高考物理一輪44萬有引力與航天課時提升作業(yè)新人教版必修2

PAGE4-2014屆高考物理一輪課時提升作業(yè)：必修2.4.4萬有引力與航天(40分鐘100分)選擇題(本大題共16小題，1～12每小題6分，13～16每小題7分，共100分。每小題至少一個答案正確)1.(2012·安徽高考)我國發(fā)射的“天宮一號”和“神舟八號”在對接前，“天宮一號”的運行軌道高度為350km,“神舟八號”的運行軌道高度為343km。它們的運行軌道均視為圓周，則()A.“天宮一號”比“神舟八號”速度大B.“天宮一號”比“神舟八號”周期長C.“天宮一號”比“神舟八號”角速度大D.“天宮一號”比“神舟八號”加速度大2.近年來，人類發(fā)射的多枚火星探測器已經相繼在火星上著陸，正在進行著激動人心的科學探究，為我們將來登上火星、開發(fā)和利用火星打下堅實的基礎。如果火星探測器環(huán)繞火星做“近地”勻速圓周運動，并測得該運動的周期為T，若火星的平均密度為ρ。下列關系式中正確的是()A.ρ∝T B.ρ∝C.ρ∝T2 D.ρ∝3.(2013·寧波模擬)1798年，英國物理學家卡文迪許測出萬有引力常量G，因此卡文迪許被人們稱為能稱出地球質量的人。若已知萬有引力常量G，地球表面處的重力加速度g，地球半徑R，地球上一個晝夜的時間T1(地球自轉周期)，一年的時間T2(地球公轉的周期)，地球中心到月球中心的距離L1，地球中心到太陽中心的距離L2。你能計算出()A.地球的質量m地=B.太陽的質量m太=C.月球的質量m月=D.可求月球、地球及太陽的密度4.(2012·新課標全國卷)假設地球是一半徑為R、質量分布均勻的球體。一礦井深度為d。已知質量分布均勻的球殼對殼內物體的引力為零。礦井底部和地面處的重力加速度大小之比為()A.1- B.1+ C. D.5.(2013·德州模擬)假設地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，則下列有關地球同步衛(wèi)星的敘述正確的是()A.運行速度是第一宇宙速度的倍B.運行速度是第一宇宙速度的倍C.向心加速度是地球赤道上物體隨地球自轉的向心加速度的n倍D.向心加速度是地球赤道上物體隨地球自轉的向心加速度的倍6.“北斗”衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)由5顆靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成(如圖所示)，30顆非靜止軌道衛(wèi)星中有27顆是中軌道衛(wèi)星，中軌道衛(wèi)星平均分布在傾角為55°的三個平面上，軌道高度約為21500km，靜止軌道衛(wèi)星的高度約為36000km。已知地球半徑為6400km，≈0.53，下列說法中正確的是()C.向心加速度之比約為D.向心加速度之比約為12.宇宙中兩個星球可以組成雙星，它們只在相互間的萬有引力作用下，繞球心連線的某點做周期相同的勻速圓周運動。根據宇宙大爆炸理論，雙星間的距離在不斷緩慢增加，設雙星仍做勻速圓周運動，則下列說法錯誤的是()A.雙星相互間的萬有引力減小B.雙星做圓周運動的角速度增大C.雙星做圓周運動的周期增大D.雙星做圓周運動的半徑增大13.地球同步衛(wèi)星離地心距離為r，運行速度為v1，加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉的加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則以下正確的是()A. B.C. D.14.(2012·江蘇高考)2011年8月，“嫦娥二號”成功進入了環(huán)繞“日地拉格朗日點”的軌道，我國成為世界上第三個造訪該點的國家。如圖所示，該拉格朗日點位于太陽和地球連線的延長線上，一飛行器處于該點，在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運動，則此飛行器的()A.線速度大于地球的線速度B.向心加速度大于地球的向心加速度C.向心力僅由太陽的引力提供D.向心力僅由地球的引力提供15.(2013·昆明模擬)“嫦娥一號”探月衛(wèi)星繞地運行一段時間后，離開地球飛向月球。如圖所示是繞地飛行的三條軌道，軌道1是近地圓形軌道，2和3是變軌后的橢圓軌道。A點是2軌道的近地點，B點是2軌道的遠地點，衛(wèi)星在軌道1的運行速率為7.7kmA.衛(wèi)星在2軌道經過A點時的速率一定大于7.7km/sB.衛(wèi)星在2軌道經過B點時的速率一定小于7.7km/sC.衛(wèi)星在3軌道所具有的機械能小于在2軌道所具有的機械能D.衛(wèi)星在3軌道所具有的最大速率小于在2軌道所具有的最大速率16.(能力挑戰(zhàn)題)2011年12月，美國宇航局宣布，通過開普勒太空望遠鏡的觀察證實了太陽系外第一顆類似地球的、適合居住的行星“開普勒-22b(Kepler-22b)”。該行星距離地球約600光年，體積是地球的2.4倍，質量約是地球的18.5倍。它像地球繞太陽運行一樣每290天環(huán)繞恒星運行一周。由于恒星風的影響，該行星的大氣不斷被吸引到恒星上。據估計，這顆行星每秒丟失至少10000t物質。已知地球半徑為6400km,地球表面的重力加速度為9.8m/s2，引力常量G為6.67×10-11N·m2/kg2，則由上述信息()A.可估算該恒星密度B.可估算該行星密度C.可判斷恒星對行星的萬有引力增大D.可判斷該行星繞恒星運行周期大小不變答案解析1.【解析】選B。由得v=，ω=，T=，由于r天>r神，所以v天<v神，ω天<ω神，T天>T神，a天<a神；故正確選項為B?！咀兪絺溥x】關于人造地球衛(wèi)星的運行速度和發(fā)射速度，以下說法中正確的是()A.低軌道衛(wèi)星的運行速度大，發(fā)射速度也大B.低軌道衛(wèi)星的運行速度大，但發(fā)射速度小C.高軌道衛(wèi)星的運行速度小，發(fā)射速度也小D.高軌道衛(wèi)星的運行速度小，但發(fā)射速度大【解析】選B、Ｄ。對于人造地球衛(wèi)星，其做勻速圓周運動的線速度由得，可看出其隨著半徑的增大而減小。將衛(wèi)星發(fā)射到更遠的軌道上，所需要的發(fā)射速度就越大,故選項B、D正確。2.【解析】選D。由及M=ρ·πR3可知ρ∝，選項D正確。3.【解析】選A、B。由解得地球的質量m地=，選項A正確；根據地球繞太陽運動的萬有引力等于向心力可得出太陽的質量m太=，選項B正確；不能求出月球的質量和月球、太陽的密度，選項C、D錯誤。4.【解析】選A。根據萬有引力與重力相等可得，在地面處有：在礦井底部有：，所以。故選項A正確。5.【解析】選B、C。設地球半徑為R，則同步衛(wèi)星的軌道半徑為nR，由得，故同步衛(wèi)星的運行速度,選項A錯誤，B正確；同步衛(wèi)星與地球自轉的角速度相同，由an=ω2r得，,選項C正確，D錯誤。6.【解析】選B。質量不同的靜止軌道衛(wèi)星的高度相同，選項A錯誤；由萬有引力定律和牛頓第二定律可知，靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度小于中軌道衛(wèi)星的向心加速度，選項B正確；由開普勒第三定律，中軌道衛(wèi)星的周期為×24h=0.53×24h=12.72h，選項C錯誤；中軌道衛(wèi)星的線速度小于7.9km/s，選項D錯誤。7.【解析】選A、C、D。由得v=，故衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的運動速度比月球的第一宇宙速度小，選項A正確；衛(wèi)星在軌道Ⅰ上經過P點時做離心運動，其速度比在軌道Ⅲ上經過P點時大，選項B錯誤；由開普勒定律可知為定值，故衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運動的周期比在軌道Ⅰ上短，選項C正確；衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的機械能比在軌道Ⅱ上大，選項D正確。8.【解析】選A、B、C。月亮繞地心做勻速圓周運動的周期大于同步衛(wèi)星繞地心做勻速圓周運動的周期，由ω=可知ω衛(wèi)星>ω月，選項B正確；由得T=，故r衛(wèi)星<r月，選項D錯誤；由得v=，故v衛(wèi)星>v月，選項A正確；由=ma得a=可知a衛(wèi)星>a月，選項C正確。9.【解析】選D。地球表面質量為m′的物體受到的萬有引力等于重力，即=m′g，對地球繞太陽做勻速圓周運動有，解得，選項D正確。10.【解析】選D?！疤鞂m一號”飛行器和同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供，由牛頓第二定律得，解得r=，由于“天宮一號”繞地球做勻速圓周運動的速度大于地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度，故“天宮一號”的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，選項A錯誤；由=得，故軌道半徑越大，周期越長、角速度越小、向心加速度越小，選項B、C錯誤，D正確。11.【解析】選B。由M=ρV得，由得,故=，選項A錯誤，B正確；由=ma得a=，故=，選項C、D錯誤。12.【解析】選B。由m1r1ω2＝m2r2ω2及r1＋r2＝r得，r1＝，，可知D正確；F＝＝m1r1ω2＝m2r2ω2，r增大，F減小，A正確；r1增大，ω減小，B錯誤；由T＝知T增大，C正確。13.【解析】選A、D。設地球的質量為M，同步衛(wèi)星的質量為m1，地球赤道上的物體質量為m2，近地衛(wèi)星的質量為m2′，根據向心加速度和角速度的關系有：a1=ω12r,a2=ω22R，ω1=ω2故，可知選項A正確，B錯誤。由萬有引力定律得：對同步衛(wèi)星：，對近地衛(wèi)星：由以上兩式解得：，可知選項D正確，C錯誤?！究偨Y提升】同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉物體的比較(1)近地衛(wèi)星是軌道半徑等于地球半徑的衛(wèi)星，衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供。同步衛(wèi)星是在赤道平面內，定點在某一特定高度的衛(wèi)星，其做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供。在赤道上隨地球自轉做勻速圓周運動的物體是地球的一個部分，它不是地球的衛(wèi)星，充當向心力的是物體所受萬有引力與重力之差。(2)近地衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的共同點是衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供；同步衛(wèi)星與赤道上隨地球自轉的物體的共同點是具有相同的角速度。當比較近地衛(wèi)星和赤道上物體的運動規(guī)律時，往往借助同步衛(wèi)星這條紐帶會使問題迎刃而解。14.【解題指南】解答本題時可按以下思路分析：同步的特點→半徑關系→實例中向心力特點【解析】選A、B。由題意知在該位置時，飛行器和地球具有相同的角速度，由于飛行器繞太陽運行的軌道半徑大于地球繞太陽運行的軌道半徑，由v=ωr可知，飛行器的線速度一定大于地球的線速度，A正確；由a=ω2r可知，飛行器的向心加速度一定大于地球的向心加速度，B正確；此位置上向心力應由太陽和地球對其萬有引力的合力提供，所以C和D錯誤。15.【解題指南】解答本題應注意以下兩點：(1)衛(wèi)星在橢圓軌道近地點做離心運動，在遠地點做近心運動。(2)衛(wèi)星在不同軌道上運動時，軌道越高，機械能越大?！窘馕觥窟xA、B。衛(wèi)星在1軌道做勻速圓周運動，由萬有引力定律和牛頓第二定律得，衛(wèi)星在2軌道A點做離心運動，則有，故v1<v2A，選項A正確；衛(wèi)星在2軌道B點做近心運動，則有，若衛(wèi)星在經過B點的圓軌道上運動，則，由于r<rB，所以v1>vB，故v2B<vB<v1=7.7km/s，選項B正確；3軌道的高度大于2軌道的高度，故衛(wèi)星在3軌道所具有的機械能大于在2軌道所具有的機械能，選項C錯誤；衛(wèi)星在各個軌道上運動時，只有萬有引力做功，機械能守恒，在A點時重力勢能最小，動能最大，速率最大，故衛(wèi)星在3軌道所具有的最大速率大于在2軌道所具有的最大速率，選項D錯誤。16.【解題指南】解答本題應注意以下兩點：(1)