《2020版高三物理一輪復(fù)習(xí) 萬(wàn)有引力定律及應(yīng)用綜合訓(xùn)練》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高三物理一輪復(fù)習(xí) 萬(wàn)有引力定律及應(yīng)用綜合訓(xùn)練（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2020版高三物理一輪復(fù)習(xí) 萬(wàn)有引力定律及應(yīng)用 1.據(jù)報(bào)道,我國(guó)數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號(hào)01星”于2020年4月25日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,經(jīng)過(guò)4次變軌控制后,于5月1日成功定點(diǎn)在東經(jīng)77°赤道上空的同步軌道.關(guān)于成功定點(diǎn)后的“天鏈一號(hào)01星”,下列說(shuō)法正確的是( ) A.運(yùn)行速度大于7.9 km/s B.離地面高度一定,相對(duì)地面靜止 C.繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度大 D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等 解析:由題知成功定點(diǎn)后的“天鏈一號(hào)01星”為地球同步衛(wèi)星,故其運(yùn)行速度小于第一宇宙速度(7.9 km/s),故A錯(cuò)誤;由G (R+h

2、),故h= \sqrt[3]{\frac{GMT^2}{4\pi^2}}-R,故該衛(wèi)星距地高度一定,且相對(duì)地面靜止,B正確;同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期為1天,月球繞地球的轉(zhuǎn)動(dòng)周期約30天,由ω知C正確;因“天鏈一號(hào)01星”與赤道上物體的運(yùn)轉(zhuǎn)周期相同,由a=知a星>a物,故D錯(cuò)誤. 答案:BC 2.如圖是“嫦娥一號(hào)奔月”示意圖,衛(wèi)星發(fā)射后通過(guò)自帶的小型火箭多次變軌,進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,最終被月球引力捕獲,成為繞月衛(wèi)星,并開(kāi)展對(duì)月球的探測(cè).下列說(shuō)法正確的是( ) A.發(fā)射“嫦娥一號(hào)”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度 B.在繞月圓軌道上,衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān) C.衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心

3、距離的平方成反比 D.在繞月圓軌道上,衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力 解析:第三宇宙速度是脫離太陽(yáng)系速度,所以A錯(cuò)誤.由 2R知衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量m無(wú)關(guān).即B錯(cuò)誤.由F萬(wàn)=G知C正確.若衛(wèi)星受地球引力大就不會(huì)繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)了,所以D錯(cuò)誤. 答案:C 3.如右圖所示,圓a的圓心在地球自轉(zhuǎn)的軸線上,圓b、c、d的圓心均在地球的地心上,對(duì)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星而言,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A.衛(wèi)星的軌道可能為a B.同步衛(wèi)星的軌道只能為b C.衛(wèi)星的軌道可能為c D.衛(wèi)星的軌道可能為d 解析:衛(wèi)星要想穩(wěn)定運(yùn)行必須使地球?qū)λ囊θ坑脕?lái)充當(dāng)向心力,故a軌

4、道錯(cuò)誤. 答案:A 4.火星直徑為地球的一半,質(zhì)量約為地球的十分之一,它繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)半徑的1.5倍.根據(jù)以上數(shù)據(jù),以下說(shuō)法正確的是( ) A.火星表面重力加速度的數(shù)值比地球表面的小 B.火星公轉(zhuǎn)的周期比地球的長(zhǎng) C.火星公轉(zhuǎn)的線速度比地球的大 D.火星公轉(zhuǎn)的向心加速度比地球的大 解析:本題考查天體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)知識(shí).由萬(wàn)有引力提供向心力公式得在星球表面有: =mg,由于r地r火=21,m地m火=101,將以上各式聯(lián)立可得答案為A?B. 答案:AB 5.某宇宙飛船在月球上空以速度v繞月球做圓周運(yùn)動(dòng).如圖,為了使飛船較安全地落在月球上的B點(diǎn),在軌道A

5、點(diǎn)點(diǎn)燃火箭發(fā)動(dòng)器做出短時(shí)間的發(fā)動(dòng),向外噴射高溫燃?xì)?噴氣的方向?yàn)? ) A.與v的方向相反 B.與v的方向一致 C.垂直v的方向向右 D.垂直v的方向向左 解析:要使飛船降落,必須使飛船減速,所以噴氣方向應(yīng)該與v方向相同,因此B正確. 答案:B 6.已知太陽(yáng)到地球與地球到月球的距離的比值約為390,月球繞地球旋轉(zhuǎn)的周期約為27天.利用上述數(shù)據(jù)以及日常的天文知識(shí),可估算出太陽(yáng)對(duì)月球與地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力的比值約為( ) A.0.2 B.2 C.20 D.200 解析:設(shè)太陽(yáng)到地球的距離為R,地球到月球的距離為r,太陽(yáng)?地球和月球的質(zhì)量分

6、別為ms?me和m.由萬(wàn)有引力定律可知太陽(yáng)對(duì)月球的萬(wàn)有引力F1=,(太陽(yáng)到月球距離近似等于太陽(yáng)到地球距離).地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力F2=.兩式聯(lián)立得.若地球和月球的公轉(zhuǎn)均看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律可得,對(duì)地球: TE為地球公轉(zhuǎn)周期365天,對(duì)月球: Tm為月球公轉(zhuǎn)周期27天.聯(lián)立得,故有≈2.選B. 答案:B 7.在圓軌道上運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星,它到地面的距離等于地球半徑R,地面上的重力加速度為g,則( ) A.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度為 B.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為4π C.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的加速度為g/2 D.衛(wèi)星的動(dòng)能為mgR/4 解析:衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng),萬(wàn)有引力提供向心力,由結(jié)合,

7、Ek=mv2,可得衛(wèi)星的線速度v=,運(yùn)行周期T=4π,向心加速度a=?g,動(dòng)能Ek=? mgR,故B?D正確. 答案:BD 8. 2020年11月5日,“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道到達(dá)月球,在距月球表面200 km的P點(diǎn)進(jìn)行第一次“剎車制動(dòng)”后被月球俘獲,進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ繞月飛行,然后,衛(wèi)星在P點(diǎn)又經(jīng)過(guò)兩次“剎車制動(dòng)”,最終在距月球表面200 km的圓形軌道Ⅲ上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是( ) A.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)的周期比沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)的周期長(zhǎng) B.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)的周期比沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)的周期短 C.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)的加速度小于沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)到P

8、點(diǎn)(尚未制動(dòng))時(shí)的加速度 D.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)的加速度等于沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)(尚未制動(dòng))時(shí)的加速度 解析:考查萬(wàn)有引力定律,圓周運(yùn)動(dòng)及牛頓第二定律的綜合應(yīng)用.由 2得T,即R越大,T越大,故B對(duì);由牛頓第二定律可知P點(diǎn)加速度a=,即同一位置a相同故D對(duì). 答案:BD 9.設(shè)地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑為R,速率為v,則太陽(yáng)的質(zhì)量可用v1?R和引力常量G表示為_(kāi)_______.太陽(yáng)圍繞銀河系中心的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)速率約為地球公轉(zhuǎn)速率的7倍,軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)軌道半徑的2×109倍.為了粗略估算銀河系中恒星的數(shù)目,可認(rèn)為銀河系中所有恒星的質(zhì)量都集中在銀河系中心,且銀河

9、系中恒星的平均質(zhì)量約等于太陽(yáng)質(zhì)量,則銀河系中恒星數(shù)目約為_(kāi)_______. 解析:由牛頓第二定律G 則太陽(yáng)的質(zhì)量M= 由G=M則M銀= 因v太=7v,r=2×109R,則=1011. 答案: 1011 10.天文學(xué)家將相距較近?僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆恒星稱為雙星.雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍.利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運(yùn)動(dòng)特征可計(jì)算出它們的總質(zhì)量.已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng),周期均為T,兩顆恒星之間的距離為r,試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量.(引力常量為G) 解析:設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為m1?m2,做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為r1?r2,角速度

10、分別是ω1?ω2.根據(jù)題意有 ω1=ω2① r1+r2=r② 根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律,有 ^ 答案: 11.某宇航員在飛船發(fā)射前測(cè)得自身連同宇航服等隨身裝備共重840 N,在火箭發(fā)射階段,發(fā)現(xiàn)當(dāng)飛船隨火箭以a=g/2的加速度勻加速豎直上升到某位置時(shí)(其中g(shù)為地球表面處的重力加速度),其身下體重測(cè)試儀的示數(shù)為1220 N.設(shè)地球半徑R=6400 km,地球表面重力加速度g=10 m/s2(求解過(guò)程中可能用到 =1.03, 1.02).問(wèn): (1)該位置處的重力加速度g′是地面處重力加速度g的多少倍? (2)該位置距地球表面的高度h為多大? 解析:( 1)飛船起飛前,

11、對(duì)宇航員受力分析有G=mg,得m=84 kg. 在h高度處對(duì)宇航員受力分析有F-mg′=ma,得 (2)根據(jù)萬(wàn)有引力公式: 得h=0.02R=128 km 答案:(1) (2)128 km 12.我國(guó)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星沿近似于圓形的軌道繞月飛行.為了獲得月球表面全貌的信息,讓衛(wèi)星軌道平面緩慢變化.衛(wèi)星將獲得的信息持續(xù)用微波信號(hào)發(fā)回地球.設(shè)地球和月球的質(zhì)量分別為M和m,地球和月球的半徑分別為R和R1,月球繞地球的軌道半徑和衛(wèi)星繞月球的軌道半徑分別為r和r1,月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T.假定在衛(wèi)星繞月運(yùn)行一個(gè)周期內(nèi)衛(wèi)星軌道平面與地月連心線共面.求在該周期內(nèi)衛(wèi)星發(fā)射的微波信號(hào)因月球

12、遮擋而不能到達(dá)地球的時(shí)間(有M?m?R?R1?r?r1和T表示,忽略月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)遮擋時(shí)間的影響). 解析:如圖,O和O′分別表示地球和月球的中心.在衛(wèi)星軌道平面上,A是地月連心線OO′與地月球面的公切線ACD的交點(diǎn),D?C和B分別是該公切線與地球表面?月球表面和衛(wèi)星圓軌道的交點(diǎn).根據(jù)對(duì)稱性,過(guò)A點(diǎn)的另一側(cè)作地月球面的公切線,交衛(wèi)星軌道于E點(diǎn).衛(wèi)星在上運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的信號(hào)被遮擋. 設(shè)探月衛(wèi)星的質(zhì)量為m0,萬(wàn)有引力常量為G,根據(jù)萬(wàn)有引力定律有 式中,T1是探月衛(wèi)星繞月球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期.由①②式得 設(shè)衛(wèi)星的微波信號(hào)被遮擋的時(shí)間為t,則由于衛(wèi)星繞月做勻速圓周運(yùn)動(dòng),應(yīng)用 式中,α=∠CO′A,β=∠CO′B.由幾何關(guān)系得 rcosα=R-R1⑤ r1cosβ=R1⑥ 由③④⑤⑥式得 答案: