湖北省2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 13《萬有引力與航天》試題

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1、第13單元　萬有引力與航天 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和,地球表面的重力加速度為g,則火星表面的重力加速度約為(　　) A.0.2g　　　　B.0.4g　　　　C.2.5g　　　　D.5g 2.(2020·廣東卷) 如圖所示，飛行器P繞某星球做勻速圓周運動，星球相對飛行器的張角為θ，下列說法正確的是（ ） A.軌道半徑越大，周期越長 B.軌道半徑越大，速度越大 C.若測得周期和張角，可得到星球的平均密度 D.若測得周期和軌道半徑，可得到星球的平均密度 3. (2020·浙江五校聯(lián)盟第一次模擬)如圖所示,搭載著“嫦娥二號”衛(wèi)星的“長

2、征三號丙”運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射,衛(wèi)星由地面發(fā)射后,進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,經(jīng)多次變軌最終進(jìn)入距離月球表面100千米、周期約為118分鐘的工作軌道,開始對球進(jìn)行探測(　　) A.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的運行速度比月球的第一宇宙速度大 B.衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的機械能比在軌道Ⅱ上大 C.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上經(jīng)過P點的速度比在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時大 D.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上經(jīng)過P點的加速度比在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時大 4.已知萬有引力常量G,那么在下列給出的各種情景中,能根據(jù)測量的數(shù)據(jù)求出火星平均密度的是(　　) A.在火星表面使一個小球做自由落體運動,測出下落的高度H和時間t B.發(fā)射一顆貼近火星表面繞

3、火星做圓周運動的飛船,測出飛船的周期T C.觀察火星繞太陽的圓周運動,測出火星的直徑D和火星繞太陽運行的周期T D.發(fā)射一顆繞火星做圓周運動的衛(wèi)星,測出衛(wèi)星離火星表面的高度H和衛(wèi)星的周期T 5.我國先后發(fā)射的“風(fēng)云一號”和“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星,運行軌道不同,“風(fēng)云一號”采用極地圓形軌道,軌道平面與赤道平面垂直,通過地球兩極,每12h巡視一周,可以對不同地區(qū)進(jìn)行觀測,“風(fēng)云二號”采用地球同步軌道,同步軌道半徑約為地球半徑的6.6倍,軌道平面在赤道平面內(nèi),能對同一地區(qū)進(jìn)行連續(xù)觀測,對這兩顆衛(wèi)星,以下敘述中正確的是 …(　　) A.“風(fēng)云二號”衛(wèi)星的運行周期為24h B.“風(fēng)云一號”衛(wèi)星的

4、運行速度是“風(fēng)云二號”衛(wèi)星運行速度的2倍 C.“風(fēng)云二號”衛(wèi)星的運行速度大約是第一宇宙速度的0.4倍 D.“風(fēng)云一號”衛(wèi)星的運行加速度是“風(fēng)云二號”衛(wèi)星運行加速度的倍 6.(2020·江蘇單科,1)火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行,根據(jù)開普勒行星運動定律可知(　　) A.太陽位于木星運行軌道的中心 B.火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等 C.火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方 D.相同時間內(nèi),火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積 7.在太陽系中有一顆行星的半徑為R，若在該星球表面以初速度v0豎直上拋一物體，則該物體上升的最大高度為H

5、.已知該物體所受的其他力與行星對它的萬有引力相比較可忽略不計(萬有引力常量G未知).則根據(jù)這些條件，可以求出的物理量是（ ） A.該行星的密度 B.該行星的自轉(zhuǎn)周期 C.該星球的第一宇宙速度 D.該行星附近運行的衛(wèi)星的最小周期 8.如圖所示,空天飛機能在離地面6萬米的大氣層內(nèi)以3萬千米的時速飛行,如果再用火箭發(fā)動機加速,空天飛機就會沖出大氣層,像航天飛機一樣,直接進(jìn)入地球軌道,做勻速圓周運動.返回大氣層后,它又能像普通飛機一樣在機場著陸,成為自由往返天地間的輸送工具.關(guān)于空天飛機,下列說法正確的是(　　) A.它從地面發(fā)射加速升空時,機艙內(nèi)的物體處于失重狀態(tài) B.它在高6

6、萬米的大氣層內(nèi)飛行時,只受地球的引力 C.它在做勻速圓周運動時,所受地球的引力做正功 D.它從地球軌道返回地面,必須先減速 9.(2020·北京卷)萬有引力定律揭示了天體運行規(guī)律與地上物體運動規(guī)律具有內(nèi)在的一致性. (1)用彈簧秤稱量一個相對于地球靜止的小物體的重量，隨稱量位置的變化可能會有不同的結(jié)果.已知地球質(zhì)量為M，自轉(zhuǎn)周期為T，萬有引力常量為G.將地球視為半徑為R、質(zhì)量均勻分布的球體，不考慮空氣的影響.設(shè)在地球北極地面稱量時，彈簧秤的讀數(shù)是F0. a.若在北極上空高出地面h處稱量，彈簧秤讀數(shù)為F1，求比值的表達(dá)式，并就h＝1.0%R的情形算出具體數(shù)值(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

7、； b.若在赤道地面稱量，彈簧秤讀數(shù)為F2，求比值的表達(dá)式. (2)設(shè)想地球繞太陽公轉(zhuǎn)的圓周軌道半徑為r、太陽的半徑為Rs和地球的半徑R三者均減小為現(xiàn)在的1.0%，而太陽和地球的密度均勻且不變.僅考慮太陽和地球之間的相互作用，以現(xiàn)實地球的1年為標(biāo)準(zhǔn)，計算“設(shè)想地球”的一年將變?yōu)槎嚅L？ 參考答案 1.解析:重力加速度由萬有引力產(chǎn)生,在火星表面: G=mg1, 可得g1=,在地球表面:G=mg, 可得g=, 則×4=0.4,即g1=0.4g. 答案:B 2.解析：根據(jù)G=，可知半徑越大則周期越大，故選項A正確；根據(jù)G=，可知軌道半徑越大則

8、環(huán)繞速度越小，故選項B錯誤；若測得周期T，則有M＝，如果知道張角θ，則該星球半徑為r＝R sin，所以M＝，可得到星球的平均密度，故選項C正確，而選項D無法計算星球半徑，則無法求出星球的平均密度，選項D錯誤. 答案：AC 3.解析:第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度,等于近月衛(wèi)星的速度,大于所有衛(wèi)星的速度,A項錯誤;衛(wèi)星由Ⅰ軌道進(jìn)入Ⅱ或Ⅲ軌道,需減速做近心運動,機械能減小,B項正確,C項錯誤;衛(wèi)星在軌道Ⅲ或Ⅰ上經(jīng)過P點時,到月心的距離相等,根據(jù)=ma可知,加速度應(yīng)相等,D項錯誤. 答案:B 4.解析:A項能求出火星的質(zhì)量,缺半徑信息,不能求出密度;B項,由G=m()2r,可得,平均密度ρ

9、=;C項缺少軌道半徑,不能求出平均密度;D項缺少地球半徑,不能求出平均密度. 答案:B 5.解析:“風(fēng)云二號”是同步衛(wèi)星,運行周期為24h,A項正確;由G=m()2r,得T=2π,“風(fēng)云一號”與“風(fēng)云二號”軌道半徑比為1∶,由=,得v=,兩衛(wèi)星運行速度比為,第一宇宙速度與“風(fēng)云二號”運行速度的比≈2.5,則B項錯,C項對;由=ma,則a=,兩衛(wèi)星運行加速度比為,則D項對. 答案:ACD 6.解析:太陽位于木星運行橢圓軌道的一個焦點上,A項錯誤;火星和木星運行的軌道不同,速度大小不可能始終相等,B項錯誤;由開普勒第三定律=k可知C項正確;同一行星與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積相等,不

10、同的行星,不相等,D項錯誤. 答案:C 7.解析：由豎直上拋運動規(guī)律得g＝ G=mg M＝ ρ＝，G未知，故A錯；根據(jù)已知條件不能分析行星的自轉(zhuǎn)情況，B錯； 根據(jù)G=mg＝得v＝，C正確； 由G＝m()2R＝mg得T＝2π ＝2π ，D正確. 答案：CD 8.解析:從地面發(fā)射加速升空時,加速度向上,機艙內(nèi)的物體處于超重狀態(tài),則A項錯;在高6萬米的大氣層內(nèi)飛行時,受地球的引力、空氣阻力和牽引力,則B項錯;做勻速圓周運動時,所受地球的引力不做功,則C項錯;從地球軌道返回地面,變軌做近心運動,必須先減速,則D項正確. 答案:D 9.解析：(1)設(shè)小物體質(zhì)量為m. a.

11、在北極地面 G＝F0 在北極上空高出地面h處 G＝F1 ＝ 當(dāng)h＝1.0%R時 ＝≈0.98. b.在赤道地面，小物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運動，受到萬有引力和彈簧秤的作用力，有 G-F2＝m 得 ＝. (2)地球繞太陽做勻速圓周運動，受到太陽的萬有引力，設(shè)太陽質(zhì)量為MS，地球質(zhì)量為M，地球公轉(zhuǎn)周期為TE，有 G＝Mr 得 TE＝. 其中ρ為太陽的密度. 由上式可知，地球公轉(zhuǎn)周期TE僅與太陽的密度、地球公轉(zhuǎn)軌道半徑與太陽半徑之比有關(guān).因此“設(shè)想地球”的1年與現(xiàn)實地球的1年時間相同. 答案：(1)a.＝ 0.98 b.＝ (2)與現(xiàn)實地球的1年時間相同