2019年高三物理一轮复习二模三模试题分项解析专题05万有引力和航天第01期含解析2.pdf

万有引力和航天万有引力和航天 一选择题一选择题 1. （2019 全国考试大纲调研卷 3）如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N 为轨道短轴的两个端点， 运行的周期为T0， 若只考虑海王星和太阳之间的相互作用， 则海王星在从P经过M、Q 到N的运动过程中( ) A 从P到M所用的时间等于 B 从Q到N阶段，机械能逐渐变大 C 从P到Q阶段，速率逐渐变小 D 从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功 【参考答案】CD 2（2019 江苏宿迁期末）2018 年 12 月 8 日 2 时 23 分，我国成功发射“嫦娥四号”探测器。“嫦娥四号” 探测器经历地月转移、近月制动、环月飞行，最终于 2019 年 1 月 3 日 10 时 26 分实现人类首次月球背面软 着陆。 假设 “嫦娥四号” 在环月圆轨道和椭圆轨道上运动时， 只受到月球的万有引力， 则 “嫦娥四号” （ ） A在减速着陆过程中，其引力势能减小 B在环月椭圆轨道上运行时，其速率不变 C由地月转移轨道进入环月轨道，应让其加速 D若知其环月圆轨道的半径、运行周期和引力常量，则可算出月球的密度 【参考答案】A 【名师解析】嫦娥 三号在着陆过程中，万有引力做正功，引力势能减小，故 A 正确。在椭圆轨道上，由远 月点到近月点，万有引力做正功，速度增加，则远点的速度小于近月点的速度，故 B 错误。嫦娥三号由环 月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，需点火减速，使得万有引力大于向心力，做近心运动，故 C 错误。 已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，根据万有引力提供向心力可以求出月球的质量， 但是月球的半径未知，无法求出月球的体积，则无法得出月球的密度，故 D 错误。 3（2019 广东茂名一模）嫦娥四号于 2019 年 1 月 3 日在月球背面着陆，嫦娥五号也计划在今年发射。如 果嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面 h 的高度处绕月球做匀速圆周运动，然后开启反冲 发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆，自动完成月面样品采集，并从月球起飞， 返回地球。月球的半径为 R 且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为 g0且小于地球表面的重力加速度， 引力常量为 G。不考虑月球的自转，则下列说法正确的是 A.嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度 B.月球的平均密度 GR g 4 3 0 C.嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的t时间内，绕月球运转圈数 D.根据题目给出数据无法求出月球的第一宇宙速度 【参考答案】BC 4（2019 洛阳联考）某地区的地下发现天然气资源，如图所示，在水平地面 P 点的正下方有一球形空腔区域 内储藏有天然气假设该地区岩石均匀分布且密度为 ，天然气的密度远小于 ，可忽略 不计如果没有 该空腔，地球表面正常的重力加速度大小为 g；由于空腔的存在，现测得 P 点处的重力加速度大小为 kg(kl)已知引力常量为 G，球形空腔的球心深度为 d，则此球形空腔的体积是 A B C D 【名师解析】如果将近地表的球形空腔填满密度为 的岩石，则该地区重力加速度便回到正常值，因此， 如果将空腔填满，地面质量为mm的物体的重力为m mg g，没有填满时是k km mg g，故空腔填满后引起的引力为 1 1k km mg g （）；根据万有引力定律，有：。解得： ，故选项 D 正确。 【参考答案】D 5. （2019 广东惠州调研）科学家发现了一颗距离地球 14 光年的“另一个地球”沃尔夫，它是迄今为止在 太阳系外发现的距离最近的宜居星球。沃尔夫的质量为地球的 4 倍，它围绕红矮星运行的周期为 18 天。设 想从地球发射一颗科学探测卫星围绕沃尔夫表面运行。已知万有引力常量为 G，天体的环绕运动可看作匀速 圆周运动。则下列说法正确的是 A从地球 发射该探测卫星的速度应该小于第三宇宙速度 B根据沃尔夫围绕红矮星运行的运动周期可求出红矮星的密度 C若已知围绕沃尔夫表面运行的探测卫星的周期和地球的质量，可近似求沃尔夫半径 D沃尔夫绕红矮星公转和地球绕太阳公转的轨道半径的三次方之比等于 【参考答案】C 6 6 (2019·银川市高三联考)我国首颗量子科学实验卫星于 2016 年 8 月 16 日 1 点 40 分成功发射。量子卫 星成功运行后，我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科 学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同 步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知( ) A.同步卫星与量子卫星的运行周期之比为n 3 m3 B.同步卫星与P点的速度之比为1 n C.量子卫星与同步卫星的速度之比为n m D.量子卫星与P点的速度之比为 n3 m 【参考答案】D 7（2019 四川攀枝花一模）2018 年 10 月 9 日 10 时 43 分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丙运载火箭 成功将遥感三十二号 01 组卫星发射升空，卫星进入距地面高为h的预定圆轨道。已知地球半径为R，地球 两极的重力加速度为g，则遥感三十二号 01 组卫星在预定圆轨道上运行的速度大小为 A)(hRgB 3 2 () gR Rh C hR gR 2 D 3 2 )(hR gR 【参考答案】C 【名师解析】由万有引力等于向心力，G 2 + Mm R h =m 2 + v R h ，又G 2 Mm R =mg，联立解得 v= hR gR 2 ，选项 C 正确。 8.8 （2019 年 1 月云南昆明复习诊断测试）2018 年 12 月 8 日，中国长征三号运载火箭把“嫦娥四号”探测 器送入地月转移轨道，踏上了奔赴月球的征程，“嫦娥四号”将经过多次变轨，预计 2019 年初降落在月球 背面。如图所示为某次变轨时的示意图，轨道为绕月运行的椭圆轨道，轨道 II 为绕月运行的圆轨道，两 轨道相切于 P 点，下列说法正确的是 A.“嫦娥四号”在轨道 I 上经过 Q 点时的速度小于在轨道 I 上经过 P 点时的速度 B.“嫦娥四号”在轨道 I 上经过 P 点时的速度小于在轨道上经过 P 点时的速度 C.“嫦娥四号”在轨道 1 上经过 P 点时的加速度等子在轨道上经过 P 点时的加速度 D.若已知“嫦娥四号”绕月圆轨道的半径、运动周期和引力常量，可算出月球的密度 【参考答案】AC 9（2019 年 1 月湖北黄冈调研）据报道，2020 年我国首颗“人造月亮”将完成从发射、入轨、展开到照 明的整体系统演示验证。“人造月亮”是一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星，将部署在距离地 球 500km 以内的低地球轨道上，其亮度是月球亮度的 8 倍，可为城市提供夜间照明。假设“人造月亮”绕 地球做匀速圆周运动，则“人造月亮”在轨道上运动时 A“人造月亮”的线速度等于第一宇宙速度 B“人造月亮”的角速度大于月球绕地球运行的角速度 C“人造月亮”的向心加速度大于地球表面的重力加速度 D“人造月亮”的公转周期大于月球绕地球运行的周期 【参考答案】B 10. （2019 江苏宿迁期末）2018 年 12 月 8 日 2 时 23 分，我国成功发射“嫦娥四号”探测器。“嫦娥四号” 探测器经历地月转移、近月制动、环月飞行，最终于 2019 年 1 月 3 日 10 时 26 分实现人类首次月球背面软 着陆。 假设 “嫦娥四号” 在环月圆轨道和椭圆轨道上运动时， 只受到月球的万有引力， 则 “嫦娥四号” （ ） A在减速着陆过程中，其引力势能减小 B在环月椭圆轨道上运行时，其速率不变 C由地月转移轨道进入环月轨道，应让其加速 D若知其环月圆轨道的半径、运行周期和引力常量，则可算出月球的密度 【参考答案】A 二计算题二计算题 1（2019 安徽江淮十校第二次联考）2010 年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和 康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是目前世界上已知的强度最高 的材料，它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空。如图所示， 现假设有一“太空电梯”悬在赤道上空某处，相对地球表面静止，忽略下面缆线的质量。已知地球半径为R， 自转周期为 T，地球质量为 M，万有引力常量为 G。试讨论 （1）太空电梯的距地高度 （2）若赤道平面内的一颗卫星环绕地球做圆周运动，环绕方向与地球自转方向相反，周期为 2T,某一时刻 卫星在太空电梯正上方，问至少经过多长时间卫星再次经过太空电梯正上方？ 【参考答案】（1） （2） 3 2T 【名师解析】(1)太空电梯在轨运行，万有引力提供向心力，有 （2 分） 解得 （2 分） （2）太空电梯与卫星环绕方向相反，所以卫星再次运行到太空电梯正上方时，它们与球心的连线扫过的圆 心角形成一个周角。 有 得 1 2 T t T t （直接写该式也对） （2 分） 解得 3 2T t （2 分） 2.2. （2019 辽宁锦州质检）为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在 2050 年前建造成太空升 降机，就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住升降机，放开绳升降机能达地球上，人坐在升 降机里，在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上，已知地球表面的重力加速度 g=10m/ 2 s，地球半径 R=6400km地球自转周期为 T。求： （1）某人在地球表而用体重计称得重 800N，站在升降机中，当升降机以加速度 a=g（g 为地球表面处的重 力加速度）垂直地面上升，在某一高度时此人再一次用同一体重计称得重为 850N，忽略地球公转的影响， 求升降机此时距地面的高度。 （2）如果把绳的一端搁置在同步卫星上，绳的长度至少为多长？（结果用 g、R、T 表达） （2）H 为同步卫星的高度，由万有定律得： 2 分 2 分 得： 2 分