2022年高三物理一輪復(fù)習(xí)備考 第七單元 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用 魯科版

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1、2022年高三物理一輪復(fù)習(xí)備考 第七單元 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用 魯科版 選擇題部分共13小題。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~8小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,9~13小題有多個(gè)選項(xiàng)正確;全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.人類對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)有著漫長(zhǎng)艱難的過(guò)程,如日心說(shuō)和地心說(shuō)。下列說(shuō)法不正確的是 A.地心說(shuō)認(rèn)為地球處于宇宙的中心靜止不動(dòng),太陽(yáng)、月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng) B.日心說(shuō)認(rèn)為太陽(yáng)是宇宙的中心且靜止不動(dòng),地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng) C.在天文學(xué)史上,雖然日心說(shuō)最終戰(zhàn)勝了地心說(shuō),但地心說(shuō)更符合

2、人們的直接經(jīng)驗(yàn) D.哥白尼經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)和研究,提出了地心說(shuō),開(kāi)普勒在總結(jié)前人大量觀測(cè)資料的基礎(chǔ)上,提出了日心說(shuō) 解析:托勒密提出的是地心說(shuō),哥白尼提出的是日心說(shuō),選項(xiàng)D不正確。 答案:D 2.德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒用了20年的時(shí)間研究了丹麥天文學(xué)家第谷的行星研究資料,提出了開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律。下列說(shuō)法中正確的是 A.所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上 B.對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō),在其軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),離太陽(yáng)越近的,其運(yùn)動(dòng)速度越慢 C.水星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的半長(zhǎng)軸比金星的小,所以水星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期長(zhǎng) D.所有繞不同中心天體運(yùn)行的天體的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)

3、周期的二次方的比值都相等 解析:根據(jù)開(kāi)普勒第一定律得知,選項(xiàng)A正確;開(kāi)普勒第二定律得知,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤;中心天體不同,繞中心天體運(yùn)動(dòng)的天體的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值是不相同的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:A 3.隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,宇宙中飛行的衛(wèi)星也越來(lái)越多。技術(shù)更先進(jìn)、性能更優(yōu)越的衛(wèi)星不斷地替代落后的衛(wèi)星。一顆報(bào)廢的衛(wèi)星由于失去了動(dòng)力,在空氣阻力作用下,其運(yùn)行高度逐漸降低,在還沒(méi)有進(jìn)入大氣層燒毀之前,其 A.周期逐漸增大 B.動(dòng)能逐漸增大 C.速度逐漸減小 D.加速度逐漸減小 解析:由=mr可知,隨著衛(wèi)星高度的逐漸降低,其軌道半徑

4、越來(lái)越小,周期逐漸減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由=m得v=,線速度逐漸增大,選項(xiàng)B正確、C錯(cuò)誤;因?yàn)榧铀俣萢=,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:B 4.木星是繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的行星之一,而木星的周圍又有衛(wèi)星繞其公轉(zhuǎn)。如果已知下列物理量,能求得木星質(zhì)量的是 A.衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期和木星的軌道半徑 B.木星的公轉(zhuǎn)周期和衛(wèi)星的軌道半徑 C.衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期和軌道半徑 D.木星的公轉(zhuǎn)周期和軌道半徑 解析:衛(wèi)星受到木星的萬(wàn)有引力作用繞木星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有=mr成立,式中m為衛(wèi)星的質(zhì)量、M為木星的質(zhì)量、r為衛(wèi)星的軌道半徑、T為衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期,解得M=,選項(xiàng)C正確,其他選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:C 5.通過(guò)實(shí)驗(yàn)精確測(cè)得

5、兩個(gè)半徑都為R的相同實(shí)心小銅球緊靠在一起時(shí),它們之間的萬(wàn)有引力大小為F。若把兩個(gè)半徑都是2R的實(shí)心大銅球緊靠在一起,則它們之間的萬(wàn)有引力的大小為 A.16F B.8F C.4F D.2F 解析:小銅球之間的萬(wàn)有引力F==,若半徑變?yōu)?R,則大銅球的體積是小銅球體積的8倍,大銅球的質(zhì)量也是小銅球質(zhì)量的8倍,因此萬(wàn)有引力應(yīng)為F的16倍,選項(xiàng)A正確。 答案:A 6.我國(guó)“嫦娥三號(hào)”飛船順利升空并按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)在月球表面上的軟著陸,“玉兔”成功在月球上行走,并進(jìn)行為期三個(gè)月的探月實(shí)驗(yàn)研究。飛船在月球表面軟著陸之前,在靠近月球表面的軌道上運(yùn)行,若要估算月球的平均密度,唯一要測(cè)量的物理量是 A.

6、飛船的軌道半徑 B.月球的半徑 C.飛船的飛行周期 D.飛船的線速度 解析:飛船在靠近月球表面的軌道上運(yùn)行時(shí),其軌道半徑近似等于月球半徑,飛船受到月球的萬(wàn)有引力充當(dāng)其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,則=mR,又因?yàn)镸=ρV=,解得平均密度ρ=,選項(xiàng)C正確。 答案:C 7.太陽(yáng)系里有八大行星,都繞太陽(yáng)做近似的勻速圓周運(yùn)動(dòng),水星離太陽(yáng)最近,海王星離太陽(yáng)最遠(yuǎn),則 A.由公式a=得知,水星的向心加速度小于金星的向心加速度 B.因?yàn)樗请x太陽(yáng)最近,所以水星受太陽(yáng)的萬(wàn)有引力最大 C.因海王星離太陽(yáng)最遠(yuǎn),在八大行星中它運(yùn)行的周期最小 D.無(wú)論是哪顆行星,離太陽(yáng)的距離越遠(yuǎn),其向心加速度就越小

7、 解析:由公式a=得知,水星的向心加速度大于金星的向心加速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤、D正確;由于不知道各行星的質(zhì)量關(guān)系,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由=m()2r可知,海王星的周期最大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案:D 8.宇航員乘坐飛船到達(dá)某個(gè)天體,發(fā)現(xiàn)在該天體上以某一初速度豎直向上拋出一小球,小球上升的最大高度是在地球上以相同初速度豎直上拋達(dá)到的最大高度的k倍,已知該天體的半徑是地球半徑的m倍,若不計(jì)空氣阻力,則該天體的質(zhì)量是地球質(zhì)量的 A.km2 B. C. D. 解析:由公式G=mg和H=得M=,選項(xiàng)B正確。 答案:B 9.關(guān)于地球同步衛(wèi)星,下列說(shuō)法中正確的是 A.同步衛(wèi)星的周期與地球的公轉(zhuǎn)周期相等

8、 B.同步衛(wèi)星的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相等 C.同步衛(wèi)星的高度是唯一的 D.同步衛(wèi)星可以定點(diǎn)在地球上空的任意位置 解析:同步衛(wèi)星指的是與地球自轉(zhuǎn)同步,即同步衛(wèi)星的周期也是24小時(shí),選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確;同步衛(wèi)星是由地球?qū)ζ涞娜f(wàn)有引力提供向心力,即=m(R+h),解得h=-R,選項(xiàng)C正確;同步衛(wèi)星只能定點(diǎn)在赤道上空,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:BC 10.環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星,離地越高,則衛(wèi)星的 A.運(yùn)行速度越大 B.周期越大 C.向心加速度越大 D.發(fā)射速度越大 解析:由=m得運(yùn)行速度v=,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;=m(R+h)得運(yùn)行周期T=,選項(xiàng)B正確;a=,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;衛(wèi)星越高,

9、需要的發(fā)射速度越大,選項(xiàng)D正確。 答案:BD 11.在遠(yuǎn)離其他天體的宇宙空間里,存在著兩個(gè)天體,它們始終繞著其連線上的某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是 A.這兩個(gè)天體的周期一定相等 B.這兩個(gè)天體的運(yùn)行速度大小一定相等 C.這兩個(gè)天體的向心加速度大小一定相等 D.這兩個(gè)天體的質(zhì)量與運(yùn)行速度的乘積一定相等 解析:在遠(yuǎn)離其他天體的宇宙空間里的兩個(gè)天體,它們做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源于它們之間的萬(wàn)有引力,這兩個(gè)天體的周期一定相等,選項(xiàng)A正確;因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量不一定相等,其軌道半徑也不一定相等,運(yùn)行速度不一定相等,向心加速度大小不一定相等,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;=m1,=m2,又

10、因?yàn)?,m1v1=m2v2,選項(xiàng)D正確。 答案:AD 12.已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,若繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站離地面的高度也等于R,則 A.空間站的運(yùn)行速度為 B.空間站的加速度為 C.空間站的周期為2π D.空間站里的人和物都處于完全失重狀態(tài),沒(méi)有重力 解析:=mg,=m,解得v=,選項(xiàng)A正確;空間站的加速度a===,選項(xiàng)B正確;=m(R+R),解得T=4π,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;空間站里的人和物所受到的萬(wàn)有引力都用來(lái)充當(dāng)其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力,處于完全失重狀態(tài),但重力并沒(méi)有消失,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:AB 13.小行星繞恒星運(yùn)動(dòng)的同時(shí),恒星均勻地

11、向四周輻射能量,質(zhì)量緩慢減小,可認(rèn)為小行星在繞恒星運(yùn)動(dòng)一周的過(guò)程中近似做圓周運(yùn)動(dòng)。則經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后,小行星運(yùn)動(dòng)的 A.半徑變大 B.速率變大 C.加速度變小 D.周期變小 解析:恒星均勻地向四周輻射能量,恒星質(zhì)量緩慢減小,二者之間萬(wàn)有引力減小,小行星運(yùn)動(dòng)的半徑變大,速率變小,周期變大,加速度變小,選項(xiàng)A、C正確,B、D錯(cuò)誤。 答案:AC 第Ⅱ卷　(非選擇題　共48分) 非選擇題部分共4小題,解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟,只寫(xiě)出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。 14.(10分)探月飛船“嫦娥三號(hào)”已成功在月球表面著陸,已

12、知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的,月球的半徑約為地球半徑的,地球的第一宇宙速度為7.9 km/s,在地面上的發(fā)射速度為第一宇宙速度的倍時(shí),物體將脫離地球的引力。 (1)求月球的第一宇宙速度。 (2)類比法是科學(xué)研究的重要方法之一,如果把月球與地球相類比的話,則返回式飛船“嫦娥三號(hào)”在月球表面的起飛速度至少多大才能離開(kāi)月球返回地球? 解:(1)衛(wèi)星在天體表面附近運(yùn)行的速度稱為第一宇宙速度,=m　 (3分) 解得第一宇宙速度v=　(2分) 即月球的第一宇宙速度v月===v=1.76 km/s?！?2分) (2)類比地球,“嫦娥四號(hào)”要返回地球,在月面起飛速度至少為: v2=×1.76 km

13、/s=2.49 km/s?！?3分) 15.(10分)在不久的將來(lái),我國(guó)科學(xué)家乘坐“嫦娥N號(hào)”飛上月球(可認(rèn)為是均勻球體),為了研究月球,科學(xué)家在月球的“赤道”上以大小為v0的初速度豎直上拋一物體,經(jīng)過(guò)時(shí)間t1,物體回到拋出點(diǎn);在月球的“兩極”處仍以大小為v0的初速度豎直上拋同一物體,經(jīng)過(guò)時(shí)間t2,物體回到拋出點(diǎn)。已知月球的半徑為R,求: (1)月球的質(zhì)量。 (2)月球的自轉(zhuǎn)周期。 解:(1)科學(xué)家在“兩極”處豎直上拋物體時(shí),由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式得:-v0=v0-g2t2　 (2分) 解得月球“兩極”處的重力加速度g2=　 (1分) 同理可得月球“赤道”處的重力加速度g1=　

14、(1分) 在“兩極”沒(méi)有月球自轉(zhuǎn)的影響下,萬(wàn)有引力等于重力,=mg2　 (1分) 解得月球的質(zhì)量M=?！?(1分) (2)由于月球自轉(zhuǎn)的影響,在“赤道”上,有-mR=mg1　 (2分) 解得:T=2π。　(2分) 16.(13分)A、B是地球的兩顆衛(wèi)星,其軌道半徑分別為RA和RB,某時(shí)刻B衛(wèi)星正好位于A衛(wèi)星的正上方,如圖所示。已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g。 (1)求這兩顆衛(wèi)星的周期。 (2)至少經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間,B衛(wèi)星再次運(yùn)動(dòng)到A衛(wèi)星的正上方? 解:(1)萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,有=mARA　(2分) =mg　(2分) 可得A衛(wèi)星的周期TA=　

15、 (2分) 同理可得,B衛(wèi)星的周期TB=?！?(2分) (2)要B衛(wèi)星再次運(yùn)動(dòng)到A衛(wèi)星的正上方,則A衛(wèi)星至少要比B衛(wèi)星多轉(zhuǎn)過(guò)2π的角度,設(shè)時(shí)間為t,則:(-)t=2π　(3分) 解得:t==?！?2分) 17.(15分)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(BDS),是繼美全球定位系統(tǒng)(GPS)和俄GLONASS之后的第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航系統(tǒng)中的地球同步衛(wèi)星可用來(lái)傳送電話信號(hào)。地球半徑約為6.4 ×106 m,無(wú)線電信號(hào)的傳播速度為3.0×108 m/s,地球表面附近的重力加速度為10 m/s2。(=4.26,=2.1,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)求同步衛(wèi)星距地的高度。 (2)求同步衛(wèi)星的線速度大小。 (3)如果你與同學(xué)在地面上用同步衛(wèi)星電話通話,則從你發(fā)出信號(hào)至收到對(duì)方發(fā)出的信號(hào)所需的最短時(shí)間約為多少? 解:(1)萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,則: =m(R+h)　(3分) =mg　(2分) 解得同步衛(wèi)星距地面的高度h=3.6 ×107 m?！?2分) (2)同步衛(wèi)星的線速度大小v==3.1 ×103 m/s?！?3分) (3)發(fā)出信號(hào)至接收到對(duì)方的信號(hào)所需的最短時(shí)間t==　(3分) 解得t=0.48 s。　(2分)