(shè)雙星仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
( )
A.雙星間的萬(wàn)有引力減小
B.雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度
4、增大
C.雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期增大
D.雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增大
解析:距離增大萬(wàn)有引力減小,A正確;由m1r1ω2=m2r2ω2及r1+r2=r得r1=,r2=,可知D正確.
F=G=m1r1ω2=m2r2ω2,r增大F減小,因r1增大,故ω減小,B錯(cuò);由T=知C正確.
答案:B
5.據(jù)報(bào)道,最近在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星,其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍,一個(gè)在地球表面重量為600 N的人在這個(gè)行星表面的重量將變?yōu)?60 N.由此可推知,該行星的半徑與地球半徑之比約為
( )
A.0.5 B.2
C.3.2 D.4
解析:設(shè)人的質(zhì)量為m,
5、在地球上重力為G地′,在星球上重力為G星′.
由G=G′得R=,則
===2,故選B.
答案:B
6.某星球的質(zhì)量約為地球的9倍,半徑約為地球半徑的一半,若從地球表面高h(yuǎn)處平拋一物體,射程為60 m,則在該星球上,從同樣的高度以同樣的初速度平拋同一物體,射程應(yīng)為
( )
A.10 m B.15 m
C.90 m D.360 m
解析:由平拋運(yùn)動(dòng)公式可知,射程s=v0t=v0,即v0、h相同的條件下s∝,又由g=,可得=()2=×()2=,所以==,選項(xiàng)A正確.
答案:A
7.土星外層上有一個(gè)環(huán),為了判斷它是土星的一部分還是土星的衛(wèi)星群,可以通過(guò)測(cè)量
6、環(huán)中各層的線速度v與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系來(lái)判斷
( )
A.若v∝R,則該層是土星的一部分
B.若v2∝R,則該層是土星的衛(wèi)星群
C.若v2∝,則該層是土星的一部分
D.若v2∝,則該層是土星的衛(wèi)星群
解析:如果土星外層的環(huán)是土星的一部分,它們是一個(gè)整體,角速度固定,根據(jù)v=ωR,可知v∝R,選項(xiàng)A正確.
如果環(huán)是衛(wèi)星群,則圍繞土星做圓周運(yùn)動(dòng),則應(yīng)滿足G=m,可得v2=,即v2∝,選項(xiàng)D正確.
答案:AD
8.(2020年重慶卷)據(jù)報(bào)道“嫦娥一號(hào)”和“嫦娥二號(hào)”繞月飛行器的圓形工作軌道距月球表面分別約為200 km和100 km,運(yùn)行速率分別為v1和v2.那么
7、,v1和v2的比值為(月球半徑取1700 km)
( )
A. B.
C. D.
解析:萬(wàn)有引力提供向心力=,v=.
v1/v2==,故選C.
答案:C
9.宇航員在月球上做自由落體實(shí)驗(yàn),將某物體由距月球表面高h(yuǎn)處釋放,經(jīng)時(shí)間t后落到月球表面(設(shè)月球半徑為R).據(jù)上述信息推斷,飛船在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速率為
( )
A. B.
C. D.
解析:設(shè)月球表面處的重力加速度為g0,則h=g0t2,設(shè)飛船在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速率為v,由牛頓第二定律得mg0=m,兩式聯(lián)立解
8、得v=,選項(xiàng)B對(duì).
答案:B
10.下表是衛(wèi)星發(fā)射的幾組數(shù)據(jù),其中發(fā)射速度v0是燃料燃燒完畢時(shí)火箭具有的速度,之后火箭帶著衛(wèi)星依靠慣性繼續(xù)上升,到達(dá)指定高度h后再星箭分離,分離后的衛(wèi)星以環(huán)繞速度v繞地球運(yùn)動(dòng).根據(jù)發(fā)射過(guò)程和表格中的數(shù)據(jù),下面哪些說(shuō)法是正確的
( )
衛(wèi)星離地面
高度h(km)
環(huán)繞速度
v(km/s)
發(fā)射速度v0
(km/s)
0
7.91
7.91
200
7.78
8.02
500
7.61
8.19
1000
7.35
8.42
5000
5.52
9.48
∞
0
11.18
A.不計(jì)空氣阻力,在火箭依靠慣
9、性上升的過(guò)程中機(jī)械能守恒
B.離地越高的衛(wèi)星機(jī)械能越大
C.離地越高的衛(wèi)星環(huán)繞周期越大
D.當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到11.18 km/s時(shí),衛(wèi)星能脫離地球到達(dá)宇宙的任何地方
解析:由機(jī)械能守恒定律知,A正確.對(duì)B選項(xiàng),由于衛(wèi)星的機(jī)械能除了與高度有關(guān)外,還與質(zhì)量有關(guān),所以是錯(cuò)誤的;由G=mr知,離地面越高的衛(wèi)星周期越大,C正確;從列表中可以看出,11.18 km/s的發(fā)射速度是第二宇宙速度,此速度是使衛(wèi)星脫離地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn),成為太陽(yáng)的人造行星的最小發(fā)射速度,但逃逸不出太陽(yáng)系,D錯(cuò)誤.
答案:AC
二、計(jì)算題
11.2020年9月25日21時(shí)10分,“神舟”七號(hào)載人飛船發(fā)射升空,然后經(jīng)飛船與
10、火箭分離準(zhǔn)確入軌,進(jìn)入橢圓軌道,再經(jīng)實(shí)施變軌進(jìn)入圓形軌道繞地球飛行.飛船在離地面高度為h的圓形軌道上,飛行n圈,所用時(shí)間為t.已知地球半徑為R,引力常量為G,地球表面的重力加速度為g. 求地球的質(zhì)量和平均密度.
解析:設(shè)飛船的質(zhì)量為m,地球的質(zhì)量為M,在圓軌道上運(yùn)行周期為T,飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得G=m(R+h) ①
由題意得T= ②
解得地球的質(zhì)量M= ③
又地球體積V=πR3 ④
所以,地球的平均密度ρ==.
答案:,
12.某航天飛機(jī)在地球赤道上空飛行,軌道半徑為r,飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同,設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,在某時(shí)刻航天飛機(jī)通過(guò)赤道上某建筑物的上方,求它下次通過(guò)該建筑物上方所需的時(shí)間.
解析:用ω表示航天飛機(jī)的角速度,用m、M分別表示航天飛機(jī)及地球的質(zhì)量,則有=mrω2.
航天飛機(jī)在地面上,有G=mg.
聯(lián)立解得ω=,
若ω>ω0,即飛機(jī)高度低于同步衛(wèi)星高度,用t表示所需時(shí)間,則ωt-ω0t=2π
所以t==
若ω<ω0,即飛機(jī)高度高于同步衛(wèi)星高度,用t表示所需時(shí)間,則ω0t-ωt=2π
所以t==
答案:或