2020屆高三物理練習(xí) 萬有引力與航天 新人教版

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1、第四章 第4單元 萬有引力與航天 [課時(shí)作業(yè)] 命 題 設(shè) 計(jì) 難度　 目標(biāo)　 題號　　　　　　　　　　 較易 中等 稍難 單 一 目 標(biāo) 萬有引力定律及應(yīng)用 1、2、3、5、6 綜合 目標(biāo) 運(yùn)用萬有引力定律 處理問題 7 8、9、10 11、12 一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的) 1．前些年有些科學(xué)家推測，太陽系的第十顆行星有可能就在地球的軌道上．從地球上看，它永遠(yuǎn)在太陽的背面，人類一直未能發(fā)現(xiàn)它，可以說是地球的“隱居”著的“孿生兄弟”．由以上信息

2、我們可以推知 (　　) A．這顆行星的公轉(zhuǎn)周期與地球相等 B．這顆行星的自轉(zhuǎn)周期與地球相等 C．這顆行星的體積等于地球的體積 D．這顆行星的密度等于地球的密度 解析：太陽系的第十顆行星相對地球而言總在太陽的背面，說明地球、太陽和第十顆行 星總在一條直線上，那么兩者的公轉(zhuǎn)周期相同，A項(xiàng)對．沒有信息反映行星的自轉(zhuǎn)周期、 體積和密度是否和地球相同，由題中信息可知B、C、D選項(xiàng)都不能推出． 答案：A 2．(2020·廣東高考)宇宙飛船在半徑為R1的軌道上運(yùn)行，變軌后的半徑為R2，R1＞R2，宇宙飛船繞地球做勻

3、速圓周運(yùn)動(dòng)，則變軌后宇宙飛船的 (　　) A．線速度變小 B．角速度變小 C．周期變大 D．向心加速度變大 解析：根據(jù)G＝m＝mω2r＝m＝ma向得v＝ ，可知變軌后飛船的線速 度變大，A錯(cuò)；角速度變大，B錯(cuò)；周期變小，C錯(cuò)；向心加速度變大；D正確． 答案：D 3．(2020·汕頭模擬)有一宇宙飛船到了某行星上(該行星沒有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))，以速度v接近行星赤道表面勻速飛行，測出運(yùn)動(dòng)的周期為T，已知引力常量為G，則可得 (　　) A．該行星的半徑為 B．該行星的平均密度為 C．無法測出該行

4、星的質(zhì)量 D．該行星表面的重力加速度為 解析：由T＝可得：R＝，A錯(cuò)誤；由＝m可得：M＝，C錯(cuò)誤；由M＝πR3·ρ，得：ρ＝，B正確；由＝mg，得：g＝，D錯(cuò)誤． 答案：B 4．據(jù)報(bào)道，美國和俄羅斯的兩顆衛(wèi)星于2020年2月1日在太空相撞，相撞地點(diǎn)位于西伯利亞上空500英里(約805公里)．相撞衛(wèi)星的碎片形成太空垃圾，并在衛(wèi)星軌道附近繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，國際空間站的軌道在相撞事故地點(diǎn)下方270英里(434公里)．若把兩顆衛(wèi)星和國際空間站的軌道都看做圓形軌道，上述報(bào)道的事故中以下說法正確的是 (　　) A．這兩顆相撞衛(wèi)星在同一軌道上 B．這兩顆相撞衛(wèi)星的周期、向心加速度大小一定相等

5、C．兩相撞衛(wèi)星的運(yùn)行速度均大于國際空間站的速度 D．兩相撞衛(wèi)星的運(yùn)行周期均小于國際空間站的運(yùn)行周期 解析：兩衛(wèi)星相撞，則必在空間同一位置，則r相同，但所在軌道平面不一定相同，A錯(cuò)誤；由于兩衛(wèi)星運(yùn)行是圓形軌道，根據(jù)T＝和a＝可知，兩相撞衛(wèi)星運(yùn)行的周期T和加速度a相同，B項(xiàng)正確；r越大，T越大，所以兩衛(wèi)星運(yùn)行周期均大于國際空間站的運(yùn)行周期，周期越大，運(yùn)行速率越小，所以C、D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：B 5．火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和，地球表面的重力加速度為g，則火星表面的重力加速度約為 (

6、 　　) A．0.2g B．0.4g C．2.5g D．5g 解析：由萬有引力公式，在地球表面有G＝mg ① 在火星表面有G＝mg火 ② 由①②得g火＝·g＝0.4g，故B正確． 答案：B 6．(2020·福建高考)“嫦娥一號”月球探測器在環(huán)繞月球運(yùn)行過程中，設(shè)探測器運(yùn)行的軌道 半徑為r，運(yùn)行速率為v，當(dāng)探測器在飛越月球上一些環(huán)形山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時(shí)(　

7、　) A．r、v 都將略為減小 B．r、v都將保持不變 C．r將略為減小，v將略為增大 D．r將略為增大，v將略為減小 解析：當(dāng)探測器在飛越月球上一些環(huán)形山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時(shí)，受到的萬有引力即向 心力會(huì)變大，故探測器的軌道半徑會(huì)減小，由v＝ 得出運(yùn)行速率v將增大，故 選C. 答案：C 7. (2020·六安模擬)2020年10月1日建國60周年的國慶閱兵場上，呈現(xiàn)在世人面前的導(dǎo)彈裝備全部為首次亮相的新型號主戰(zhàn)武器，有5種新型號導(dǎo)彈，共計(jì)108枚．與此前兩次國慶閱兵展示相比，身材小了，威力強(qiáng)了，精度高了．其中新型中遠(yuǎn)程地地導(dǎo)彈，打擊效能多樣，已成為信息化條件下局部戰(zhàn)爭的“拳頭

8、”．如圖1所示，從地面上A點(diǎn)發(fā)射一枚中遠(yuǎn)程地地導(dǎo)彈，在引力作用下沿ACB橢圓軌道飛行擊中地面目標(biāo)B，C為軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)，距地面高度為h.已知地 球半徑為R，地球質(zhì)量為m地，引力常量為G，不計(jì)空氣阻力．下列結(jié)論中正確 圖 1 的是 (　　) A．導(dǎo)彈在運(yùn)動(dòng)過程中只受重力作用，做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) B．導(dǎo)彈在C點(diǎn)的加速度等于 C．地球球心為導(dǎo)彈橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn) D．導(dǎo)彈離開A點(diǎn)時(shí)的速度大于第一宇宙速度 解析：導(dǎo)彈在運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過不同的位置所受到的萬有引力不

9、等，加速度時(shí)刻改變，A錯(cuò)；由萬有引力定律及牛頓第二定律可知，B錯(cuò)；由開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律知C正確；如果導(dǎo)彈離開A點(diǎn)時(shí)的速度大于第一宇宙速度，導(dǎo)彈將環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)成為一顆人造地球衛(wèi)星，D錯(cuò)． 答案：C 8．某星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的9倍，半徑約為地球半徑的一半，若從地球表面高h(yuǎn)處平拋一物體，射程為60 m，則在該星球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)為 ( 　　) A．10 m B．15 m C．90 m

10、 D．360 m 解析：由平拋運(yùn)動(dòng)公式可知，射程x＝v0t＝v0， 即v0、h相同的條件下x∝， 又由g＝，可得＝()2＝×()2＝， 所以＝＝，x星＝10 m，選項(xiàng)A正確． 答案：A 9．2020年8月25日韓國用運(yùn)載火箭“羅老號”將一顆近地科學(xué)技術(shù)衛(wèi)星送入太空，衛(wèi)星未能進(jìn)入預(yù)定軌道已墜毀；我國于2020年8月31日發(fā)射的“帕拉帕—D”同步衛(wèi)星，于2020年9月1日在近地點(diǎn)進(jìn)行了成功變軌，則關(guān)于兩衛(wèi)星的說法不正確的是 (　　) A．“帕拉帕—D”近地點(diǎn)變軌前后，其軌道半長軸的三次方與周期的二次方比值不變 B．兩衛(wèi)星的設(shè)計(jì)軌道半長軸的三次方與設(shè)計(jì)周期二次方比值相同 C

11、．韓衛(wèi)星墜毀過程中，衛(wèi)星所受萬有引力大于其做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力 D．“帕拉帕—D”近地點(diǎn)變軌前后，萬有引力對衛(wèi)星做負(fù)功，衛(wèi)星機(jī)械能不變 解析：由開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律易知A、B正確；韓衛(wèi)星在墜毀過程中，衛(wèi)星做向心運(yùn)動(dòng)，則衛(wèi)星所受萬有引力大于其做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力，C正確；“帕拉帕—D”近地點(diǎn)變軌過程中，萬有引力對衛(wèi)星做負(fù)功，機(jī)械能增加，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：D 10．(2020·山東高考)2020年9月25日至28日，我國成功實(shí)施了“神舟”七號載人航天飛行并實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙．飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn)343千米處點(diǎn)火加速，由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運(yùn)行周

12、期約為90分鐘．下列判斷正確的是 (　　) A．飛船變軌前后的機(jī)械能相等 B．飛船在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都處于失重狀態(tài) C．飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的角速度小于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度 D．飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)的加速度大于變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的加速度 解析：飛船點(diǎn)火變軌，前后的機(jī)械能不守恒，所以A不正確；飛船在圓軌道上時(shí)萬有引 力來提供向心力，航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)，B正確；飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期90分鐘小于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期24小時(shí)，根據(jù)T＝可知，飛船在此圓軌道

13、上運(yùn)動(dòng)的角速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度，C錯(cuò)誤；飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)只有萬有引力來提供加速度，變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)也是只有萬有引力來提供加速度，所以相等，D不正確． 答案：BC 二、計(jì)算題(本題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 二、非選擇題(本大題共2個(gè)小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 11.(15分)(2020·蘭州模擬)蕩秋千是大家喜愛的一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng).隨著科技迅速發(fā)展，將來的某一天，同學(xué)們也會(huì)在其他星球上享受蕩秋千的樂趣.假設(shè)你當(dāng)時(shí)所在星球的質(zhì)量為M，半徑為R，可

14、將人視為質(zhì)點(diǎn)，秋千質(zhì)量不計(jì)、擺長不變、擺角小于90°，引力常量為G.那么： (1)該星球表面附近時(shí)重力加速度g星等于多少？ (2)若經(jīng)過最低位置的速度為v0，你能上升的最大高度是多少？ 解析：(1)設(shè)人的質(zhì)量為m，在星球表面附近時(shí)重力等于萬有引力，有 mg星＝G① 解得g星＝.② (2)設(shè)人能上升的最大高度為h，由功能關(guān)系得 mg星h＝mv02③ 解得h＝.④ 答案：(1)　(2) 12．(15分)(2020·寧夏高考)天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆恒星稱為雙星．雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍．利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運(yùn)動(dòng)特征可推算出它們的總質(zhì)量．已知某雙星系

15、統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量．(引力常量為G) 解析：設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為m1、m2，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為r1、r2，角速度分別 是ω1、ω2.根據(jù)題意有 ω1＝ω2 ① r1＋r2＝r ② 根據(jù)萬

16、有引力定律和牛頓第二定律，有 G＝m1ω12r1 ③ G＝m2ω22r2 ④ 聯(lián)立以上各式解得r1＝ ⑤ 根據(jù)角速度與周期的關(guān)系知ω1＝ω2＝ ⑥ 聯(lián)立③⑤⑥式解得m1＋m2＝. 答案：