高三物理（第01期）好題速遞分項解析匯編 專題06 萬有引力定律（含解析）

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專題06 萬有引力定律 一、選擇題 1.【貴州省貴陽市花溪清華中學2016屆高三第五次模擬考試理科綜合物理試題】“嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道到達月球附近，在距月球表面200km的p點進行第一次“剎車制動”后被月球俘獲，進入橢圓軌道 【答案】ACD 考點：人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應用 【名師點睛】本題考查衛(wèi)星變軌的相關(guān)知識及規(guī)律，易錯點在于計算合力時用萬有引力公式而不是向心力公式，計算加速度時就用牛頓第二定律而不是向心加速度公式。 2.【廣西柳州高級中學2016屆高三4月高考熱身模擬演練理科綜合物理試題】據(jù)報道，2016年2月18日嫦娥三號著陸器玉兔號成功自主“醒來”，嫦娥一號衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮兼總設(shè)計師葉培建院士介紹說，自2013年12月14日月面軟著陸以來，中國嫦娥三號月球探測器創(chuàng)造了全世界在月工作最長記錄。假如月球車在月球表面以初速度豎直上拋出一個小球，經(jīng)時間t后小球回到出發(fā)點，已知月球的半徑為R，引力常量為G，下列說法正確的是（ ） A、月球表面的重力加速度為 B、月球的質(zhì)量為 C、探測器在月球表面獲得的速度就可能離開月球表面圍繞月球做圓周運動 D、探測器在月球表面附近繞月球做勻速圓周運動的繞行周期為 【答案】C 考點：萬有引力定律及其應用、向心力 【名師點睛】根據(jù)豎直上拋求得月球表面的重力加速度，再根據(jù)重力與萬有引力相等和萬有引力提供衛(wèi)星圓周運動向心力分析求解是關(guān)鍵． 3.【廣東省佛山市第一中學2016屆高三第三次模擬考試】太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動，當?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學稱為“行星沖日”。已知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如下表所示，則下列結(jié)論正確的是 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 軌道半徑（AU） 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 A．海王星繞太陽運動的周期約為98.32年，相鄰兩次沖日的時間間隔為1.006年 B．土星繞太陽運動的周期約為29.28年，相鄰兩次沖日的時間間隔為5.04年 C．天王星繞太陽運動的周期約為52.82年，相鄰兩次沖日的時間間隔為3.01年 D．木星繞太陽運動的周期約為11.86年，相鄰兩次沖日的時間間隔為1.09年 【答案】D 【解析】 試題分析:由開普勒第三定律知：，解得：T火=1.84年、T木=11.86年、T土=29.28年、T海=164.32年；又由（）=，知D對。 考點: 開普勒第三定律、空間的追擊與相遇。 4.【河北省定州中學2017屆高三上學期開學考試物理試題】2015年12月10日，我國成功將中星1C衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定轉(zhuǎn)移軌道。如圖所示是某衛(wèi)星沿橢圓軌道也能地球運動的示意圖，已知地球半徑為R，地球表面重力加速度g，衛(wèi)星遠地點P距地心O的距離為3R，則（ ） A、衛(wèi)星在遠地點的速度小于 B、衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時的速度最小 C、衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時的加速度小于 D、衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時加速，衛(wèi)星有可能再次經(jīng)過遠地點 【答案】ABD 考點：人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應用 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握萬有引力提供向心力這一重要理論，并能靈活運用，以及知道變軌的原理，當萬有引力小于向心力，做離心運動，當萬有引力大于向心力，做近心運動． 5.【河北省定州中學2017屆高三上學期開學考試物理試題】（原創(chuàng)）如圖所示，ABCD為菱形的四個頂點，O為其中心，AC兩點各固定有一個質(zhì)量為M的球體，球心分別與AC兩點重合，將一個質(zhì)量為m的小球從B點由靜止釋放，只考慮M對m的引力作用，以下說法正確的有（ ） A．m將在BD之間往復運動 B．從B到O的過程當中，做勻加速運動 C．從B到O的過程當中，左側(cè)的M對m的引力越來越小 D．m在整個運動過程中有三個位置所受合力的功率為零 【答案】AD 考點：萬有引力定律，功能關(guān)系，瞬時功率，牛頓第二定律。 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵會根據(jù)物體的受力分析物體的運動規(guī)律，知道加速度的方向與合力的方向相同，當加速度方向與速度方向相同，做加速運動，當加速度方向與速度方向相反，做減速運動．知道在求解功率時，F(xiàn)和v任何一個為零，功率等于零． 6.【河北定州中學2016-2017學年第一學期高三物理周練試題（一）】2015年12月10日，我國成功將中星1C衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定轉(zhuǎn)移軌道。如圖所示是某衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運動的示意圖，已知地球半徑為R，地球表面重力加速度g，衛(wèi)星遠地點P距地心O的距離為3R，則（ ） A、衛(wèi)星在遠地點的速度小于 B、衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時的速度最小 C、衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時的加速度小于 D、衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時加速，衛(wèi)星有可能再次經(jīng)過遠地點 【答案】ABD 考點：人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應用 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握萬有引力提供向心力這一重要理論，并能靈活運用，以及知道變軌的原理，當萬有引力小于向心力，做離心運動，當萬有引力大于向心力，做近心運動． 7.【河北定州中學2016-2017學年第一學期高四物理周練試題（一）】隨著世界航空事業(yè)的發(fā)展，深太空探測已逐漸成為各國關(guān)注的熱點．假設(shè)深太空中有一顆外星球，質(zhì)量是地球質(zhì)量的2倍，半徑是地球半徑的，則下列判斷正確的是 A．該外星球的同步衛(wèi)星周期一定小于地球同步衛(wèi)星周期 B．某物體在該外星球表面上所受重力是在地球表面上所受重力的4倍 C．該外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的2倍 D．繞該外星球的人造衛(wèi)星和以相同軌道半徑繞地球的人造衛(wèi)星運行速度相同 【答案】C 考點：人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應用 【名師點睛】了解第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，也是最大的圓周運動的環(huán)繞速度；要比較一個物理量大小，我們可以把這個物理量先表示出來，在進行比較。 8.【黑龍江省牡丹江市第一中學2017屆高三上學期開學摸底考試物理試題】某衛(wèi)星發(fā)射中心在發(fā)射衛(wèi)星時，首先將該衛(wèi)星發(fā)射到低空軌道1，待測試正常后通過點火加速使其進入高空軌道2，已知衛(wèi)星在上述兩軌道運行時均做勻速圓周運動，假設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量不變，在兩軌道上穩(wěn)定運行時的動能之比為。如果衛(wèi)星在兩軌道的向心加速度分別用、表示，角速度分別用、表示，周期分別用、表示，軌道半徑分別用、表示。則下列比例式正確的是（ ） A．：=4∶1 B．：=2∶1 C．：=1∶8 D．：=1∶2 【答案】C 【解析】在兩軌道上穩(wěn)定運行時的動能之比為，則根據(jù)可得，根據(jù)公式可得，所以軌道1和軌道2的半徑之比為，根據(jù)公式可得，故：=16∶1，根據(jù)公式可得可得：=8∶1，根據(jù)公式可得：=1∶8，故C正確； 考點：考查了萬有引力定律的應用 【名師點睛】在萬有引力這一塊，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做題的時候，首先明確過程中的向心力，然后弄清楚各個物理量表示的含義，最后選擇合適的公式分析解題，另外這一塊的計算量一是非常大的，所以需要細心計算 9.【湖北省襄陽四中2017屆高三八月第一周周考理科綜合物理試題】假設(shè)若干年后，由于地球的變化，地球半徑變小，但地球質(zhì)量不變，地球的自轉(zhuǎn)周期不變，則相對于現(xiàn)在 A．地球表面的重力加速度變大 B．發(fā)射一顆衛(wèi)星需要的最小發(fā)射速度變大 C．地球同步衛(wèi)星距離地球表面的高度變大 D．地球同步衛(wèi)星繞地球做圓周運動的線速度變大 【答案】ABC 【解析】 考點：本題考查萬有引力定律及其應用，意在考查考生的理解、推理能力。 【名師點睛】地球表面物體的重力在不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響時，就等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，由此可得，可知不同高度出的g值關(guān)系；同步衛(wèi)星的特點是在赤道所在平面，周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，應用的模型是同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動。 10.【陜西省西安中學2016屆高三第一次仿真考試理科綜合試題】2015年12月10日，我國成功將中星1C衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定轉(zhuǎn)移軌道。如圖所示是某衛(wèi)星沿橢圓軌道也能地球運動的示意圖，已知地球半徑為R，地球表面重力加速度g，衛(wèi)星遠地點P距地心O的距離為3R，則（ ） A、衛(wèi)星在遠地點的速度小于 B、衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時的速度最小 C、衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時的加速度小于 D、衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時加速，衛(wèi)星有可能再次經(jīng)過遠地點 【答案】ABD 考點：人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應用 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握萬有引力提供向心力這一重要理論，并能靈活運用，以及知道變軌的原理，當萬有引力小于向心力，做離心運動，當萬有引力大于向心力，做近心運動． 11.【廣西南寧二中、柳州高中、玉林高中2017屆高三8月聯(lián)考理科綜合】一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,假如該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運動,動能增大為原來的4倍,不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化,則變軌前后衛(wèi)星的（ ） A．向心加速度大小之比為1∶4 B．軌道半徑之比為4∶1 C．周期之比為4∶1 D．角速度大小之比為1∶2 【答案】B 【解析】衛(wèi)星圓周運動的向心力由萬有引力提供可得可得，可知當衛(wèi)星動能增大為原來的4倍，時速度增加為原來的2倍，其軌道半徑減小為原來的，則變軌前后衛(wèi)星的軌道半徑之比為4∶1，B正確；根據(jù)，可知可知向心加速度大小之比為1∶16，選項A錯誤； 據(jù)萬有引力提供圓周運動向心力有，可得衛(wèi)星周期，可知當軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?，衛(wèi)星的周期變?yōu)樵瓉淼?，周期之比?∶1，選項C錯誤；據(jù)可知，角速度大小之比為1∶8，選項D錯誤；故選B. 考點：萬有引力定律的應用 【名師點睛】衛(wèi)星圓周運動的向心力由萬有引力提供，能根據(jù)線速度的變化確定軌道半徑的變化，再由軌道半徑的變化分析其它描述圓周運動物理量的變化是正確解題的關(guān)鍵。 12.【湖北省襄陽市第五中學2017屆高三上學期開學考試（8月）物理試題】國務(wù)院批復，自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”。1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號，目前仍然在橢圓軌道上運行，其軌道近地點高度約為440 km，遠地點高度約為2060 km；1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星運行在赤道上空35786 km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號在遠地點的加速度為a1，東方紅二號的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3，則a1、a2、a3的大小關(guān)系為( ) A．a(chǎn)2＞a1＞a3 B．a(chǎn)3＞a2＞a1 C．a(chǎn)3＞a1＞a2 D．a(chǎn)1＞a2＞a3 【答案】D 考點：萬有引力定律 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握萬有引力定律的兩個重要理論：1、萬有引力等于重力，2、萬有引力提供向心力，并能靈活運用．還要知道同步衛(wèi)星的運行周期和地球自轉(zhuǎn)周期相等。 13.【河南省鶴壁市高級中學2017屆高三上學期第一次周練物理試題】經(jīng)國際小行星命名委員會命名的“神舟星”和“楊利偉星”的軌道均處在火星和木星軌道之間．已知“神舟星”平均每天繞太陽運行174萬公里，“楊利偉星”平均每天繞太陽運行145萬公里．假設(shè)兩行星均繞太陽做勻速圓周運動，則兩星相比較（ ） A．“神舟星”的軌道半徑大 B．“神舟星”的公轉(zhuǎn)周期大 C．“神舟星”的加速度大 D．“神舟星”受到的向心力大 【答案】C 【解析】從題中可知神舟星的線速度大，根據(jù)公式解得，軌道半徑越大，線速度越小，所以神舟星的軌道半徑小，A錯誤；根據(jù)公式可得，軌道半徑越小，公轉(zhuǎn)周期越小，故神舟星”的公轉(zhuǎn)周期較小，B錯誤；根據(jù)公式可得，軌道半徑越小，向心加速度越大，故神舟星的加速度大，C正確；根據(jù)公式，由于不知道兩顆星的質(zhì)量關(guān)系，所以無法判斷向心力大小，D錯誤； 考點：考查了萬有引力定律的應用 【名師點睛】在萬有引力這一塊，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做題的時候，首先明確過程中的向心力，然后弄清楚各個物理量表示的含義，最后選擇合適的公式分析解題，另外這一塊的計算量一是非常大的，所以需要細心計算 14.【湖南省石門縣第一中學2017屆高三8月單元檢測物理試題】太陽系中某行星運行的軌道半徑為R0，周期為T0，單天文學家在長期觀測中發(fā)現(xiàn)，其實際運行的軌道總是存在一些偏離，且周期性地每隔t0時間發(fā)生一次最大的偏離（行星仍然近似做勻速圓周運動）．天文學家認為形成這種現(xiàn)象的原因可能是該行星外側(cè)還存在著一顆未知行星．假設(shè)兩行星的運行軌道在同一平面內(nèi)，且繞行方向相同，則這顆未知行星運行軌道的半徑R和周期T是（認為未知行星近似做勻速圓周運動）（　?。? A． B． C． D． 【答案】C 考點：開普勒第三定律 【名師點睛】本題考查了萬有引力定律的運用，掌握萬有引力提供向心力這一理論，并能靈活運用，知道A、B相距最近時，B對A的影響最大，且每隔t0時間相距最近. 15.【湖南省長沙市長郡中學2017屆高三入學考試理科綜合物理試題】如圖所示，A、B為地球的兩個軌道共面的人造衛(wèi)星，運行方向相同，A為地球同步衛(wèi)星，A、B衛(wèi)星的軌道半徑的比值為k，地球自轉(zhuǎn)周期為，某時刻A、B兩衛(wèi)星距離達到最近，從該時刻起到A、B間距離最遠所經(jīng)歷的最短時間為 A、 B、 C、 D、 【答案】C 考點：考查了開普勒運動定律， 【名師點睛】星A、B繞地球做勻速圓周運動，由開普勒第三定律得出半徑與周期的關(guān)系，當衛(wèi)星B轉(zhuǎn)過的角度與衛(wèi)星A轉(zhuǎn)過的角度之差等于π時，衛(wèi)星相距最遠，注意只有圍繞同一個中心天體運動才可以使用開普勒第三定律，難度不大，屬于基礎(chǔ)題． 16.【內(nèi)蒙古杭錦后旗奮斗中學2017屆高三上學期入學摸底考試理科綜合】將火星和地球繞太陽的運動近似看成是同一平面內(nèi)的同方向繞行的勻速圓周運動，已知火星的軌道半徑r1=2.31011m，地球的軌道半徑為r2=1.51011m，根據(jù)你所掌握的物理和天文知識，估算出火星與地球相鄰兩次距離最小的時間間隔約為 A．1年 B．2年 C．3年 D．4年 【答案】B 【解析】根據(jù)開普勒第三定律（行星繞太陽做圓周運動，萬有引力提供向心力，）可知，行星的運行軌道半徑越大，公轉(zhuǎn)周期越長。設(shè)星與地球相鄰兩次距離最小的時間間隔為t，則t時間內(nèi)地球完成n個周期，火星完成n-1個周期，即，又，可得年，故B正確，A、C、D錯誤。 考點：開普勒第三定律，萬有引力定律的應用 17.【湖南省長沙市長郡中學2017屆高三上學期第一次周測物理試題】我國最新研制的“長征六號”運載火箭與2015年9月20日發(fā)射，成功將20顆微小人造衛(wèi)星送入預定軌道，締造了我國“一箭多星”的發(fā)射記錄；已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，假設(shè)某顆質(zhì)量為m的衛(wèi)星運行在軌道半徑為地球半徑n倍的圓形軌道上，則（） A．該衛(wèi)星運行時的向心力大小為 B．該衛(wèi)星運行時的向心加速度大小是地球表面重力加速度大小的1/ n C．該衛(wèi)星的運行速度大小為 D．該衛(wèi)星的運行速度大小是第一宇宙速度大小的 【答案】D 考點：萬有引力定律的而應用 【名師點睛】本題以我國“一箭多星的新紀錄”為背景，考查了人造衛(wèi)星的相關(guān)知識，關(guān)鍵是明確衛(wèi)星的動力學原理，根據(jù)牛頓第二定律列式分析，不難． 18.【江蘇省徐州市沛縣中學2017屆高三上學期第一次質(zhì)量檢測物理試題】“嫦娥二號”探月衛(wèi)星于2010年10月1日成功發(fā)射，目前正在月球上方100km的圓形軌道上運行。已知“嫦娥二號”衛(wèi)星的運行周期、月球半徑、月球表面重力加速度、萬有引力恒量G。根據(jù)以上信息可求出 A．衛(wèi)星所在處的加速度 B．月球的平均密度 C．衛(wèi)星線速度大小 D．衛(wèi)星所需向心力 【答案】ABC 考點：萬有引力定律的應用 19.【廣東省湛江一中等“四?！?017屆高三上學期第一次聯(lián)考物理試題】據(jù)報道，2016年2月18日嫦娥三號著陸器玉兔號成功自主“醒來”，嫦娥一號衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮兼總設(shè)計師葉培建院士介紹說，自2013年12月14日月面軟著陸以來，中國嫦娥三號月球探測器創(chuàng)造了全世界在月工作最長記錄。假如月球車在月球表面以初速度豎直上拋出一個小球，經(jīng)時間t后小球回到出發(fā)點，已知月球的半徑為R，引力常量為G，下列說法正確的是（ ） A、月球表面的重力加速度為 B、月球的質(zhì)量為 C、探測器在月球表面獲得的速度就可能離開月球表面圍繞月球做圓周運動 D、探測器在月球表面附近繞月球做勻速圓周運動的繞行周期為 【答案】CD 【解析】根據(jù)豎直上拋運動規(guī)律△v=gt可知，月球表面的重力加速度，故A錯誤；在月球表面重力與萬有引力相等有，可得月球質(zhì)量，故B錯誤；據(jù)萬有引力提供圓周運動向心力可知，衛(wèi)星的最大運行速度，故C正確；繞月球表面勻速飛行的衛(wèi)星的周期，故D正確；故選CD. 考點：萬有引力定律的應用 20.【重慶市南開中學2017屆高三7月月考理綜物理試題】在力學理論建立的過程中，有許多偉大的科學家做出了貢獻．關(guān)于科學家和他們的貢獻，下列說法正確的是 A．笛卡爾對牛頓第一定律的建立作出了貢獻 B．開普勒通過實驗測出了萬有引力常量 C．伽利略發(fā)現(xiàn)了行星運動的規(guī)律 D．牛頓最早指出力不是維持物體運動的原因 【答案】A 【解析】 考點：物理學史． 【名師點睛】物理學史也是考試內(nèi)容之一，要加強記憶，不能混淆． 21.【重慶市南開中學2017屆高三7月月考理綜物理試題】很多同學在剛學原子結(jié)構(gòu)的時候，都曾把電子繞原子核的運轉(zhuǎn)與各大行星繞太陽的運轉(zhuǎn)進行過類比．若將原子核視為“中心天體恒星”，將繞其轉(zhuǎn)動的各電子視為“行星”，各“行星”只受“恒星”真空中點電荷庫侖力作用()而繞其旋轉(zhuǎn)，且滿足經(jīng)典力學規(guī)律．則在該“星系”中 A．該“星系”中各行星運行不滿足 B．雖然每個“行星”質(zhì)量電量均相同，但軌道半徑越大的“行星”運行線速度越小 C．因為每個“行星”質(zhì)量電量均相同，故不同軌道半徑的“行星”運行線速度大小相同 D．若鐵原子“星系”中某“行星”軌道半徑與銅原子“星系”中某“行星”軌道半徑相同,則兩“行星”運行周期相同 【答案】B 【解析】 試題分析: A、各“行星”只受“恒星”真空中點電荷庫侖力作用（）而繞其旋轉(zhuǎn)，，所以該“星系”中各行星運行滿足，故A錯誤。B、C、，，所以軌道半徑越大的“行星”運行線速度越小，故B正確，C錯誤。D、，，若鐵原子“星系”中某“行星”軌道半徑與銅原子“星系”中某“行星”軌道半徑相同，鐵原子“星系”與銅原子“星系”電量不同，所以兩“行星”運行周期不同，故D錯誤。故選B． 考點：人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應用． 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵能夠熟練運用牛頓第二定律以萬有引力定律，當電子繞原子核運動可以類比于衛(wèi)星繞中心天體． 22.【廣東省茂名市信宜中學2017屆高三8月月考理綜物理試題】2014年11月1日早上6時42分，被譽為“嫦娥5號”的“探路尖兵”載人飛行試驗返回器在內(nèi)蒙古四子王旗預定區(qū)域順利著陸，標志著我國已全面突破和掌握航天器以接近第二宇宙速度的高速載人返回關(guān)鍵技術(shù)，為“嫦娥5號”任務(wù)順利實施和探月工程持續(xù)推進奠定了堅實基礎(chǔ)．已知人造航天器在月球表面上空繞月球做勻速圓周運動，經(jīng)過時間t(t小于航天器的繞行周期)，航天器運動的弧長為s，航天器與月球的中心連線掃過角度為θ，引力常量為G，則 () A．航天器的軌道半徑為q B．航天器的環(huán)繞周期為 C．月球的質(zhì)量為 D．月球的密度為 【答案】BC 考點：萬有引力定律的應用