第13講 萬(wàn)有引力與航天[解密考綱]考查解決天體問(wèn)題的兩條基本思路,衛(wèi)星各參量與半徑的關(guān)系、天體質(zhì)量和密度的計(jì)算、衛(wèi)星變軌問(wèn)題分析.1.(2019·湖南五市十校期末聯(lián)考)某行星繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)行,如圖所示,在這顆行星的軌道上有a、bc、d四個(gè)對(duì)稱點(diǎn),其中a為近日點(diǎn),c為遠(yuǎn)日點(diǎn),若行星運(yùn)動(dòng)周期為T,則該行星(  )A.從ab的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于從cd的運(yùn)動(dòng)時(shí)間B.從d經(jīng)ab的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于從b經(jīng)cd的運(yùn)動(dòng)時(shí)間C.ab的時(shí)間tab<D.cd的時(shí)間tcd<C 解析 根據(jù)開(kāi)普勒第二定律知:在相等時(shí)間內(nèi),太陽(yáng)和運(yùn)動(dòng)著的行星的連線所掃過(guò)的面積都是相等的.據(jù)此行星運(yùn)行在近日點(diǎn)時(shí),與太陽(yáng)連線距離短,故運(yùn)行速度大,在遠(yuǎn)日點(diǎn),太陽(yáng)與行星連線距離長(zhǎng),故運(yùn)行速度小,即在行星運(yùn)動(dòng)中,遠(yuǎn)日點(diǎn)的速度最小,近日點(diǎn)的速度最大.圖中a點(diǎn)為近日點(diǎn),所以速度最大,c點(diǎn)為遠(yuǎn)日點(diǎn),所以速度最?。畡t從d經(jīng)ab的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于從b經(jīng)cd的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,從ab的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于從cd的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,且ab的時(shí)間tab<;cd的時(shí)間tcd>,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤,C正確.2.(2019·晉城三模)(多選)探索火星的奧秘承載著人類征服宇宙的夢(mèng)想.假設(shè)人類某次利用飛船探測(cè)火星的過(guò)程中,飛船只在萬(wàn)有引力作用下貼著火星表面繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),測(cè)得其繞行速度為v,繞行一周所用時(shí)間為T,已知引力常量為G,則(  )A.火星表面的重力加速度為B.火星的半徑為C.火星的密度為D.火星的質(zhì)量為BC 解析 飛船在火星表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道半徑等于火星的半徑,根據(jù)v,得R,故選項(xiàng)B正確;根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,有GmR,得火星的質(zhì)量M,根據(jù)密度公式得火星的密度ρ,故選項(xiàng)C正確;根據(jù)Mρ·××3,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤;根據(jù)重力等于萬(wàn)有引力得,mgG,得gG,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.3.(2019·衡水中學(xué)高三二調(diào))(多選)使物體成為衛(wèi)星的最小發(fā)射速度稱為第一宇宙速度v1,而使物體脫離星球引力所需要的最小發(fā)射速度稱為第二宇宙速度v2v2v1的關(guān)系是v2 v1,已知某星球半徑是地球半徑R,其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g,地球的平均密度為ρ,不計(jì)其他星球的影響,則(  )A.該星球上的第一宇宙速度為B.該星球上的第二宇宙速度為C.該星球的平均密度為D.該星球的質(zhì)量為BC 解析 該星球表面的重力加速度g′=,由mg′=可得星球第一宇宙速度v1,第二宇宙速度為v2v1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;地球表面上物體的重力等于萬(wàn)有引力,即Gmg,地球的質(zhì)量為Mρ·πR3,同理,星球的質(zhì)量為M′=ρ′·πR3,聯(lián)立解得 ρ′=,M′=,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.4.(2019·青島高三調(diào)研)行星AB都可看作均勻球體,其質(zhì)量之比是21,半徑之比是12,則兩顆行星的第一宇宙速度之比為(  )A.21     B.12     C.11     D.41A 解析 根據(jù)萬(wàn)有引力提向心力 Gm,解得 v,則有,故選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤.5.(2019·北京豐臺(tái)區(qū)高三一模)2018年2月12日,我國(guó)以“一箭雙星”方式成功發(fā)射“北斗三號(hào)工程”的兩顆組網(wǎng)衛(wèi)星.已知某北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在離地高度為21 500千米的圓形軌道上運(yùn)行,地球同步衛(wèi)星離地的高度約為36 000千米.下列說(shuō)法正確的是(  )A.此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期大于24小時(shí)B.此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的角速度大于地球同步衛(wèi)星的角速度C.此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的線速度小于地球同步衛(wèi)星的線速度D.此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的加速度小于地球同步衛(wèi)星的加速度B 解析 根據(jù)題意可知北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑,所以根據(jù)公式Gmr可得T=2π,可知半徑越大,周期越大,所以北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的周期小于同步衛(wèi)星周期即北斗導(dǎo)航衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期小于24小時(shí),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)公式G2r可得ω,軌道半徑越大,角速度越小,所以北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的角速度大于地球同步衛(wèi)星的角速度,選項(xiàng)B正確;根據(jù)公式Gm可得v,可知軌道半徑越大,線速度越小,所以北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的線速度大于地球同步衛(wèi)星的線速度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)公式Gma可得a,軌道半徑越大,向心加速度越小,故此北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的加速度大于地球同步衛(wèi)星的加速度,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.6.(2019·洛陽(yáng)二模)已知火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的,其半徑約為地球半徑的,自轉(zhuǎn)周期與地球相近,公轉(zhuǎn)周期約為地球公轉(zhuǎn)周期的兩倍.根據(jù)以上數(shù)據(jù)可推知(  )A.火星表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的B.火星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比約為C.火星橢圓軌道的半長(zhǎng)軸約為地球橢圓軌道半長(zhǎng)軸的D.在地面上發(fā)射航天器到火星,其發(fā)射速度至少達(dá)到地球的第三宇宙速度C 解析 根據(jù)星球表面物體的重力等于萬(wàn)有引力,有mgG,得gG,火星表面與地球表面的重力加速度××,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;第一宇宙速度即近地衛(wèi)星的速度,Gm,得v,則火星、地球的第一宇宙速度之比,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)開(kāi)普勒第三定律有 ,得,故選項(xiàng)C正確;從地球上發(fā)射航天器到火星上去,發(fā)射速度應(yīng)小于第三宇宙速度,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.7.(2019·洛陽(yáng)新安一中高三熱身)觀察研究發(fā)現(xiàn),“581C”行星是太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)的第一顆溫度和尺寸都與地球類似,可能適合生命居住的行星.它的直徑是地球直徑的1.5倍,表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍.若某一飛船繞“581C”行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其軌道半徑等于該行星的直徑,運(yùn)動(dòng)周期為T1.在地球表面附近繞地球沿圓軌道運(yùn)行的人造衛(wèi)星周期為T2,則最接近的值為(  )A0.58     B.0.87     C.1.1     D.2.4D 解析 飛船受萬(wàn)有引力提供向心力,故 mgm,解得T=2π.設(shè)地球表面重力加速度為g,半徑為R,則地球表面附近繞地球沿圓軌道運(yùn)行的人造衛(wèi)星周期為 T2=2π,某一飛船繞“581C”行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其軌道半徑等于該行星的直徑,運(yùn)動(dòng)周期為 T1=2π,其中r=3R,根據(jù)gg′=g0g,故T1=2π,所以≈2.4,選項(xiàng)D正確.8.(2019·山西重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)考)(多選)在1802年,科學(xué)家威廉·歇爾首次提出了“雙星”這個(gè)名詞.現(xiàn)有由兩顆中子星AB組成的雙星系統(tǒng),可抽象為如圖所示繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型,已知A的軌道半徑小于B的軌道半徑,若AB的總質(zhì)量為MAB間的距離為L,其運(yùn)動(dòng)周期為T,則 (  )A.中子星B的線速度一定小于中子星A的線速度B.中子星B的質(zhì)量一定小于中子星A的質(zhì)量C.L一定,M越大,T越小D.M一定,L越大,T越小BC 解析 因雙星的角速度相等,故軌道半徑小的線速度小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于每顆星的向心力都是由雙星間相互作用的萬(wàn)有引力提供的,因此大小必然相等,由F2r可得各自的軌道半徑與其質(zhì)量成反比,即r,所以軌道半徑小的質(zhì)量大,選項(xiàng)B正確;對(duì)質(zhì)量為m1的星球,有Gm12r1,對(duì)質(zhì)量為m2的星球有Gm22r2,又因?yàn)?/span>r1r2L,m1m2M,解得 T=2π,由此式可知,L一定,M越大,T越小,選項(xiàng)C正確;M一定,L越大,T越大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.9.(2019·浙江高考選考科目聯(lián)考)2018年7月22日美國(guó)在卡納維拉爾角空軍基地成功發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星Telstar 19 Vantage,定點(diǎn)在西經(jīng)63度赤道上空.2018年7月25日歐洲航天局在圭亞那太空中心成功發(fā)射了4顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星(FOCFM-19、20、21、22),這4顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星質(zhì)量大小不等,運(yùn)行在離地面高度為23 616 km的中地球軌道.設(shè)所有衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(  )A.這4顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)所需的向心力大小相等B.FOCFM-19運(yùn)行時(shí)周期小于Telstar 19 Vantage的運(yùn)行周期C.Telstar 19 Vantage運(yùn)行時(shí)線速度可能大于地球第一宇宙速度D.FOCFM-19運(yùn)行時(shí)的向心加速度小于Telstar 19 Vantage的向心加速度B 解析 根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得 FG,這4顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道半徑相等,但質(zhì)量大小不等,故這4顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星的向心力大小不相等,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得Gmr,解得 T=2π,地球因步衛(wèi)星軌道半徑約為3.6萬(wàn)千米,因FOCFM-19運(yùn)行時(shí)軌道半徑小于地球同步軌道衛(wèi)星Telstar 19 Vantage的軌道半徑,故FOCFM-19運(yùn)行時(shí)周期小于Telstar 19 Vantage的運(yùn)行周期,故選項(xiàng)B正確;根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得Gm,解得 v,因地球同步軌道衛(wèi)星Telstar 19 Vantage的軌道半徑大于地球半徑,故Telstar 19 Vantage運(yùn)行時(shí)線速度一定小于地球第一宇宙速度,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得 Gma,解得 a,因FOCFM-19運(yùn)行時(shí)軌道半徑小于地球同步軌道衛(wèi)星Telstar 19 Vantage的軌道半徑,故FOCFM-19的向心加速度大于Telstar 19 Vantage的向心加速度,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.10.(2019·江淮十校高三聯(lián)考)理論研究表明地球上的物體速度達(dá)到第二宇宙速度11.2 km/s時(shí),物體就能脫離地球,又知第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍.現(xiàn)有某探測(cè)器完成了對(duì)某未知星球的探測(cè)任務(wù)懸停在該星球表面.通過(guò)探測(cè)到的數(shù)據(jù)得到該星球的有關(guān)參量:(1)其密度基本與地球密度一致.(2)其半徑約為地球半徑的2倍.若不考慮該星球自轉(zhuǎn)的影響,欲使探測(cè)器脫離該星球,則探測(cè)器從該星球表面的起飛速度至少約為(  )A.7.9 km/s   B.11.2 km/sC.15.8 km/s   D.22.4 km/sD 解析 根據(jù)Gm,其中的MπR3ρ,解得vR,因R=2R,可知星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的2倍,即7.9×2 km/s,則欲使探測(cè)器脫離該星球,則探測(cè)器從該星球表面的起飛速度至少約為 ×7.9×2 km/s=22.4 km/s,故選項(xiàng)D正確.11.(2019·江南十校高三質(zhì)檢)“天琴計(jì)劃”是中山大學(xué)發(fā)起的探測(cè)研究引力波的科研計(jì)劃.據(jù)介紹,“天琴計(jì)劃”實(shí)驗(yàn)本身將由三顆全同衛(wèi)星(SC1,SC2,SC3)組成一個(gè)等邊三角形陣列,衛(wèi)星本身作高精度無(wú)拖曳控制以抑制太陽(yáng)風(fēng)、太陽(yáng)光壓等外部干擾,衛(wèi)星之間以激光精確測(cè)量由引力波造成的距離變化.如圖所示是天琴計(jì)劃示意圖.設(shè)同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道半徑為R,三個(gè)全同衛(wèi)星組成等邊三角形的邊長(zhǎng)約為4.4R.對(duì)于這三顆地球衛(wèi)星的認(rèn)識(shí),正確的是(  )A.全同衛(wèi)星平面一定與地球赤道平面重合B.全同衛(wèi)星軌道半徑大于月球軌道半徑C.全同衛(wèi)星周期約4天D.全同衛(wèi)星周期約9天C 解析 由題意知,全同衛(wèi)星處在一等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,如圖所示,三角形邊長(zhǎng)為4.4R,根據(jù)幾何關(guān)系可知,衛(wèi)星的軌道半徑為r,可知軌道半徑小于月球軌道半徑,該衛(wèi)星不是同步衛(wèi)星,軌道不需在赤道正上方,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力 Gmr,得T,又同步衛(wèi)星的周期為1天,可知該衛(wèi)星的周約為4天,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.12.(2019·普寧七校聯(lián)合體高三考前沖刺考試)宇航員乘坐航天飛船,在距月球表面高度為H的圓軌道繞月運(yùn)行.經(jīng)過(guò)多次變軌最后登上月球.宇航員在月球表面做了一個(gè)實(shí)驗(yàn):將一片羽毛和一個(gè)鉛球從高度為h處同時(shí)以速度v0做平拋運(yùn)動(dòng),二者同時(shí)落到月球表面,測(cè)量其水平位移為x.已知引力常量為G,月球半徑為R,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(  )A.月球的質(zhì)量MB.在月球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度大小v1C.月球的密度ρ D.有一個(gè)衛(wèi)星繞月球表面運(yùn)行周期TC 解析 設(shè)平拋運(yùn)動(dòng)落地時(shí)間為t,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,水平方向xv0t,豎直方向hg0t2,解得月球表面重力加速度為g0,在月球表面忽略地球自轉(zhuǎn)時(shí)有 Gmg0,解得月球質(zhì)量M,選項(xiàng)A正確;在月球表面運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的第一宇宙速度為v,由萬(wàn)有引力定律提供向心力得到Gm,解得v,選項(xiàng)B正確;根據(jù)密度公式可以得到ρ,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)公式可以得到衛(wèi)星繞月球表面運(yùn)行的周期T,選項(xiàng)D正確.13.(2019·河南七校摸底考試)2018年7月27日將發(fā)生火星沖日現(xiàn)象,那時(shí)火星、地球和太陽(yáng)幾乎排列成一線,地球位于太陽(yáng)與火星之間,已知地球和火星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的方向相同,火星公轉(zhuǎn)軌道半徑約為地球的1.5倍,若將火星和地球的公轉(zhuǎn)軌跡近似看成圓,取=2.45,則相鄰兩次火星沖日的時(shí)間間隔約為(  )A.0.8年    B.1.6年    C.2.2年    D.3.2年C 解析 由萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力得Gmr,解得行星公轉(zhuǎn)周期T=2π,則火星和地球的周期關(guān)系為 ,已知地球的公轉(zhuǎn)周期為1年,則火星的公轉(zhuǎn)周期為年,相鄰兩次火星沖日的時(shí)間間隔設(shè)為t,則(ωωt=2π,化解得=1,即=1,解得t=2.2年,選項(xiàng)C正確.14.(2019·九江十校聯(lián)考)我國(guó)正在進(jìn)行的探月工程是高新技術(shù)領(lǐng)域的一次重大科技活動(dòng),在探月工程中飛行器成功變軌至關(guān)重要.如圖所示,假設(shè)月球半徑為R,月球表面的重力加速度為g0,飛行器在距月球表面高度為3R的圓形軌道上運(yùn)動(dòng),到達(dá)軌道的A點(diǎn)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道,到達(dá)軌道的近月點(diǎn)B再次點(diǎn)火進(jìn)入近月軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng),則(  )A.飛行器在B點(diǎn)處點(diǎn)火后,速度增大B.由已知條件不能求出飛行器在軌道上的運(yùn)行周期C.只有萬(wàn)有引力作用情況下,飛行器在軌道上通過(guò)B點(diǎn)的加速度大于在軌道上通過(guò)B點(diǎn)的加速度D.飛行器在軌道上繞月球運(yùn)行一周所需的時(shí)間為2πD 解析 在橢圓軌道近月點(diǎn)變軌成為圓軌道,要實(shí)現(xiàn)變軌應(yīng)給飛行器點(diǎn)火減速,減小所需的向心力,故點(diǎn)火后速度減小,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;設(shè)飛行器在近月軌道繞月球運(yùn)行一周所需的時(shí)間為T3,則mg0mR,解得T3=2π,根據(jù)幾何關(guān)系可知,軌道的半長(zhǎng)軸a=2.5R,根據(jù)開(kāi)普勒第三定律k以及軌道的周期,可求出在軌道上的運(yùn)行周期,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,D正確;只有萬(wàn)有引力作用情況下,飛行器在軌道上通過(guò)B點(diǎn)的加速度與在軌道上通過(guò)B點(diǎn)的加速度相等,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.      

相關(guān)試卷

新高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 第4講 萬(wàn)有引力定律及應(yīng)用 (含解析):

這是一份新高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 第4講 萬(wàn)有引力定律及應(yīng)用 (含解析),文件包含人教版物理九年級(jí)全冊(cè)同步精品講義153串聯(lián)和并聯(lián)原卷版doc、人教版物理九年級(jí)全冊(cè)同步精品講義153串聯(lián)和并聯(lián)教師版doc等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共35頁(yè), 歡迎下載使用。

高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)練習(xí)第4章曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力定律第13講萬(wàn)有引力與航天(含解析):

這是一份高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)練習(xí)第4章曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力定律第13講萬(wàn)有引力與航天(含解析),共8頁(yè)。

高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)練習(xí)第4章曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力定律第12講圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用(含解析):

這是一份高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)練習(xí)第4章曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力定律第12講圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用(含解析),共7頁(yè)。

英語(yǔ)朗讀寶

相關(guān)試卷 更多

資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者,認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán),請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員,我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng),可獲得資源免費(fèi)推廣曝光,還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì),申請(qǐng) 精品資源制作, 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
  • 精品推薦
  • 所屬專輯41份
歡迎來(lái)到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源,讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題,支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯,日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇,專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過(guò)期
刷新

微信掃碼,快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送,5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符,數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部