2014高考物理(全国通用)二轮复习高考专题测试卷万有引力定律与航天Word版含解析

第1页共9页2014高考物理（全国通用）二轮复习高考专题测试卷：万有引力定律与航天时间：40分钟分值：100分1．(2013·河南省开封市二模)我国计划2020年将建成自己的太空家园，中国空间站届时将成为世界唯一的空间站．神舟十号飞船已于2013年6月与在轨运行的天宫一号目标飞行器进行载人交会对接．设对接后的组合体在轨道上做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是()A．对接后的组合体运动周期大于地球的自转周期B．对接后，“天宫一号”的速度大于第一宇宙速度C．对接后，“天宫一号”的加速度大于地球同步卫星的加速度D．对接后在“天宫一号”内工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止解析对接后的组合体运动周期小于地球的自转周期，选项A错误；对接后，“天宫一号\”的速度小于第一宇宙速度，选项B错误．由于“天宫一号\”距离地球较近，对接后，“天宫一号\”的加速度大于地球同步卫星的加速度，选项C正确．对接后在“天宫一号\”内工作的宇航员因完全失重而在其中悬浮或静止，选项D错误．答案C2.第2页共9页(2013·陕西省西安市五校联考)如图所示，a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星．其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上．某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方，下列说法中正确的是()A．a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度C．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度D．b、c的周期相等解析根据a、c的轨道相交于P，可知二者轨道半径相同，a、c的线速度大小相等，且大于d的线速度，选项A错误．b、c的角速度大小不相等，选项B错误．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度，选项C正确．b的周期大于c的周期，选项D错误．答案C3．(2013·吉林市二模)某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆，每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，该行星与地球的公转半径比为()A.N＋1N23B.NN－123C.N＋1N32D.NN－132第3页共9页解析由2πT1－2πT2NT1＝2π，解得T2T1＝NN－1.根据开普勒定律，r2r1＝NN－123，选项B正确．答案B4．(2013·江西省九校联考)矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础，随着对资源的过度开采，地球资源的枯竭，已使我们的环境恶化，而宇航事业的发展为我们开辟了太空采矿的途径．太空中进行开采项目，必须建立“太空加油站”．假设“太空加油站”正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行，其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一，且运行方向与地球自转方向一致．下列说法正确的有()A．“太空加油站”运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度B．“太空加油站”运行的速度等于同步卫星运行速度的10倍C．站在地球赤道上的人观察到它向西运动D．在“太空加油站”工作的宇航员因不受重力而在舱中悬浮或静止解析“太空加油站”运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度，选项A正确．“太空加油站\”离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一，其轨道半径大于同步卫星轨道半径的十分之一，“太空加油站\”运行的速度小于同步卫星运行速度的10倍，选项B错误．站在地球赤道上的人观察到它向东运动，选项C错误．在“太空加油站”工作的宇航员因完全失重而在舱中悬浮或静止，选项D错误．答案A第4页共9页5．(2013·浙江省嘉兴市质检)某同学设想驾驶一辆由火箭提供动力的陆地太空两用汽车，沿赤道行驶并且汽车相对于地球的速度可以任意增加，不计空气阻力．当汽车速度增加到某一值时，汽车将离开地球成为绕地球做圆周运动的“航天汽车”，下列相关说法正确的是(已知地球半径R＝6400km，g取9.8m/s2)()A．汽车在地面上速度增加时对地面的压力增大B．汽车速度达到7.9km/s时将离开地球C．此“航天汽车”环绕地球做匀速圆周运动的最小周期为24hD．此“航天汽车”内可用弹簧测力计测重力的大小解析汽车在地面上速度增加时对地面的压力减小，汽车速度达到7.9km/s时将离开地球，选项A错误，B正确．此“航天汽车”环绕地球做匀速圆周运动的最小周期为83min，选项C错误．此“航天汽车\”内不可用弹簧测力计测重力的大小，选项D错误．答案B6．(2013·河南名校质检)人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R，线速度为v，周期为T，要使卫星的周期变为2T，可以采取的办法是()A．R不变，使线速度变为v/2B．v不变，使轨道半径变为2RC．使卫星的高度增加RD．使轨道半径变为34R解析由万有引力提供向心力GMmR2＝m2πT2R，可知T＝2πR3GM，由此可知，要使卫星的周期变为2T，可以采取的办法是第5页共9页使轨道半径变为34R，选项D正确．答案D7．(多选题)(2013·河北省石家庄模拟)宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()A．双星相互间的万有引力不变B．双星做圆周运动的角速度均增大C．双星做圆周运动的动能均减小D．双星做圆周运动的半径均增大解析由于双星间的距离在不断缓慢增加，根据万有引力定律，双星相互间的万有引力减小，双星做圆周运动的半径均增大，选项A错误，D正确．由GMmL2＝MRω2和GMmL2＝m(L－R)ω2联立解得：G(M＋m)＝L2ω2，由此可得L增大，双星做圆周运动的角速度均减小，选项B错误．根据动能与速度的关系和角速度与速度的关系，双星做圆周运动的动能均减小，选项C正确．答案CD8．(2013·安徽省合肥市二模)质量为m的人造地球卫星在地面上受到的重力为P，它在到地面的距离等于地球半径R的圆形轨道上运动时()A．速度为2PRmB．周期为4πmRPC．动能为14PRD．重力为0第6页共9页解析质量为m的人造地球卫星在地面上受到的重力为P＝GMmR2，质量为m的人造地球卫星在到地面的距离等于地球半径R的圆形轨道上运动时，所受万有引力F＝GMm2R2＝14P，选项D错误．由P4＝mv22R解得v＝PR2m，选项A错误．周期T＝4πRv＝4π2mRP，选项B错误．动能Ek＝12mv2＝PR4，选项C正确．答案C9．(2013·北京市东城区模拟)“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行的过程中，发现A、B两颗均匀球形天体，两天体各有一颗靠近其表面飞行的卫星，测得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是()A．两颗卫星的线速度一定相等B．天体A、B的质量一定不相等C．天体A、B的密度一定相等D．天体A、B表面的重力加速度一定不相等解析由GmMR2＝mR2πT2，ρ＝MV，V＝43πR3可知卫星的周期T与天体的密度ρ成反比，两颗卫星的周期相等，天体A、B的密度一定相等，选项C正确．答案C10．(2013·湖北省黄冈市质检)我国的“嫦娥三号”探月卫星将实现“月面软着陆”，该过程的最后阶段是：着陆器离月面h高时速度减小为零，为防止发动机将月面上的尘埃吹起，此时要关掉所有的发动机，让着陆器自由下落着陆．已知地球质量是月球质量的81倍，地球半径是月球半径的4倍，地球半径R0＝6.4×106m，地球表面第7页共9页的重力加速度g0＝10m/s2，不计月球自转的影响(结果保留两位有效数字)．(1)若题中h＝3.2m，求着陆器落到月面时的速度大小；(2)由于引力的作用，月球引力范围内的物体具有引力势能．理论证明，若取离月心无穷远处为引力势能的零势点，距离月心为r的物体的引力势能Ep＝－GMmr，式中G为万有引力常数，M为月球的质量，m为物体的质量．求着陆器仅依靠惯性从月球表面脱离月球引力范围所需的最小速度．解析(1)设月球质量为M、半径为R，月面附近重力加速度为g，着陆器落到月面时的速度为v忽略月球自转，在月球表面附近质量为m的物体满足：GMmR2＝mg①设地球的质量为M0，同理有：GM0mR20＝mg0②着陆器自由下落过程中有v2＝2gh③由①②③式并带入数据可得：v＝3.6m/s(2)设着陆器以速度v0从月面离开月球，要能离开月球引力范围，则至少要运动到月球的零引力处，即离月球无穷远处．在着陆器从月面到无穷远处过程中，由能量关系得：12mv20－GMmR＝0④由①②④式并带入数据可得：v0＝2.5×103m/s答案(1)3.6m/s第8页共9页(2)2.5×103m/s11．(2013·江西省八校联考)土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动．其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别为rA＝8.0×104km和rB＝1.2×105km.忽略所有岩石颗粒间的相互作用．(1)求岩石颗粒A和B的线速度之比．(2)求岩石颗粒A和B的周期之比．某同学的解答为：因为岩石颗粒在做圆周运动，可知线速度v＝ωr.所以vavb＝rarb，然后根据圆周运动中的关系式求出周期之比．你同意上述解答吗？若同意请列出主要运算步骤求出结果；若不同意，则说明原因，并求出正确结果．解析这位同学的解答不正确，两颗粒的角速度不相同．正确的解法如下：(1)设土星质量为M0，颗粒质量为m，颗粒距土星中心距离为r，线速度为v，根据牛顿第二定律和万有引力定律：GM0mr2＝mv2r解得：v＝GM0r对于A、B两颗粒分别有：vA＝GM0rA和vB＝GM0rB得：vAvB＝62(2)设颗粒绕土星做圆周运动的周期为T，则：T＝2πrv第9页共9页对于A、B两颗粒分别有：TA＝2πrAvA和TB＝2πrBvB得：TATB＝269答案(1)62(2)不同意，269