2021屆物理一輪總復(fù)習(xí)40分鐘鞏固提升訓(xùn)練 萬(wàn)有引力與航天

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1、2021屆物理一輪總復(fù)習(xí)40分鐘鞏固提升訓(xùn)練 訓(xùn)練：*萬(wàn)有引力與航天* 一、選擇題 1．某衛(wèi)星在半徑為r的軌道1上做圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能為Ek，變軌到軌道2上后，動(dòng)能比在軌道1上減小了ΔE，在軌道2上也做圓周運(yùn)動(dòng)，則軌道2的半徑為(　　) A. r B. r C. r D. r 2．若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗(yàn)證(　　) A．地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602 B．月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602 C．自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6 D．蘋果

2、在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60 3．為了探測(cè)引力波，“天琴計(jì)劃”預(yù)計(jì)發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍．P與Q的周期之比約為(　　) A．2：1 B．4：1 C．8：1 D．16：1 4．如圖所示，A為置于地球赤道上的物體，B為繞地球橢圓軌道運(yùn)行的衛(wèi)星，C為繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，B、C運(yùn)行軌道與赤道在同一平面內(nèi)，P為B、C兩衛(wèi)星軌道的交點(diǎn)，已知A、B、C繞地心運(yùn)動(dòng)的周期相同，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．衛(wèi)星B在近地點(diǎn)的速度大于衛(wèi)星C的速度 B．衛(wèi)星B在P點(diǎn)的加速度大于衛(wèi)星C的加速度 C．衛(wèi)星C的運(yùn)行

3、速度小于物體A的速度 D．衛(wèi)星C和物體A具有相同大小的加速度 5．經(jīng)過(guò)幾十萬(wàn)公里的追逐后，神舟十一號(hào)飛船于北京時(shí)間2016年10月19日凌晨與天宮二號(hào)成功實(shí)施自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，如圖所示，若神舟十一號(hào)飛船與天宮二號(hào)均繞地球的中心O做半徑為r、逆時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，則(　　) A．神舟十一號(hào)飛船的線速度大小為r B．神舟十一號(hào)飛船從圖示位置運(yùn)動(dòng)到天宮二號(hào)所在位置所需的時(shí)間為 C．神舟十一號(hào)飛船要想追上天宮二號(hào)，只需向后噴氣 D．神舟十一號(hào)飛船要想追上天宮二號(hào)，萬(wàn)有引力一定對(duì)神舟十一號(hào)飛船先做負(fù)功后做正功 6．設(shè)地球是一質(zhì)量分布均勻的

4、球體，O為地心．已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零．在下列四個(gè)圖中，能正確描述x軸上各點(diǎn)的重力加速度g的分布情況的是(　　) 7．2016年2月12日，美國(guó)科學(xué)家宣布探測(cè)到引力波，證實(shí)了愛(ài)因斯坦100年前的預(yù)測(cè)，彌補(bǔ)了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論中最后一塊缺失的“拼圖”．雙星的運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生引力波的來(lái)源之一，假設(shè)宇宙中有一雙星系統(tǒng)由a、b兩顆星組成，這兩顆星繞它們連線的某一點(diǎn)在萬(wàn)有引力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得a星的周期為T，a、b兩顆星的距離為l，a、b兩顆星的軌道半徑之差為Δr(a星的軌道半徑大于b星的軌道半徑)，則(　　) A．b星的周期為T B．a(chǎn)星的線速度大小為 C．a(chǎn)、b兩顆

5、星的半徑之比為 D．a(chǎn)、b兩顆星的質(zhì)量之比為 8．如圖所示，A、B為地球的兩個(gè)軌道共面的人造衛(wèi)星，運(yùn)行方向相同，A為地球同步衛(wèi)星，A、B衛(wèi)星的軌道半徑的比值為k，地球自轉(zhuǎn)周期為T0.某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星距離達(dá)到最近，從該時(shí)刻起到A、B間距離最遠(yuǎn)所經(jīng)歷的最短時(shí)間為(　　) A. B. C. D. 9．2018年2月，我國(guó)500 m口徑射電望遠(yuǎn)鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318＋0253”，其自轉(zhuǎn)周期T＝5.19 ms.假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已知萬(wàn)有引力常量為6.67×10－11 N·m2/kg2.以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為(　　) A．5×109 kg

6、/m3 B．5×1012 kg/m3 C．5×1015 kg/m3 D．5×1018 kg/m3 10．為了測(cè)量某行星的質(zhì)量和半徑，宇航員記錄了登陸艙在該行星表面做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，登陸艙在行星表面著陸后，用彈簧測(cè)力計(jì)稱量一個(gè)質(zhì)量為m的砝碼讀數(shù)為N.已知引力常量為G.則下列計(jì)算中正確的是(　　) A．該行星的第一宇宙速度為 B．該行星的密度為 C．該行星的質(zhì)量為 D．該行星的半徑為 11．1772年，法籍意大利數(shù)學(xué)家拉格朗日在論文《三體問(wèn)題》中指出：兩個(gè)質(zhì)量相差懸殊的天體(如太陽(yáng)和地球)所在的平面上有5個(gè)特殊點(diǎn)，如圖中的L1、L2、L3、L4、L5所示，若飛行器位于這些點(diǎn)上，

7、會(huì)在太陽(yáng)與地球引力的作用下，可以幾乎不消耗燃料而保持與地球同步繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)．人們稱這些點(diǎn)為拉格朗日點(diǎn)．若發(fā)射一顆衛(wèi)星定位于拉格朗日點(diǎn)L2，進(jìn)行深空探測(cè)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該衛(wèi)星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心加速度小于地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心加速度 B．該衛(wèi)星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期和地球公轉(zhuǎn)周期相等 C．該衛(wèi)星在L2處所受太陽(yáng)和地球引力的合力比在L1處小 D．該衛(wèi)星在L1處所受到地球和太陽(yáng)的引力的大小相等 12．據(jù)報(bào)道，2020年前我國(guó)將發(fā)射8顆海洋系列衛(wèi)星，包括4顆海洋水色衛(wèi)星，2顆海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星和2顆海陸雷達(dá)衛(wèi)星，以加強(qiáng)對(duì)黃巖島、釣魚(yú)島及西沙群島全部島嶼附近海域的監(jiān)測(cè)．設(shè)海陸雷達(dá)衛(wèi)星

8、繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星的n倍，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在相等的時(shí)間內(nèi)，海陸雷達(dá)衛(wèi)星到地心的連線掃過(guò)的面積與海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星到地心的連線掃過(guò)的面積相等 B．在相等的時(shí)間內(nèi)，海陸雷達(dá)衛(wèi)星到地心的連線掃過(guò)的面積與海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星到地心的連線掃過(guò)的面積之比為：1 C．海陸雷達(dá)衛(wèi)星與海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星線速度之比為：1 D．海陸雷達(dá)衛(wèi)星與海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星向心加速度之比為n2：1 13．地球赤道上的重力加速度為g，物體在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，要使赤道上的物體“飄”起來(lái)，則地球的轉(zhuǎn)速應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的(　　) A. B. C. D.

9、14．(多選)我國(guó)的“天鏈一號(hào)”是地球同步軌道衛(wèi)星，可為載人航天器及中低軌道衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)通訊．如圖為“天鏈一號(hào)”a、赤道平面內(nèi)的低軌道衛(wèi)星b、地球三者的位置關(guān)系示意圖，O為地心，地球相對(duì)衛(wèi)星a、b的張角分別為θ1和θ2(θ2圖中未標(biāo)出)，衛(wèi)星a的軌道半徑是b的4倍．已知衛(wèi)星a、b繞地球同向運(yùn)行，衛(wèi)星a的周期為T，在運(yùn)行過(guò)程中由于地球的遮擋，衛(wèi)星b會(huì)進(jìn)入與衛(wèi)星a通訊的盲區(qū)．衛(wèi)星間的通訊信號(hào)視為沿直線傳播，信號(hào)傳輸時(shí)間可忽略，下列分析正確的是(　　) A．張角θ1和θ2滿足sinθ2＝4sinθ1 B．衛(wèi)星b的周期為 C．衛(wèi)星b每次在盲區(qū)運(yùn)行的時(shí)間為T D．衛(wèi)星b每次在盲區(qū)運(yùn)行的時(shí)間為

10、T 15．(多選)探月工程三期飛行試驗(yàn)器在中國(guó)西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，最終進(jìn)入距月球表面h的圓形工作軌道．已知月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g，引力常量為G，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在飛行試驗(yàn)器的工作軌道處的重力加速度為2g B．飛行試驗(yàn)器繞月球運(yùn)行的周期為2π C．飛行試驗(yàn)器在工作軌道上的繞行速度為 D．月球的平均密度為 16．(多選)假設(shè)將來(lái)人類登上了火星，考察完畢后，乘坐一艘宇宙飛船從火星返回地球時(shí)，經(jīng)歷了如圖所示的變軌過(guò)程，則下列有關(guān)這艘飛船的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能小于在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能 B．飛船繞火星在軌道

11、Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期跟飛船返回地面的過(guò)程中繞地球以同樣的軌道半徑運(yùn)動(dòng)的周期相同 C．飛船在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度大于飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度 D．飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速率大于經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速率 17．(多選)2017年，人類第一次直接探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并的引力波，根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過(guò)程，在兩顆中子星合并前約100 s時(shí)，它們相距約400 km，繞二者連線上的某點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)12圈．將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬(wàn)有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識(shí)，可以估算出這一時(shí)刻兩顆中子星(　　) A．質(zhì)量之積 B．質(zhì)量之和 C．速率之和 D．各自的自轉(zhuǎn)角速

12、度 18．(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．關(guān)于公式＝k中的常量k，它是一個(gè)與中心天體有關(guān)的常量 B．開(kāi)普勒定律只適用于太陽(yáng)系，對(duì)其他恒星系不適用 C．已知金星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期小于地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期，則可判定金星到太陽(yáng)的距離小于地球到太陽(yáng)的距離 D．發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律和測(cè)出引力常量的科學(xué)家分別是開(kāi)普勒、伽利略 二、非選擇題 19．2016年1月5日上午，國(guó)防科工局正式發(fā)布國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)批準(zhǔn)的“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器著陸點(diǎn)周邊區(qū)域命名為“廣寒宮”，附近三個(gè)撞擊坑分別命名為“紫微”、“天市”、“太微”．此次成功命名，使以中國(guó)元素命名的月球地理實(shí)體達(dá)到22個(gè)．已知地球半徑為R，表面重力

13、加速度為g，質(zhì)量為m的“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星在地球上空的引力勢(shì)能為Ep＝－(以無(wú)窮遠(yuǎn)處引力勢(shì)能為零)，r表示物體到地心的距離．求： (1)質(zhì)量為m的“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星以速度v在某一圓軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求此時(shí)衛(wèi)星距地球地面高度h1； (2)可使“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星上升，從離地高度h1(此問(wèn)可以認(rèn)為h1為已知量)的軌道上升到h1＋h的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)至少要做的功W為多少？ 20．如圖所示，質(zhì)量分別為m和M的兩個(gè)星球A和B在引力作用下都繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A和B兩者中心之間的距離為L(zhǎng).已知A、B的中心和O三點(diǎn)始終共線，A和B分別在O的兩側(cè)．引力常量為G. (1)求兩星球

14、做圓周運(yùn)動(dòng)的周期； (2)在地月系統(tǒng)中，若忽略其他星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球A和B，月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為T1.但在近似處理問(wèn)題時(shí)，常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)行周期記為T2.已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.98×1024 kg和7.35×1022 kg.求T2的平方與T1的平方的比值．(結(jié)果保留3位小數(shù)) 參考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C A B A B C C 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A B B B BC AD AD BC

15、AC 19.(1)設(shè)地球質(zhì)量為M，引力常量為G，衛(wèi)星距地面高度為h1時(shí)速度為v，對(duì)衛(wèi)星有G＝m，對(duì)地面上的物體有m0g＝G，解得h1＝－R. (2)衛(wèi)星在距地面高度h1的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有G＝m，此時(shí)衛(wèi)星的動(dòng)能Ek1＝mv2＝＝，引力勢(shì)能Ep1＝－，衛(wèi)星在距地面高度h1時(shí)的總機(jī)械能E1＝Ek1＋Ep1＝－＝－，同理，衛(wèi)星在距地面高度h1＋h時(shí)的總機(jī)械能E2＝－，由功能關(guān)系可知衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)至少要做功W＝E2－E1＝. 20.(1)A和B繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的萬(wàn)有引力提供向心力，則A和B的向心力大小相等，且A、B的中心和O始終共線，說(shuō)明A和B有相同的角速度和周期，設(shè)A、B圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑分別為r、R，因此有mω2r＝Mω2R，r＋R＝L聯(lián)立解得R＝ L，r＝ L 對(duì)A根據(jù)牛頓第二定律和萬(wàn)有引力定律得G＝m· L 化簡(jiǎn)得T＝2π (2)將地月系統(tǒng)看成雙星系統(tǒng)，由(1)得T1＝2π 將月球的運(yùn)動(dòng)看成繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律和萬(wàn)有引力定律得G＝mL 化簡(jiǎn)得T2＝2π 所以T2平方與T1平方的比值為 2＝＝＝1.012 9 / 9