《2011新课标高考物理一轮复习精编解析版复习资料22万有引力与航天》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011新课标高考物理一轮复习精编解析版复习资料22万有引力与航天（14页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、2011 新课标咼考物理一轮复习精编解析版复习资料（22）-万有引力与航天素能提升练塚有提高1关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（B ）A 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等C 离太阳越近的行星运动周期越大D 行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处解析 所有行星都沿不同的椭圆轨道绕太阳运动，太阳位于椭圆轨道的一个公共焦点上，故A、D 均错误；由开普勒第三定律知，所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，而且半 长轴越大，行星运动周期越大，B 正确，C 错误.3 有些科学家们推测，太阳系还有一个行星，从地球
2、上看，它永远在太阳的背面，因此人类一直没有能发现它按照这个推测这颗行星应该具有以下哪些性质（B ）A 其自转周期应该和地球一样B 其到太阳的距离应该和地球一样C 其质量应该和地球一样D .其密度应该和地球一样解析 从地球上看，这颗卫星永远在太阳的背面，那么它的公转周期应该和地球的公转周期相同，由= mr（2pJ）2有 T=，则其到太阳的距离应该和地球一样；其到太阳的距离和公转周期与密度无关，D 项错误.4宇航员在月球表面完成下面实验：在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部的最低点，静止一质量为m 的小球（可视为质点），如图 5 所示，当给小球水平初速度 vo时，刚好能使 小球在竖直平面内做完整的圆周运
3、动已知圆弧轨道半径为r,月球的半径为 R,万有引力常量为 G.若在月球表面上发射一 颗环月卫星，所2.（2009 广元市第三次适应性考试）“嫦娥一则月球的平均密度p的表达式为（k 为某个常数）kA p=kCP=T22号”探月飞船绕月球做“近月”匀速圆周运动,p=kT周期为 T,解析 由GMRm=m4jnR,4定p=kT2尸弄，故 C 项正确.需最小发射速度为（A ）VOfV0 IA.5r.5RrB.5r,Rr2V0V0 fC.5r*RrD.5r5Rr22V11212VVO解析 由 mg= m, 0mvi= mvo 2mgr, mg= mR,V= gR,可得 v=乔，5Rr.5. (2010 大
4、同市一模)2009 年 6 月 19 日凌晨 5 点 32 分(美国东部时间 2009 年 6 月 18 日下午 5 点 32 分)，美国航空航天局在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地41 号发射场用“宇宙神-5”运载火箭将月球勘测轨道飞行器(LRO)送入一条距离月表 31 英里(约合 50 km)的圆形极地轨道，LRO 每天在 50 km 的高度穿越月球两极上空10 次.若以 T 表示 LRO 在离月球表面高度 h 处的轨道上做匀速圆周运动的周期，以R 表示月球的半径，贝 U( BD )4nRA . LRO 运行的向心加速度为4 点 R+ h)B . LRO 运行的向心加速度为T4C .月球表面
5、的重力加速度为产,234n(R+h)D .月球表面的重力加速度为2 2儿I R22n4n(R+h)解析 LRO 运行时的向心加速度为 a=浙=(斤(只+ h) =* ，故 A 错，B 正确；LRO 所受万有引力提供其所需的向心力，即 GMm2= m(2?)2(R+ h),又在月球表面附近有 G? = mg,由以上两式解(R+ h)TR234n(R+h)得月球表面的重力加速度为g=22，故 C 错，D 正确.I R6 .据报道，嫦娥二号探月卫星将于2010 年发射，其环月飞行的高度距离月球表面 100 km，所探测到的有关月球的数据将比环月 飞行高度为 200km 的嫦娥一号更加详实.若两颗卫星
6、环月运行均 可视为匀速圆周运动，运行轨道如6 图所示则(BD )A 嫦娥二号环月运行的周期比嫦娥一号更长B 嫦娥二号环月运行的周期比嫦娥一号更短C 嫦娥二号环月运行时向心加速度比嫦娥一号更小D 嫦娥二号环月运行时向心加速度比嫦娥一号更大7.太阳系以外存在着许多恒星与行星组成的双星系统它们运行的原理可以理解为，质量为M 的恒星和质量为 m 的行星(Mm),在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着如图7 所示，我们可认为行星在以某一定点 C 为中心、半径为 a 的圆周上做匀速圆周运动(图中没图 7有表示出恒星).设万有引力常量为 G,恒星和行星的大小可忽略不计.求：(1)恒星与点 C 间的距离.试
7、在图中粗略画出恒星运动的轨道和位置.(3)计算恒星的运行速率v.答案亦玄见解析图解析(1)根据恒星与行星绕 C 点的角速度相等可得2 2maw =MRM3mRM=Ma对恒星MvRM【反思总结】定时检测一、选择题(本题共 9 小题，每小题 6 分，共 54 分)1 . (2009 东 18)2008 年 9 月 25 日至 28 日，我国成功实施了“神舟”七号载人航天飞行并实现了航 天员首次出舱.飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点343 千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343 千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为90 分钟.下列判断正确的是()A .飞船变轨前后的机械能相等B .飞船在圆
8、轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态(2)恒星运动的轨道和位置大致如右图所示.代入数据得vGMM m aG塑?=肮曲jr-G辔=曲停)“天休研宛对象G譽=竝羊C .飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度D .飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度解析 由于变轨过程中需点火加速，所以变轨后飞船的机械能增大，选项 A 错误；宇航员出舱前后均与飞船一起做匀速圆周运动， 万有引力提供了做圆周运动的向心力，因此出舱前后航天员都处于失重状态，选项 B 正确；飞船在圆轨道上运行的周期为90 分钟，而同步卫星的周期为 24 小时，所以飞船在圆轨道上运动的角速度大于同
9、步卫星的角速度，选项C 正确；只要在同一点受到的万有引力相同，由牛顿第二定律得 a=GMrm=GM，即加速度相同，选项 D 错误.答案 BCD 错；在地球的表面附近，赤道的半径较大，由公式 v =可知，半径越大线速度越大，B 对；在赤道上的重力加速度最小，C 错.答案 B3. （2009 宁夏 15）地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的已知木星的轨道半径约为地球 轨道半径的 5.2 倍，则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为（）C . 2.3 D . 5.2解析由万有引力定律和圆周运动知识GMRm= mR 可得 v =:，所以木星与地球绕太阳运动的线答案 B4.（2009 浙江19）在
10、讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨 道.已知太阳质量约为月球质量的2.7X107倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的 400 倍.关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是（）A .太阳引力远大于月球引力B .太阳引力与月球引力相差不大C .月球对不同区域海水的吸引力大小相等D .月球对不同区域海水的吸引力大小有差异GMmMF太阳解析 由万有引力定律 F=-R可知，FxR2,太阳与月球对相同质量海水的引力之比=1.687RRF月球5X102,故 A 对；月球与不同区域海水的距离不同，故吸引力大小有差异，D 对.答案 AD2
11、. （2009 东 5）发射人造卫星是将卫星以 轨道.发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图 样选址的优点是，在赤道附近定的速度送入预定1 所示，这（ ）A .地球的引力较大B .地球自转线速度较大C .重力加速度较大D .地球自转角速度较大 解析若将地球视为一个球体;则在地球上各处的引力大小相同,A 错；在地球上各处的角速度相同,B. 0.44A . 0.19=0.44, B 正确.速度之比洽5.（2009 福建 14） “嫦娥一号”月球探测器在环绕月球运行过程中，设探测器运行的轨道半径为r,运行速率为 v,当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时（）C2(3X108)2212
12、 22R=2X45X103 m/s=1x10 m/s.答案 C8.（2009 全国I19）天文学家新发现了太阳系外的一颗行星这颗行星的体积是地球的4.7 倍，质量是地球的 25 倍.已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4 小时，引力常量 G = 6.67X1011N m2/kg2,由此估算该行星的平均密度约为（）A . r、v 都将略为减小B . r、v 都将保持不变C.r 将略为减小，v 将略为增大D.r 将略为增大，v 将略为减小解析 月球探测器环绕月球运行，万有引力提供向心力增大，探测器将“向心”运动，半径将减小，速度增大，故MmG2-rC 对.2匹，当到达质量密集区时，万有引力 r
13、答案 C2251”6. （2009 安徽 15）2009 年 2 月 11 日，俄罗斯的“宇宙利亚上空约 805 km 处发生碰撞.这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件.碰撞过程中产生的大量卫星和美国的“铱 一 33”卫星在西伯碎片可能会影响太空环境假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大, 则下列说法中正确的是A 甲的运行周期一定比乙的长B .甲距地面的高度一定比乙的高C .甲的向心力一定比乙的小D.甲的加速度一定比乙的大解析 根据万有引力提供向心力有2彳2v4n=m= m（R+ h）GMm(R+ h)2T =ma.由于比乙的答案型T=2nR+h(R+ h)3G
14、MGM1 (R+ h)2甲v乙，所以甲离地面的高度小于乙离地面的高度，甲的周期小于乙的周期，甲的向心加速度由于甲、乙质量未知，所受向心力大小无法判断综上所述正确选项为D 项.7.（2009 苏3）英国新科学家（New Scientist）杂志评选出了 2008 年度世界 8 项科学之最，在 XTEJ1650 500 双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径R 约为M245 km,质量 M 和半径 R 的关系满足 R = 2G（其中 c 为光速，G 为引力常量），则该黑洞表面重力加速度的数量级为8 , 2A. 10 m/s12 2C. 10 m/s10 , 2B. 10 m/s142D.
15、 10 m/s解析可认为黑洞表面物体的重力等于万有引力，即2mg=-R 厂，即 g =GRM，将M= 2G 代入上式得 gGMm33A.1.8X10 kg/m33B.5.6XO kg/m4343C.1.1x10 kg/mD.2.9XO kg/m解析设该星球和地球的质量、半径、体积分别是Mi和 M2, Ri和 R2, Vi和 V2.则该星球的平均密度M1p=V1所以沪 M 27 对于地球的近地卫星有GRfm=mM23n又p=厂爲=GT23辰75n故p=47GT275X3.143=石2kg/m4.7X6.67X10-X(1.4X60X60)22.9X104kg/m3答案 D9.（2008 广东 1
16、2）如图 2 是“嫦娥一号”奔月示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进 入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测.下列说法正确的是A 发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B 在绕月圆轨道上，卫星运行周期与卫星质量有关C 卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D .在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力解析“嫦娥一号”要想脱离地球的束缚而成为月球的卫星，其发射速度必须达到第二宇宙速度，若发射速度达到第三宇宙速度，“嫦娥一号”将脱离太阳系的束缚，故选项A 错误；在绕月球运动时，月球对卫星的万有引力完全提供向心力，则=m4 罗,T= 2
17、n，:；M，即卫星运行周期与卫星的质量无关，故选项 B 错误；卫星所受月球的引力F = G*平，故选项 C 正确；在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力小于受月球的引力，故选项 D 错误.答案 C二、计算题（本题共 2 小题，第 10 题 22 分，第 11 题 24 分，共 46 分）10.（2009 北京 22）已知地球半径为 R,地球表面重力加速度为 g,不考虑地球自转的影响.地球的平均密度为M2尸V2图 2（1）推导第一宇宙速度 V1的表达式.(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T 的表达式.解析(1)设卫星的质量为 m,地球的质量为 M，地球表面处物
18、体质量为m在地球表面附近满足GM：2= m gR则 GM = R2g卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力2vi_Mm 则mR=G_R将式代入式，得到 vi= Rg卫星受到的万有引力为MmmgR2F = G2=2(R+ h)(R+ h)4n由牛顿第二定律得 F = m 尹(R+ h)(R+ h)3g11. (2009 哈师大附中第三次模拟)北京时间 2009年3 月 1 日 16 时 13 分 10 秒，嫦娥一号卫星在北京 航天飞行控制中心科技人员的精确控制下，成功地实施了对月球的撞击.现将嫦娥一号卫星的运动过程作 以下简化处理：设嫦娥 为零势能面).在飞行控制中心的指令下发动机点火向前喷
19、射气体， 克服阻力做功，其大小为W,之后变轨撞向月球.已知月球半径为球自转影响.求：(1)嫦娥一号卫星制动前绕月球做匀速圆周运动时的速率.卫星刚撞到月球表面时的速率.解析(1)设月球的质量为 M，卫星绕月球运动速率为vi,由牛顿第二定律得 G= m(R+ h)R+ h(2)设卫星瞬间制动后的速率为V2，由动能定理得1212W= ?mv2 ?mvi制动后撞向月球，设到达月球表面的速度为V3，由机械能守恒定律得1212Ep+ mv2= ?mv32n/(R+ h)3式联立解得 T =貸 * =答案(1)v1=gR(2)T =R号卫星质量为 m,在距月球表面高 h 处绕月球做匀速圆周运动，重力势能为 使卫星瞬间减速制动，R,月球表面重力加速度为Ep(以月球表面在此过程中卫星g,忽略月2V1物体在月球表面有 mg =解得 V1= RR+ h解得 V3=2Ep, R2g 2Wm+R+h答案(1)R: R：h2EpR2g 2Wm R+ h m
2011新课标高考物理一轮复习精编解析版复习资料22万有引力与航天
