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1、2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 力學(xué)部分 專題10 萬(wàn)有引力與航天提升單元測(cè)試卷B卷
1.發(fā)現(xiàn)“所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓”的規(guī)律的科學(xué)家是
A. 第谷 B. 開(kāi)普勒 C. 牛頓 D. 卡文迪許
【答案】B
【解析】開(kāi)普勒第一定律:所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)處在橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上。所以發(fā)現(xiàn)所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是橢圓的科學(xué)家是開(kāi)普勒。故選:B.
2.2014年3月8日馬來(lái)西亞航空公司從吉隆坡飛往北京的航班MH370失聯(lián),MH370失聯(lián)后多個(gè)國(guó)家積極投入搜救行動(dòng),在搜救過(guò)程中衛(wèi)星發(fā)揮了巨大的作用.其中我國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和美國(guó)的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)均參與搜救工
2、作.北斗導(dǎo)航系統(tǒng)包含5顆地球同步衛(wèi)星,而GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由運(yùn)行周期為12小時(shí)的圓軌道衛(wèi)星群組成,則下列說(shuō)法正確的是:( )
A. 北斗同步衛(wèi)星的線速度大于GPS衛(wèi)星的線速度
B. 衛(wèi)星向地面上同一物體拍照時(shí)GPS衛(wèi)星拍攝視角大于北斗同步衛(wèi)星拍攝視角
C. 發(fā)射人造地球衛(wèi)星時(shí),發(fā)射速度只要大于7.9 km/s就可以
D. 北斗同步衛(wèi)星的機(jī)械能一定大于GPS衛(wèi)星的機(jī)械能
【答案】B
【解析】A.根據(jù)可知,北斗同步衛(wèi)星的軌道半徑大,根據(jù),可知,軌
3.銀河系恒星中大約有四分之一是雙星。某雙星由質(zhì)量不等的星球A和B組成,兩星球在相互之間的萬(wàn)有引力作用下繞兩者連線上某一定點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)
3、動(dòng)。已知A和B的質(zhì)量分別為m1和m2,且m1:m2=2:1,則( )
A. A、B兩星球的角速度之比為2:1
B. A、B兩星球的線速度之比為2:1
C. A、B兩星球的半徑之比為1:2
D. A、B兩星球的加速度之比為2:1
【答案】C
4.假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體已知地球表面重力加速度在兩極的大小為;在赤道的大小為;地球自轉(zhuǎn)的周期為,引力常量為.則地球的密度為( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】在兩極,引力等于重力,則有:mg0=G,由此可得地球質(zhì)量M=,在赤道處,引力與支持力的合力提供向心力,由牛頓
4、第二定律,則有:,而密度公式ρ=M/V,,故D正確,ABC錯(cuò)誤;故選D。
5.同步衛(wèi)星到地心的距離為r,加速度為,速度為;地球半徑為R,赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為,速度為,則( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因?yàn)橥叫l(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期,所以角速度相等。根據(jù)公式:得:,故AB錯(cuò)誤;根據(jù)得,,故C正確,D錯(cuò)誤。
6.某行星與地球的質(zhì)量之比為25:8,半徑之比為2:1,若取地球的第一宇宙速度為8km/s,此行星的第一宇宙速度約為
A. 12.5km/s B. l0km/s C. 6.4km/s
5、D. 5.1km/s
【答案】B
7.2008年9月25日至28日,我國(guó)成功實(shí)施了“神舟”七號(hào)載入航天飛行并實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙,在發(fā)射過(guò)程中飛船先沿橢圓軌道Ⅱ飛行,后在遠(yuǎn)地點(diǎn)處點(diǎn)火加速,由橢圓軌道Ⅱ變成圓軌道Ⅰ.下列判斷正確的是( )
A. 在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)的速度大于經(jīng)過(guò)的速度
B. 飛船變軌前后的機(jī)械能不相等
C. 在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)的加速度小于在軌道I上經(jīng)過(guò)的加速度
D. 飛船在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都不受重力,處于失重狀態(tài)
【答案】B
【解析】在軌道II上運(yùn)行時(shí),從B到A過(guò)程中萬(wàn)有引力做負(fù)功,動(dòng)能減小,即A點(diǎn)的速度小于B點(diǎn)的速度,A錯(cuò)誤;變軌時(shí),需要外力做功
6、,即點(diǎn)火,所以機(jī)械能不守恒,B正確;萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力,根據(jù),解得,從軌道II上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的半徑等于從軌道I上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的半徑,故在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)的加速度等于在軌道I上經(jīng)過(guò)的加速度,C錯(cuò)誤;重力完全充當(dāng)向心力,所以處于完全失重狀態(tài),但不是不受重力,D錯(cuò)誤.
8.宇航員乘坐宇宙飛船登上某星球,在該星球“北極”距星球表面附近h處自由釋放一個(gè)小球,測(cè)得落地時(shí)間為t.已知該星球半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,引力常量為G.下列說(shuō)法正確的是 ( )
A. 該星球的平均密度為
B. 該星球的第一宇宙速度為
C. 宇宙飛船繞該星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期不大于
D. 如果該星球存在一顆同步衛(wèi)星,其距星球表面高度為
7、
【答案】A
【解析】根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)求得星球表面的重力加速度g=,由G=mg,有:,所
9.關(guān)于開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律,下列說(shuō)法正確的是
A. 所有行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)軌道都是橢圓,太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上
B. 對(duì)于任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō),它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積
C. 表達(dá)式R3/T2=k,k是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的常量
D. 表達(dá)式R3/T2=k, T代表行星運(yùn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)周期
【答案】ABC
【解析】A、第一定律的內(nèi)容為:所有行星分別沿不同大小的橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),太陽(yáng)處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。故A正確;B、開(kāi)普勒第二定律的內(nèi)容為:對(duì)于任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō),它與太陽(yáng)的連線
8、在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積,故B正確。C、D、第三定律:所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等,k是與環(huán)繞天體無(wú)關(guān),與中心天體有關(guān)的常量,而T為環(huán)繞天體的公轉(zhuǎn)周期,故D錯(cuò)誤,C正確。故選ABC。
10.一宇宙飛船在一個(gè)星球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng),宇航員要估測(cè)星球的密度,只需要測(cè)定飛船的( )
A. 環(huán)繞周期 B. 環(huán)繞速度 C. 環(huán)繞半徑 D. 環(huán)繞角速度
【答案】AD
11.我國(guó)發(fā)射了一顆資源探測(cè)衛(wèi)星,發(fā)射時(shí),先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面50km的近地圓軌道1上,然后變軌到近地點(diǎn)高50km,遠(yuǎn)地點(diǎn)高1500km的
9、橢圓軌道2上,最后由軌道2進(jìn)入半徑為7900km的圓軌道3,已知地球表面的重力加速度g=10m/s2,忽略空氣阻力,則以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 在軌道2運(yùn)行的速率可能大于7.9km/s
B. 衛(wèi)星在軌道2上從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中速度增大,機(jī)械能增大
C. 由軌道2變?yōu)檐壍?需要在近地點(diǎn)點(diǎn)火加速,且衛(wèi)星在軌道2上的運(yùn)行周期小于在軌道3上的運(yùn)行周期
D. 僅利用以上數(shù)據(jù),可以求出衛(wèi)星在軌道3上的動(dòng)能
【答案】BCD
【解析】第一宇宙速度是理論上的最大環(huán)繞速度,實(shí)際衛(wèi)星繞地球圓周運(yùn)動(dòng)的速度都小于這個(gè)值;在1圓軌道變軌到2橢圓軌道的過(guò)程中,需要加速,所以速率可能大于7.9km/s
10、,故A正確;衛(wèi)星在軌道2上從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中只有萬(wàn)有引力(或者說(shuō)重力)做功,所以速度變大,機(jī)械能不變,故B錯(cuò)誤;軌道3是遠(yuǎn)地軌道,所以由軌道2變?yōu)檐壍?需要在遠(yuǎn)地點(diǎn)點(diǎn)火加速做離心運(yùn)動(dòng),根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知,衛(wèi)星在軌道2上的運(yùn)行周期小于在軌道3上的運(yùn)行周期,故C錯(cuò)誤;不知道衛(wèi)星的質(zhì)量,所以不能求出在軌道3上的動(dòng)能,故D錯(cuò)誤。此題選擇錯(cuò)誤的選項(xiàng),故選BCD。
12.2017年12月6日3時(shí)44分,中國(guó)長(zhǎng)征二號(hào)丙火箭托舉遙感三十號(hào)03組衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空,衛(wèi)星進(jìn)人預(yù)定軌道,已知萬(wàn)有引力常量為G,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 中國(guó)長(zhǎng)征二號(hào)丙火箭的發(fā)射速度大
11、于或等于11.2 km/s
B. 如果已知遙感三十號(hào)03組衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度,就可以求地球的質(zhì)量
C. 遙感三十號(hào)03組衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期小于月球的公轉(zhuǎn)周期
D. 遙感三十號(hào)03組衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)其線速度小于第一宇宙速度
【答案】CD
【解析】A、第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度,第二宇宙速度又叫做脫離速度,中國(guó)長(zhǎng)征二號(hào)丙火箭的
13.月全食帶來(lái)的“紅月亮”亮相天空,引起人們對(duì)月球的關(guān)注,我國(guó)發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星在環(huán)月圓軌道繞行n圈所用時(shí)間為t,如圖所示,已知月球半徑為R,月球表面處重力加速度為,引力常量為G,試求:
(1)月球的質(zhì)量M;
(2)月球
12、的第一宇宙速度;
(3)“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星離月球表面高度h。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】試題分析:(1)月球表面處引力等于重力,得
(2)第一宇宙速度為近月衛(wèi)星運(yùn)行速度,由萬(wàn)有引力提供向心力,得
所以月球第一宇宙速度
(3)衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng),由萬(wàn)有引力提供向心力,得
衛(wèi)星周期,軌道半徑,解得
14.如圖所示是一種測(cè)量重力加速度的裝置。在某星球上,將真空長(zhǎng)直管沿豎直方向放置,管內(nèi)小球以初速度v0自O(shè)點(diǎn)豎直向上拋出,上升到最高點(diǎn)P,OP間的距離為h。已知引力常量為G,該星球的半徑為R,不考慮星球自轉(zhuǎn)的影響。求:
(1)該星球表面的重力加速度g;
(2)該星球的第一宇宙速度
13、v。
【答案】(1) (2)
15.某課外小組經(jīng)長(zhǎng)期觀測(cè),發(fā)現(xiàn)靠近某行星周圍有眾多衛(wèi)星,且相對(duì)均勻地分布于行星周圍,假設(shè)所有衛(wèi)星繞該行星的運(yùn)動(dòng)都是勻速圓周運(yùn)動(dòng),通過(guò)天文觀測(cè),測(cè)得離行星最近的一顆衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)半徑為R1,周期為T1,已知萬(wàn)有引力常量為G。求:
(1)行星的質(zhì)量;
(2)若行星的半徑為R,行星的第一宇宙速度大?。?
(3)研究某一個(gè)離行星很遠(yuǎn)的該行星衛(wèi)星時(shí),可以把該行星的其它衛(wèi)星與行星整體作為中心天體處理。現(xiàn)通過(guò)天文觀測(cè),發(fā)現(xiàn)離該行星很遠(yuǎn)處還有一顆衛(wèi)星,其運(yùn)動(dòng)半徑為R2,周期為T2,試估算靠近行星周圍眾多衛(wèi)星的總質(zhì)量。
【答案】(1)(2)(3)
有引力提供向心力得:
所以行星和其他衛(wèi)星的總質(zhì)量M總=
所以靠近該行星周圍的眾多衛(wèi)星的總質(zhì)量為:△M=
16.一顆距離地面高度等于地球半徑R0的圓形軌道地球衛(wèi)星,衛(wèi)星軌道平面與赤道平面重合,已知地球表面重力加速度為g.
(1)求出衛(wèi)星繞地心運(yùn)動(dòng)周期T;
(2)設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為T0,該衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,則在赤道上一點(diǎn)的人能連續(xù)接收到該衛(wèi)星發(fā)射的微波信號(hào)的時(shí)間是多少?如圖中赤道上的人在B1點(diǎn)時(shí)恰可收到在A1點(diǎn)的衛(wèi)星發(fā)射的微波信號(hào).
【答案】(1) (2)