世纪金榜2016高考物理一轮课时提升作业 4.4 万有引力与航天

世纪金榜2016高考物理一轮课时提升作业 4.4 万有引力与航天内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 (十三)万有引力与航天(45 分钟100 分)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 7 分,共 70 分。 多选题已在题号后标出)1.(2015成都模拟)据报道,美国宇航局发射的“勇气”号和“机遇”号孪生双子火星探测器在 2004 年 1 月 4 日和 1 月 25 日相继带着地球人的问候在火星着陆。 假设火星和地球绕太阳的运动可以近似看作同一平面内同方向的匀速圆周运动,已知火星的轨道半径 011m,地球的轨道半径011m,如图所示,从图示的火星与地球相距最近的时刻开始计时,估算火星再次与地球相距最近需要的时间为() 【解析】选 C。 已知地球的公转周期 T 地 = 2、1 年,设火星的公转周期为T 火 ,根据开普勒第三定律有 = ;设经过 t 年火星再次与地球相距3231最近,那么应满足关系式 - =1,联立以上两式 ,并代入数据,可解t地 t火得 t。 C 正确。 【加固训练】(2014株洲模拟)如图所示是行星 m 绕恒星 M 运动的示意图,下列说法正确的是()高中物理资源下载平台世昌的博客 【解析】选 C。 由开普勒第二定律知,近日点时行星运行速度最大,A、B 错误;行星由 A 到 B 运动的过程中,行星与恒星的连线变长,速度减小,C 正确,D 错误。 2.(2014苏州模拟)为了对火星及其周围的空间环境进行探测,我国于 2011 年 10 月发射第一颗火星探测 3、器“萤火一号”。 假设探测器在离火星表面高度分别为 期分别为 星可视为质量分布均匀的球体,且忽略火星的自转影响,万有引力常量为 G。 仅利用以上数据,可以计算出()火一号”火一号”火一号”的引力【解析】选 A。 由“萤火一号”分别在两个不同的圆轨道上做匀速圆周运动可知：高中物理资源下载平台世昌的博客 ( )2();G(1+)2 21=m( )2(),G(2+)2 22两式联立可求得火星的质量 M 与火星的半径 R,由火星的半径 R 可求出火星的体积,进一步求出火星的密度, 再根据黄金公式：GM=g,故 A 项对。 星球,某探测飞船先在以该星球中心为圆心、高度为 后飞船多次变轨,最后围绕该星球做近表 4、面圆周飞行,周期为 T。 引力常量 G 已知。 则()析】选 D。 变轨过程中必须向运动的方向喷气以减速,选项 A 错误;变轨后与变轨前相比,飞船的机械能减小,选项 B 错误;根据围绕该星球做近表面圆周飞行,周期为 T,引力常量 G 已知,由 G =2和 = 可以确定该星球的密度 = ,选项 D 正确,C 错误。 422 3 324.(多选)2014 年 11 月 13 日 00：02 左右(16：02菲莱着陆器高中物理资源下载平台世昌的博客 ,从而成为人类历史上首颗着陆彗星的探测器。 罗塞塔飞船从 2004 年发射到 2014 年最终赶上彗星期间进行了3 次地球引力弹弓借力和一次火星引力弹弓借力。 引力 5、弹弓就是利用行星的重力场来给太空探测船加速或减速,并改变探测器的轨道,原理图如图所示。 已知该彗星在比地球更远离太阳的轨道上绕太阳运动,且将彗星和地球绕太阳运动的轨道看作圆轨道,下列说法正确的是()据能量守恒可知飞船只改变了线速度方向,没有改变相对地球的速度大小【解析】选 A、C。 由于彗星轨道半径大于地球绕太阳运动的轨道半径,根据“越高越慢”可知彗星的绕日周期大于地球的绕日周期,彗星的线速度小于地球的线速度。 故 A 正确,B 错误。 飞船飞向彗星的过程要受到太阳的引力作用而减速,到达彗星轨道处时,其最终速度将低于彗星的轨道运行速度。 所以也必须通过某种机制为飞船加速。 由原理图可知利用引力弹弓借力过程 6、改变了飞船相对地球的速度,高中物理资源下载平台世昌的博客 ,D 错误。 5.(多选)(2013浙江高考)如图所示,三颗质量均为 m 的地球同步卫星等间隔分布在半径为 r 的圆轨道上,设地球质量为 M,半径为 R。 下列说法正确的是()()232【解题指南】解答本题可按以下思路进行：(1)万有引力公式中的距离是指两个质点间的距离。 (2)力的合成满足平行四边形定则。 【解析】选 B、C。 地球对一颗卫星的引力,利用万有引力公式计算,两个质点间的距离为 r,地球与一颗卫星间的引力大小为 ,A 项G2错误,B 项正确;由几何知识可得,两颗卫星之间的距离为 r,两颗卫3高中物理资源下载平台世昌的博客 ,C 项正 7、确;三颗卫星对G232地球的引力大小相等,方向在同一平面内,相邻两个力夹角为 120,所以三颗卫星对地球引力的合力等于零,D 项错误。 地卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极(轨道可视为圆轨道)。 若已知一个极地卫星从北纬 30的正上方,按图示方向第一次运行至南纬 60正上方时所用时间为 t,地球半径为 R(地球可看作球体)。 地球表面的重力加速度为 g,引力常量为 G。 由以上条件不可以求出()星的质量 析】选 C。 卫星从北纬 30的正上方,第一次运行至南纬 60正上方时,刚好为运动周期的 ,所以卫星运行的周期为 4t,A 项可求出;知14道周期、地球的半径,由 =m( )2(R+h)及 2g,可以 8、算出G(+)2 2卫星距地面的高度,B 项可求出;通过上面的公式可以看出,能算出中心天体的质量,不能算出卫星的质量,C 项不可求出,D 项可求出。 7.(多选)(2014广东高考)如图所示,飞行器 P 绕某星球做匀速圆周运动,星球相对飞行器的张角为。 下列说法正确的是()高中物理资源下载平台世昌的博客 ,得到星球的平均密度【解析】选 A、C。 万有引力提供向心力 G =m R,可得 T=2M2 422,轨道半径越大,周期越长,A 项正确;万有引力提供向心力G =m ,可得 v= ,轨道半径越大,速度越小,B 项错误;如果测出M2 G周期, 则有 M= ,如果再知道张角 ,则能通过几何关系求得该星 9、4232球半径为 r=从而求出星球的体积 V= 2 43R3(3,两者结合可求得星球的平均密度 = = =43 2 M4232433(2)3高中物理资源下载平台世昌的博客 ,C 项正确 ;而 D 项中由轨道半径无法求得星球半径,故不32(2)3能得到星球的平均密度,D 项错误。 8.(多选)“空间站”是科学家进行天文探测和科学试验的特殊而又重要的场所。 假设目前由美国等国家研制的“空间站”正在地球赤道平面内的圆周轨道上匀速率运行,其离地高度为同步卫星离地高度的十分之一,且运行方向与地球自转方向一致。 下列关于该“空间站”的说法正确的有()间站”工作的宇航员因受到平衡力而在其中悬浮或静止【解析】选 A 10、、C。 “空间站”运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度,选项 A 正确;由 = ,解得 v=。 “空间站”离地G2 m2 G高度 h 为同步卫星离地高度的十分之一,则“空间站”轨道半径为R+h,同步卫星轨道半径为 R+10h,“空间站”运行的速度等于同步卫星运行速度的 倍,选项 B 错误;由于“空间站”运行的速度R+10+大于地球自转速度,所以站在地球赤道上的人观察到“空间站”向东运动,选项 C 正确;在“空间站”工作的宇航员因完全失重而在其中高中物理资源下载平台世昌的博客 ,选项 D 错误。 9.(2014临沂模拟)地球赤道上有一物体随地球自转,所受的向心力为 心加速度为 速度为 速度为 11、 1;绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略),所受的向心力为 心加速度为 速度为 速度为 2;地球的同步卫星所受的向心力为 心加速度为 速度为 速度为 3;地球表面的重力加速度为g;第一宇宙速度为 v,假设三者质量相等,则()2a2=gv2=v= 3v3,a223;绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)的线速度就是第一宇宙速度,即 v2=v,其向心加速度等于重力加速度,即 a2=g;所以v=v2v3v1,g=a2a323=1,又因为 F=以 3见,选项 A、B、C 错误,D 正确。 【总结提升】同步卫星、近地卫星和赤道上随地球自转物体的比较(1)近地卫星是轨道半径等于地球半径的卫星,卫星做匀速圆周运动的高中物理资源下载平台世昌的博客。 同步卫星是在赤道平面内,定点在某一特定高度的卫星,其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。 在赤道上随地球自转做匀速圆周运动的物体是地球的一个部分,它不是地球的卫星, 充当向心力的是物体所受万。