高考物理一轮复习课时作业20万有引力与航天二（含解析）

这是一份高考物理一轮复习课时作业20万有引力与航天二（含解析），共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
万有引力与航天一、选择题1．(2018·潮州模拟)北京中心位于北纬39°54′，东经116°23′.有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，每天上午同一时间在北京中心正上方对北京拍照进行环境监测．则(　　)A．该卫星是地球同步卫星B．该卫星轨道平面与北纬39°54′所确定的平面共面C．该卫星运行周期一定是地球自转周期的整数倍D．地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍答案　D解析　A项，因同步卫星的轨道一定在赤道上方，则该卫星不是同步卫星．则A项错误；B项，人造卫星的轨道平面一定过地心，则B项错误；C、D两项，因每天同一时刻在地球上方的同一位置，则地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍．则C项错误，D项正确．2．(2018·海南三模)若地球的半径不变，但质量和自转周期都变小，下来说法正确的是(　　)A．地球的近地卫星的周期将变大 B．地球的第一宇宙速度将变大C．地球表面的重力加速度将变大 D．地球的同步卫星离地面的高度将变大答案　A解析　A项，根据周期公式T＝，地球的半径不变，质量减小，则近地卫星的运动周期会慢慢增大，故A项正确；B项，对于地球卫星，＝，得v＝，地球的半径不变，质量减小，则卫星的第一宇宙速度将变小，故B项错误；C项，mg＝G，得g＝G，地球半径不变，地球的质量减小，则地球表面的重力加速度变小，故C项错误；D项，根据周期公式T＝，同步卫星的高度：h＝－R，T0是地球的自转周期，地球的半径不变，质量减小，自转周期减小，所以同步卫星的高度一定减小，故D项错误．3．如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法中正确的是(　　)A．根据v＝可知，运行速度满足vA>vB>vCB．运转角速度满足ωA>ωB>ωCC．向心加速度满足aA<aB<aCD．运动一周后，A最先回到图示位置答案　C解析　由G＝m得，v＝，r大，则v小，故vA<vB<vC，A项错误；由G＝mω2r得，ω＝，r大，则ω小，故ωA<ωB<ωC，B项错误；由G＝ma得，a＝，r大，则a小，故aA<aB<aC，C项正确；由G＝mr得，T＝2π，r大，则T大，故TA>TB>TC，因此运动一周后，C最先回到图示位置，D项错误．4．(2018·威海二模)2017年9月29日，世界首条量子保密通讯干线与“墨子号”科学实验卫星进行天地链路，设“墨子号”卫星绕地球做匀速圆周运动，在时间t内通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ，已知引力常量为G.下列说法正确的是(　　)A．“墨子号”的运行周期为tB．“墨子号”的离地高度为C．“墨子号”的运行速度大于7.9 km/sD．利用题中信息可计算出地球的质量为答案　D解析　A项，“墨子星”的线速度v＝，角速度ω＝，运行周期T＝＝t，故A项错误；B项，轨道半径r＝＝，离地高度h＝r－R＝－R，故B项错误；C项，第一宇宙速度是最大运行速度，所以“墨子星”的运行速度小于7.9 km/s，故C项错误；D项，根据万有引力提供向心力，有G＝mω2r，得地球的质量M＝，故D项正确．5．(2018·湖北模拟)某星球的质量是地球质量的4倍，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度的(忽略该星球与地球的自转)，该星球的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度的比值为(　　)A．1∶1　　　　　　　　 B．2∶1C．1∶2   D．4∶1答案　A解析　设地球质量M，某星球质量4M，设地球表面重力加速度为g，则星球表面的重力加速度是g；由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得：G＝mg解得：＝4根据卫星在圆轨道上运行时的速度公式v＝分别代入地球和星球的各物理量，得：＝.6．某星球的半径为R，在其表面上方高度为aR的位置，以初速度v0水平抛出一个金属小球，水平射程为bR，a、b均为数值极小的常数，则这个星球的第一宇宙速度为(　　) A.v0   B.v0C.v0   D.v0答案　A解析　根据平抛运动射程公式有：x＝v0，得星球表面的重力加速度g＝，根据第一宇宙速度v＝代入数据得v＝v0，故A项正确，B、C、D三项错误．7.a是地球赤道上一幢建筑，b是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面9.6×106 m的卫星，c是地球同步卫星，某一时刻b、c刚好位于a的正上方(如图所示)，经48 h，a、b、c的大致位置是下列选项中的(取地球半径R＝6.4×106 m，地球表面重力加速度g＝10 m/s2，π＝)(　　)答案　B解析　由于a物体和同步卫星c的周期都为24 h．所以48 h后两物体又回到原位置，故A项错误；b是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面9.6×106 m的卫星，根据万有引力提供向心力，得G＝mr①忽略地球自转，地面上物体的万有引力近似等于重力，有G＝mg②由①②式，解得b卫星运行的周期T≈2×104 s，然后再算b卫星在48小时内运行的圈数n＝48 h/T，代入数据得n＝8.64圈，故选B项．8.(2018·蚌埠三模)如图是一次卫星发射过程，先将卫星发射进入绕地球的较低圆形轨道Ⅰ，然后在a点使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ，再在椭圆轨道的远地点b使卫星进入同步轨道Ⅲ，则下列说法正确的是(　　)A．卫星在轨道Ⅰ的速率小于卫星在轨道Ⅲ的速率B．卫星在轨道Ⅰ的周期大于卫星在轨道Ⅲ的周期C．卫星运动到轨道Ⅰ的a点时，需减速才可进入轨道ⅡD．卫星运动到轨道Ⅱ的b点时，需加速才可进入轨道Ⅲ 答案　D解析　A项，根据G＝m得，v＝，知同步轨道的半径大于近地轨道的半径，则卫星在轨道Ⅰ的速率大于卫星在轨道Ⅲ的速率．故A项错误；B项，根据开普勒第三定律，＝k可知，轨道半径或椭圆的半长轴越大的，周期越大，因此卫星在轨道Ⅰ的周期小于卫星在轨道Ⅲ的周期，故B项错误；C项，卫星从近地圆轨道上的a点需加速，使得万有引力小于需要的向心力，进入椭圆转移轨道Ⅱ，故C项错误；D项，卫星从轨道Ⅱ上的b点需加速，使得万有引力等于需要向心力，进入轨道Ⅲ.故D项正确．9.(2018·太原一模)我国即将展开深空探测，计划在2020年通过一次发射，实现火星环绕探测和软着陆巡视探测，已知太阳的质量为M，地球，火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径分别为R1和R2：速率分别为v1和v2：地球绕太阳的周期为T.当质量为m的探测器被发射到以地球轨道上的A点为近日点，火星轨道上的B点为远日点的轨道上围绕太阳运行时(如图)，只考虑太阳对探测器的作用，则(　　)A．探测器在A点加速度等于B．探测器在B点的加速度为C．探测地在B点的动能为mv22D．探测器沿椭圆轨道从A飞行到B的时间为()T答案　A解析　A项，探测器在A点加速度与地球的加速度相等a1＝，故A项正确；B项，根据万有引力提供向心力可得＝ma2，探测器在B点的加速度为a2＝，故B项错误；C项，探测器由椭圆轨道变为火星轨道需要在B点加速，探测器在B点的速度小于v2，探测器在B点的动能小于mv22，故C项错误；D项，设探测器沿椭圆轨道的周期为T′，由开普勒第三定律可得＝，解得T′＝()T，探测器沿椭圆轨道从A飞行到B的时间为tAB＝()T，故D项错误．10．(2018·四川模拟)宇宙中两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力互相绕转，称之为双星系统，在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统，设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示．若AO＞OB，则(　　)A．星球A的质量一定大于B的质量B．星球A的角速度一定大于B的角速度C．双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越大D．双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大答案　D解析　A、B两项，双星系统中两颗恒星间距不变，角速度相等，B项错误；双星靠相互间的万有引力提供向心力，所以向心力相等，故：mArAω2＝mBrBω2，因为rB＜rA，所以mB＞mA，即B的质量一定大于A的质量，故A项错误；C、D两项，根据牛顿第二定律，有：G＝mArA()2，G＝mBrB()2，其中：rA＋rB＝L，联立解得：T＝2π，故双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小；双星的质量一定时，双星之间的距离L越大，其转动周期越大，故C项错误，D项正确．11．(2018·淄博一模)宇航员乘坐宇宙飞船登上某星球，在该星球“北极”距星球表面附近h处自由释放一个小球，测得落地时间为t，已知该星球半径为R，自转周期为T，万有引力常量为G.下列说法正确的是(　　)A．该星球的第一宇宙速度为B．该星球的平均密度为C．宇宙飞船绕该星球做圆周运动的周期小于πtD．如果该星球存在一颗同步卫星，其距星球表面高度为答案　B解析　A项，是星球表面上的物体随星球自转的线速度，并不是星球的第一宇宙速度．小球做自由落体运动时，由h＝gt2，得该星球表面的重力加速度g＝该星球的第一宇宙速度为v＝＝.故A项错误．B项，在星球表面，mg＝G，即得M＝该星球的平均密度为ρ＝结合g＝，解得，ρ＝.故B项正确；C项，根据G＝mr，飞船的运行周期：T＝2π，飞船的最小半径为R，则周期最小值Tmin＝2π＝2π＝2π＝πt，所以宇宙飞船绕星球做圆周运动的周期应不小于πt.故C项错误；D项，同步卫星：G＝m(R＋h)，高度h＝－R，故D项错误．12．(2018·南充模拟)某地面卫星接收站的纬度为θ(θ＞0)．已知地球半径为R，重力加速度为g，自转周期为T.光速为c，则地球同步卫星发射的电磁波到该接收站的时间不小于(　　)A. B.C.(其中r＝) D.(其中r＝)答案　D解析　根据万有引力提供向心力，有G＝mr得：r＝；GM＝gR2联立解得：r＝地球同步卫星发射的电磁波到该接送站的最短路程为：s＝电磁波的传播速度为c故最短时间为：t＝＝(其中r＝)，故D项正确，A、B、C三项错误．13．(2018·福州二模)有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行周期是地球近地卫星的2倍，卫星圆形轨道平面与地球赤道平面重合，卫星上有太阳能收集板可以把光能转化为电能，已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，忽略地球公转，此时太阳处于赤道平面上，近似认为太阳光是平行光，则卫星绕地球一周，太阳能收集板的工作时间为(　　)A.   B.C.   D.答案　C解析　地球近地卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律：mg＝mR　T＝2π，此卫星运行周期是地球近地卫星的2倍，所以该卫星运行周期T′＝4π，由＝m′·r，＝m′g，∴r＝2R.如图，当卫星在阴影区时不能接受阳光，据几何关系：∠AOB＝∠COD＝，卫星绕地球一周，太阳能收集板工作时间为：t＝T′＝.14．(2018·江西模拟)小型登月器连接在航天站上，一起绕月球做圆周运动，其轨道半径为月球半径的5倍，某时刻，航天站使登月器减速分离，登月器沿如图所示的椭圆轨道登月，在月球表面逗留一段时间完成科考工作后，经快速启动仍沿原椭圆轨道返回，当第一次回到分离点时恰与航天站对接，整个过程中航天站保持原轨道绕月运行(登月器减速登月及快速启动过程的时间可以忽略不计)．已知月球表面的重力加速度为g，月球半径为R，不考虑月球自转的影响，则登月器可以在月球上停留的最短时间约为(　　)A．10π－6π   B．6π－4C．10π－2π   D．6π－2π答案　A解析　设登月器和航天站在轨道半径为5R的轨道上运行时的周期为T，因其绕月球作圆周运动，根据万有引力等于向心力，得G＝mr，且r＝5R解之得T＝2π＝10π在月球表面上，有G＝mg则得GM＝gR2所以T＝10π设登月器在椭圆轨道运行的周期是T1.对登月器和航天站依据开普勒第三定律分别有＝解得T1＝6π所以登月器可以在月球上停留的最短时间约为t＝T－T1＝10π－6π.二、非选择题15．我国发射的“嫦娥一号”卫星发射后首先进入绕地球运行的“停泊轨道”，通过加速再进入椭圆“过渡轨道”，该轨道离地心最近距离为L1，最远距离为L2，卫星快要到达月球时，依靠火箭的反向助推器减速，被月球引力“俘获”后，成为环月球卫星，最终在离月心距离L3的“绕月轨道”上飞行．已知地球半径为R，月球半径为r，地球表面重力加速度为g，月球表面的重力加速度为g/6，求：(1)卫星在“停泊轨道”上运行的线速度；(2)卫星在“绕月轨道”上运行的线速度；(3)假定卫星在“绕月轨道”上运行的周期内为T，卫星轨道平面与地月连心线共面，求在该一个周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间(忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影响)．答案　(1)　(2)(3)(arccos－arccos)解析　(1)万有引力提供向心力G＝mG＝mg得v1＝(2)万有引力提供向心力G＝mG＝mg月得v2＝.(3)如图，O和O′分别表示地球和月球的中心．在卫星轨道BE上运动时发出的信号被遮挡．cosβ＝cos∠COB＝cosα＝cos∠DOA＝t＝T＝(arccos－arccos).