2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強(qiáng)化雙擊訓(xùn)練 專題五 萬有引力與航天 A卷

這是一份2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強(qiáng)化雙擊訓(xùn)練 專題五 萬有引力與航天 A卷，共10頁。試卷主要包含了萬有引力與航天等內(nèi)容，歡迎下載使用。
 2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強(qiáng)化雙擊訓(xùn)練 專題五 萬有引力與航天 A卷1.關(guān)于萬有引力定律，下列說法正確的是(   )A.牛頓提出了萬有引力定律，并測(cè)定了引力常量的數(shù)值B.萬有引力定律只適用于天體之間C.萬有引力的發(fā)現(xiàn)，揭示了自然界一種基本相互作用的規(guī)律D.地球繞太陽在橢圓軌道上運(yùn)行，在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)受到太陽的萬有引力大小是相同的2.牛頓在思考萬有引力定律時(shí)就曾想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落點(diǎn)一次比一次遠(yuǎn).如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星.如圖所示是牛頓設(shè)想的一顆衛(wèi)星，它沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng).下列說法正確的是(   )A.地球的球心與橢圓的中心重合B.衛(wèi)星在近地點(diǎn)的速率小于在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速率C.衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度小于在近地點(diǎn)的加速度D.衛(wèi)星與橢圓中心的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積3.2019年10月28日發(fā)生了天王星沖日現(xiàn)象，即太陽、地球、天王星處于同一直線，此時(shí)最適合觀察天王星.已知日地距離為，天王星和地球的公轉(zhuǎn)周期分別為T和，則天王星與太陽的距離為(   )A. B. C. D.4.一顆在赤道上空做勻速圓周運(yùn)行的人造衛(wèi)星，其所在高度處對(duì)應(yīng)的重力加速度為地球表面重力加速度的四分之一，則某一時(shí)刻該衛(wèi)星觀測(cè)到的赤道的最大弧長(zhǎng)為（已知地球半徑為R）(   )A. B. C. D.5.已知地球半徑為R，靜置于赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，地球同步衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，向心加速度大小為，引力常量為G.以下結(jié)論正確的是(   )A.地球質(zhì)量  B.地球質(zhì)量C.向心加速度之比 D.向心加速度之比6.2019年10月5日，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭，成功將“高分十號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射升空.其地面像元分辨率最高可達(dá)亞米級(jí)，主要用于國(guó)土普查、土地確權(quán)、路網(wǎng)設(shè)計(jì)、農(nóng)作物估產(chǎn)和防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域.“高分十號(hào)”衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑是、周期是，而地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑是、周期是.若將兩者的運(yùn)轉(zhuǎn)均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則地球質(zhì)量與太陽質(zhì)量之比是(   )A. B. C. D.7.如圖所示，衛(wèi)星沿圓形軌道繞地球運(yùn)行。a是極地軌道衛(wèi)星，在地球兩極上空約1 000 km處運(yùn)行；b是低軌道衛(wèi)星，距地球表面高度與a相等；c是地球同步衛(wèi)星，則（   ）A.的周期比c大  B.的向心力一定相等C.的速度大小相等 D.的向心加速度比c小8.石墨烯是目前世界上已知的強(qiáng)度最高的材料，它的發(fā)現(xiàn)使“太空電梯”的制造成為可能，人類將有望通過“太空電梯”進(jìn)入太空.設(shè)想在地球赤道平面內(nèi)有一垂直于地面延伸到太空的電梯，電梯始終相對(duì)地面靜止.如圖所示，假設(shè)某物體B乘坐太空電梯到達(dá)了圖示的位置并停在此處，與同高度運(yùn)行的衛(wèi)星A、地球同步衛(wèi)星C相比較，下列說法正確的是(   )A.物體B的角速度大于衛(wèi)星A的角速度 B.物體B的線速度大于衛(wèi)星A的線速度C.物體B的線速度大于衛(wèi)星C的線速度 D.若物體B突然脫離電梯，B將做近心運(yùn)動(dòng)9.我國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由數(shù)十顆衛(wèi)星構(gòu)成，目前已經(jīng)向一帶一路沿線國(guó)家提供相關(guān)服務(wù)。設(shè)想其中一顆人造衛(wèi)星在發(fā)射過程中，原來在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行，在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。下列說法正確的是（   ）A.在軌道1與在軌道2運(yùn)行比較，衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度不同B.在軌道1與在軌道2運(yùn)行比較，衛(wèi)星在P點(diǎn)的動(dòng)量不同C.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同加速度D.衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同動(dòng)能10.甲、乙兩顆人造衛(wèi)星質(zhì)量相等，均繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，甲的軌道半徑是乙的2倍.下列應(yīng)用公式進(jìn)行的推論正確的有（   ）A.由可知，甲的速度是乙的倍 B.由可知，甲的向心加速度是乙的2倍C.由可知，甲的向心力是乙的 D.由可知，甲的周期是乙的倍11.如圖所示，人造衛(wèi)星P（可視為質(zhì)點(diǎn)）繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).在衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道平面內(nèi)，過衛(wèi)星P作地球的兩條切線，兩條切線的夾角為θ，設(shè)衛(wèi)星P繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為T，線速度為v，引力常量為G.下列說法正確的是(   )A.θ越大，T越小B.θ越小，v越大C.若測(cè)得T和θ，則地球的密度為D.若測(cè)得T和θ，則地球的密度為12.在星球表面發(fā)射探測(cè)器，當(dāng)發(fā)射速度為v時(shí)，探測(cè)器可繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)射速度為時(shí)，探測(cè)器可擺脫星球引力束縛脫離該星球.已知地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為10:1，半徑比約為2:1，下列說法正確的有(   )A.探測(cè)器的質(zhì)量越大，脫離星球所需要的發(fā)射速度越大B.同一探測(cè)器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C.探測(cè)器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等D.探測(cè)器脫離星球的過程中，勢(shì)能逐漸增大13.開普勒–452b距離地球1400光年.如果將開普勒–452b簡(jiǎn)化成如圖所示的模型：為該星球的自轉(zhuǎn)軸線.是該星球表面的兩點(diǎn)，它們與地心O的連線與地軸的夾角分別為；在兩點(diǎn)分別放置質(zhì)量為的兩物體.設(shè)該星球的自轉(zhuǎn)周期為T，半徑為R，引力常量為G.則下列說法正確的是(   )A.該星球的第一宇宙速度為B.若不考慮該星球自轉(zhuǎn)，在A點(diǎn)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)質(zhì)量為的物體，平衡時(shí)示數(shù)為F，則星球的質(zhì)量為C.放在兩處的物體隨星球自轉(zhuǎn)的向心力之比為D.放在兩處的物體隨星球自轉(zhuǎn)的向心力之比為14.如圖所示為兩顆地球衛(wèi)星的運(yùn)行軌道示意圖，衛(wèi)星a的運(yùn)行軌道為橢圓；b為地球同步衛(wèi)星，其運(yùn)行軌道為圓形，P為兩衛(wèi)星軌道的切點(diǎn).分別為橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn).衛(wèi)星在各自的軌道上正常運(yùn)行，下列說法正確的是(   )A.衛(wèi)星的周期可能相等B.衛(wèi)星a在由近地點(diǎn)Q向遠(yuǎn)地點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的過程中，引力勢(shì)能逐漸增大C.衛(wèi)星b經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速率一定大于衛(wèi)星a經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速率D.衛(wèi)星b經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的向心力一定等于衛(wèi)星a經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的向心力

           
答案以及解析1.答案：C解析：牛頓提出了萬有引力定律，卡文迪許測(cè)定了引力常量的數(shù)值，萬有引力定律適用于任何有質(zhì)量的物體之間，萬有引力的發(fā)現(xiàn)，揭示了自然界一種基本相互作用的規(guī)律，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；地球繞太陽在橢圓軌道上運(yùn)行，在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)受到太陽的萬有引力大小是不相同的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.2.答案：C解析：地球的球心與橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)重合，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒（動(dòng)能和引力勢(shì)能之和保持不變），可知衛(wèi)星在近地點(diǎn)的動(dòng)能大于在遠(yuǎn)地點(diǎn)的動(dòng)能，根據(jù)動(dòng)能公式，可知衛(wèi)星在近地點(diǎn)的速率大于在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律，可知衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度小于在近地點(diǎn)的加速度，選項(xiàng)C正確；根據(jù)開普勒第二定律，可知衛(wèi)星與地球中心的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.3.答案：A解析：由萬有引力提供其所需向心力，有，，聯(lián)立解得，A正確.（也可直接根據(jù)開普勒第三定律得出）4.答案：A解析：衛(wèi)星所在高度處有，在地球表面處有，因?yàn)?/span>，解得，如圖所示，圖中，即，則某一時(shí)刻該衛(wèi)星觀測(cè)到的赤道的最大弧度為，則觀測(cè)到的赤道的最大弧長(zhǎng)為，A正確.5.答案：A解析：地球同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬有引力提供向心力，有，解得地球質(zhì)量，A正確；地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)，有，解得地球質(zhì)量；B錯(cuò)誤；地球同步衛(wèi)星的角速度和地球自轉(zhuǎn)的角速度相等，赤道上物體的角速度也等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，所以地球同步衛(wèi)星與赤道上物體的角速度相等，根據(jù)得，C、D錯(cuò)誤.6.答案：A解析：地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，有，“高分十號(hào)”衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，有，聯(lián)立解得地球質(zhì)量和太陽質(zhì)量之比，故A正確.7.答案：C解析：衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由公式得，則的周期比c的小，A錯(cuò)誤；由于的質(zhì)量關(guān)系未知，則的向心力大小無法確定，B錯(cuò)誤；由公式得，的速度大小相等，C正確；由公式得，的向心加速度比c的向心加速度大，D錯(cuò)誤。8.答案：D解析：對(duì)衛(wèi)星A和同步衛(wèi)星C的運(yùn)動(dòng)，由萬有引力提供向心力有，解得，由于，所以，由于太空電梯始終與地面相對(duì)靜止，故物體B的角速度與同步衛(wèi)星C的角速度大小相等，即，所以，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)，，可知物體B的線速度小于衛(wèi)星A的線速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)，可知物體B的線速度小于同步衛(wèi)星C的線速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若物體B突然脫離電梯，由于，故，B受到的萬有引力大于其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，物體B將做近心運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確.9.答案：B解析：由得，顯然衛(wèi)星不論在軌道1上過P點(diǎn)，還是在軌道2上過P點(diǎn)，加速度都相同，A錯(cuò)誤。衛(wèi)星在軌道1上過P點(diǎn)后做近心運(yùn)動(dòng)，則有，解得；衛(wèi)星在軌道2上過P點(diǎn)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有，解得，所以，由動(dòng)量公式可知，B正確。衛(wèi)星在軌道2上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星的加速度方向始終指向圓心，因此衛(wèi)星在軌道2上任何位置的加速度都不相同，C錯(cuò)誤。衛(wèi)星在軌道1上由遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，引力勢(shì)能逐漸減小，動(dòng)能逐漸增大，由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，引力勢(shì)能逐漸增大，動(dòng)能逐漸減小，D錯(cuò)誤。10.答案：CD解析：兩衛(wèi)星均繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，甲的軌道半徑是乙的2倍，由，可得，則乙的速度是甲的倍，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由可得，則乙的向心加速度是甲的4倍，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由，結(jié)合兩人造衛(wèi)星質(zhì)量相等，可知甲的向心力是乙的，選項(xiàng)C正確；兩衛(wèi)星均繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，且甲的軌道半徑是乙的2倍，結(jié)合開普勒第三定律可知，甲的周期是乙的倍，選項(xiàng)D正確。11.答案：AD解析：由，得，由幾何關(guān)系得，因地球半徑不變，夾角θ越大，衛(wèi)星的軌道半徑越小，則T就越小，A正確；夾角θ越小，衛(wèi)星的軌道半徑越大，v就越小，B錯(cuò)誤；若測(cè)得T和θ，由萬有引力充當(dāng)向心力，有，求得地球的質(zhì)量，地球的體積，又，聯(lián)立解得，C錯(cuò)誤，D正確.12.答案：BD解析：當(dāng)探測(cè)器繞星球表面做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)有為星球半徑，M為星球質(zhì)量，m為探測(cè)器的質(zhì)量，則，，探測(cè)器脫離星球所需的發(fā)射速度與星球的質(zhì)量和半徑有關(guān)，與探測(cè)器的質(zhì)量無關(guān)，地球、火星的質(zhì)量與半徑之比不同，故脫離兩星球所需的發(fā)射速度不相等，故A、C錯(cuò)誤；探測(cè)器在星球表面受到的引力為，根據(jù)題給數(shù)據(jù)可知，同一探測(cè)器在地球表面受到的引力大于在火星表面受到的引力，故B正確；探測(cè)器脫離星球的過程中，萬有引力做負(fù)功，則探測(cè)器動(dòng)能逐漸減小，勢(shì)能逐漸增大，故D正確.13.答案：BC解析：該星球的第一宇宙速度，而是該星球自轉(zhuǎn)的最大線速度，所以A錯(cuò)誤；若不考慮該星球自轉(zhuǎn)，B處的重力加速度，由得，B正確；放在兩處的物體隨星球自轉(zhuǎn)的向心力分別為，，則，C正確，D錯(cuò)誤.14.答案：BC解析：根據(jù)開普勒第三定律，結(jié)合b的軌道半徑大于a的軌道半長(zhǎng)軸，可知衛(wèi)星b的周期一定大于衛(wèi)星a的周期，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；衛(wèi)星a由近地點(diǎn)Q向遠(yuǎn)地點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的過程中，離地面越來越遠(yuǎn)，引力做負(fù)功，引力勢(shì)能逐漸增大，選項(xiàng)B正確；因?yàn)樾l(wèi)星a在橢圓軌道上經(jīng)過P點(diǎn)要加速才能進(jìn)入圓形軌道，故衛(wèi)星b在圓形軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速率大于衛(wèi)星a在橢圓軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速率，選項(xiàng)C正確；由于不知道兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系，所以不能判斷出二者在P點(diǎn)受到的向心力的大小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.