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(京津魯瓊專用)2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 選擇題熱點(diǎn)巧練 熱點(diǎn)5 萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用(含解析)

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1、熱點(diǎn)5 萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用 (建議用時(shí):20分鐘) 1.某行星的同步衛(wèi)星下方的行星表面上有一觀察者,行星的自轉(zhuǎn)周期為T,他用天文望遠(yuǎn)鏡觀察被太陽(yáng)照射的此衛(wèi)星,發(fā)現(xiàn)日落的 時(shí)間內(nèi)有的時(shí)間看不見(jiàn)此衛(wèi)星,不考慮大氣對(duì)光的折射,則該行星的密度為(  ) A.          B. C. D. 2.(2019·青島模擬)2019年1月12日,我國(guó)以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第26、第27顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,拉開(kāi)2019年將發(fā)射16顆北斗衛(wèi)星的序幕.北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道有三種:地球靜止軌道(高度35 809 km)、傾斜地球同步軌道(高度35 809 km)、中圓地球軌道(高度21 607 km)

2、,如圖所示.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.中圓軌道衛(wèi)星的周期一定比靜止軌道衛(wèi)星的周期長(zhǎng) B.中圓軌道衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力一定比靜止軌道衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力大 C.傾斜同步軌道衛(wèi)星始終位于地球表面某點(diǎn)的正上方 D.傾斜同步軌道衛(wèi)星每天在固定的時(shí)間經(jīng)過(guò)同一地區(qū)的正上方 3.(多選)近年來(lái),我國(guó)航天與深海潛水事業(yè)交相輝映,“可上九天攬?jiān)?,可下五洋捉鱉”已經(jīng)不再是夢(mèng)想.處于7 062 m深海處隨地球自轉(zhuǎn)的蛟龍?zhí)柕南蛐募铀俣葹閍1,轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω1;處于393 km高空?qǐng)A軌道的神舟十一號(hào)向心加速度為a2,轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω2;處于36 000 km高空?qǐng)A軌道的地球同步衛(wèi)星的向心加速度為a3,轉(zhuǎn)動(dòng)角

3、速度為ω3.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.a(chǎn)2>a3>a1 B.a1ω3=ω1 D.ω2<ω3=ω1 4.(2019·煙臺(tái)模擬)2019年1月3日,“嫦娥四號(hào)”成功著陸在月球背面南極,由前期發(fā)射的“鵲橋”號(hào)中繼星為其探測(cè)器提供地月中繼通信支持,“鵲橋”號(hào)中繼星于“地月系統(tǒng)拉格朗日-2點(diǎn)”(簡(jiǎn)稱地月L2點(diǎn))附近運(yùn)動(dòng),地月L2點(diǎn)位于地球和月球兩點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上的某點(diǎn),在月球背對(duì)地球的一側(cè),探測(cè)器處于該點(diǎn)可在幾乎不消耗燃料的情況下與月球同步繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),關(guān)于定點(diǎn)于地月L2點(diǎn)的探測(cè)器的說(shuō)法正確的是(  ) A.探測(cè)器與月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比等于它們的軌道

4、半徑的二分之三次方之比 B.探測(cè)器與月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度與它們的軌道半徑的平方成反比 C.探測(cè)器與月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比等于它們的軌道半徑之比 D.不可能有探測(cè)器能定點(diǎn)于地月連線之間某點(diǎn) 5.在人類太空征服史中,讓人類遺憾的是“太空加油站”的缺乏.當(dāng)通信衛(wèi)星軌道校正能源耗盡的時(shí)候,它的生命就走到了盡頭,有很多成了太空垃圾.如今“軌道康復(fù)者”是救助此類衛(wèi)星的新型太空航天器,圖甲是“軌道康復(fù)者”航天器在給太空中“垃圾”衛(wèi)星補(bǔ)充能源,可簡(jiǎn)化為圖乙所示的模型,讓“軌道康復(fù)者”N對(duì)已偏離原來(lái)正常工作軌道的衛(wèi)星M進(jìn)行校正,則(  ) A.“軌道康復(fù)者”N從圖乙所示軌道上

5、加速,與衛(wèi)星M對(duì)接補(bǔ)充能源后開(kāi)動(dòng)M上的小發(fā)動(dòng)機(jī)向前噴氣,能校正衛(wèi)星M到較低的軌道運(yùn)行 B.讓M降低到N所在軌道上,補(bǔ)充能源后再開(kāi)啟衛(wèi)星M上的小發(fā)動(dòng)機(jī)校正 C.在圖乙中M的動(dòng)能一定小于N的動(dòng)能 D.在圖乙中,M、N和地球球心三者不可能處在同一直線上 6.(2019·棗莊模擬)某行星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的,半徑約為地球半徑的,那么在此行星上的“第一宇宙速度”與地球上的第一宇宙速度之比為(  ) A.2∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1 7.(2019·濟(jì)寧二模)如圖所示,1、3軌道均是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道示意圖,1軌道的半徑為R,2軌道是一顆衛(wèi)星繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)的軌道示

6、意圖,3軌道與2軌道相切于B點(diǎn),O點(diǎn)為地球球心,AB為橢圓的長(zhǎng)軸,三軌道和地心都在同一平面內(nèi).已知在1、2兩軌道上運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的周期相等,引力常量為G,地球質(zhì)量為M,三顆衛(wèi)星的質(zhì)量相等,則下列說(shuō)法正確的是(  ) A.衛(wèi)星在3軌道上的機(jī)械能小于在2軌道上的機(jī)械能 B.若衛(wèi)星在1軌道上的速率為v1,衛(wèi)星在2軌道A點(diǎn)的速率為vA,則v1<vA C.若衛(wèi)星在1、3軌道上的加速度大小分別為a1、a3,衛(wèi)星在2軌道A點(diǎn)的加速度大小為aA,則aA<a1<a3 D.若OA=0.4R,則衛(wèi)星在2軌道B點(diǎn)的速率vB> 8.如圖所示,宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面一斜坡上P點(diǎn)沿水平方向以初速度v0拋

7、出一個(gè)小球,測(cè)得小球經(jīng)時(shí)間t落到斜坡上另一點(diǎn)Q,斜坡的傾角為θ,已知該星球半徑為R, 引力常量為G,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(  ) A.星球表面的重力加速度為 B.該星球的質(zhì)量為 C.在該星球上發(fā)射衛(wèi)星的發(fā)射速度一定大于  D.在該星球上不可能發(fā)射周期小于π 的衛(wèi)星 熱點(diǎn)5 萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用 1.解析:選A.設(shè)行星質(zhì)量為M,半徑為R,密度為ρ,衛(wèi)星質(zhì)量為m,如圖所示,發(fā)現(xiàn)日落的時(shí)間內(nèi)有的時(shí)間看不見(jiàn)同步衛(wèi)星,則θ==60°,故φ=60°,r==2R,根據(jù)G=m2·2R,M=ρπR3,解得ρ=. 2.解析:選D.中圓軌道衛(wèi)星的軌道半徑比地球靜止同步軌道半徑小,做圓周運(yùn)動(dòng)的周期短,選

8、項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于不知道中圓軌道衛(wèi)星與靜止軌道衛(wèi)星的質(zhì)量,無(wú)法比較二者與地球之間的萬(wàn)有引力大小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;地球靜止軌道衛(wèi)星始終位于地球表面某點(diǎn)的正上方,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;傾斜同步軌道衛(wèi)星的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同,都是24小時(shí),所以傾斜同步軌道衛(wèi)星每天在固定的時(shí)間經(jīng)過(guò)同一地區(qū)的正上方,選項(xiàng)D正確. 3.解析:選AC.由題意可知ω3=ω1,由=mω2r知,ω2>ω3,C正確,D錯(cuò)誤;由于地球同步衛(wèi)星比蛟龍?zhí)柕能壍腊霃酱?,根?jù)a=rω2,可知a3>a1,由=ma知,a2>a3,A正確,B錯(cuò)誤. 4.解析:選C.定點(diǎn)于L2處的探測(cè)器與月球公轉(zhuǎn)同周期,因此A錯(cuò);由a=ω2r知B錯(cuò);由v=ωr知C對(duì);在地月

9、連線之間會(huì)有一處滿足F地-F月=mω2r,D錯(cuò). 5.解析:選A.根據(jù)向心運(yùn)動(dòng)條件知,衛(wèi)星M減速,即開(kāi)啟的發(fā)動(dòng)機(jī)向前噴氣,萬(wàn)有引力大于圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,故衛(wèi)星M會(huì)降低軌道運(yùn)行,A正確;衛(wèi)星M在沒(méi)有補(bǔ)充能源情況下,不能降低到“軌道康復(fù)者”N所在軌道上,B錯(cuò)誤;根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律知G=m,得v= ,雖然M運(yùn)行的軌道半徑大于N的軌道半徑,M的運(yùn)行速率小于N的運(yùn)行速率,但二者質(zhì)量的大小關(guān)系不確定,所以不能判斷動(dòng)能大小,C錯(cuò)誤;在題圖乙中M繞地球的運(yùn)行周期大于N繞地球的運(yùn)行周期,所以經(jīng)過(guò)一段時(shí)間衛(wèi)星M、康復(fù)者N和地球球心三者是有可能處在同一直線上的,D錯(cuò)誤. 6.解析:選A.設(shè)地球質(zhì)

10、量為M,地球半徑為R,由=m,可知地球上的第一宇宙速度v地= ,同理可得,行星上的第一宇宙速度v行==2,所以v行∶v地=2∶1,則A正確,B、C、D錯(cuò)誤. 7.解析:選B.2、3軌道在B點(diǎn)相切,衛(wèi)星在3軌道相對(duì)于2軌道是做離心運(yùn)動(dòng)的,衛(wèi)星在3軌道上的線速度大于在2軌道上B點(diǎn)的線速度,因衛(wèi)星質(zhì)量相同,所以衛(wèi)星在3軌道上的機(jī)械能大于在2軌道上的機(jī)械能,A錯(cuò)誤;以O(shè)A為半徑作一個(gè)圓軌道4與2軌道相切于A點(diǎn),則v4<vA,又因v1<v4,所以v1<vA,B正確;加速度是萬(wàn)有引力產(chǎn)生的,只需要比較衛(wèi)星到地心的高度即可,應(yīng)是aA>a1>a3,C錯(cuò)誤;由開(kāi)普勒第三定律可知,2軌道的半長(zhǎng)軸為R,OB=1.6R,3軌道上的線速度v3=,又因vB<v3,所以vB< ,D錯(cuò)誤. 8.解析:選A.根據(jù)tan θ=解得,星球表面的重力加速度g=,A錯(cuò)誤;在星球表面,有G=mg,解得M==,B正確;根據(jù)重力提供向心力,有mg=m,解得第一宇宙速度為v== ,因此發(fā)射衛(wèi)星的速度一定大于 ,C正確;根據(jù)G=mr可得T2∝r3,當(dāng)r=R時(shí),最小周期為π ,故在該星球上不可能發(fā)射周期小于π 的衛(wèi)星,D正確. - 5 -

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