2003-2013年高考物理试题分类汇编万有引力与航天

1/10万有引力与航天5．解决万有引力问题的基本模式：“引力＝向心力”6．人造卫星：高度大则速度小、周期大、加速度小、动能小、重力势能大、机械能大。速率与半径的平方根成反比，周期与半径的平方根的三次方成正比。同步卫星轨道在赤道上空，h＝5.6T,v=3.1km/s7．卫星因受阻力损失机械能：高度下降、速度增加、周期减小。8．“黄金代换”：重力等于引力，GM=gR29．在卫星里与重力有关的实验不能做。10．双星:引力是双方的向心力，两星角速度相同，星与旋转中心的距离跟星的质量成反比。11．第一宇宙速度：1Rgv，，v1=7.9km/s12．两种天体质量或密度的测量方法：①观测绕该天体运动的其它天体的运动周期T和轨道半径r；②测该天体表面的重力加速度。13．卫星变轨问题①圆→椭圆→圆a．在圆轨道与椭圆轨道的切点短时(瞬时)变速；b．升高轨道则加速，降低轨道则减速；c．②连续变轨：(如卫星进入大气层)螺旋线运动，规律同①c。6、万有引力：（1）公式：F=G221rmm（适用条件：只适用于质点间的相互作用）G为万有引力恒量：G=6.67×10-11N·m2/kg2（2）在天文上的应用：（M：天体质量；R：天体半径；g：天体表面重力加速度；r表示卫星或行星的轨道半径，h表示离地面或天体表面的高度））a、万有引力=向心力F万=F向即'422222mgmarTmrmrvmrMmG由此可得：①天体的质量：，注意是被围绕天体（处于圆心处）的质量。②行星或卫星做匀速圆周运动的线速度：，轨道半径越大，线速度越小。③行星或卫星做匀速圆周运动的角速度：，轨道半径越大，角速度越小。低圆轨道椭圆轨道高圆轨道近地点远地点相切相切2324GTrMrGMv3rGMGMrT3242/10④行星或卫星做匀速圆周运动的周期：，轨道半径越大，周期越大。⑤行星或卫星做匀速圆周运动的轨道半径：，周期越大，轨道半径越大。⑥行星或卫星做匀速圆周运动的向心加速度：2rGMa，轨道半径越大，向心加速度越小。⑦地球或天体重力加速度随高度的变化：22)('hRGMrGMg特别地，在天体或地球表面：20RGMg022)('ghRRg⑧天体的平均密度：32332323344RGTrRGTrVM特别地：当r=R时：GT321、（2012上海）人造地球卫星做半径为r，线速度大小为v的匀速圆周运动。当其角速度变为原来的24倍后，运动半径为_________，线速度大小为_________。2、（2012新课标）假设地球是一半径为R.质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为A．1－dRB．1+dRC．2RdRD．2dRR3、（2012大纲卷）一单摆在地面处的摆动周期与在某矿井底部摆动周期的比值为k。设地球的半径为R。假定地球的密度均匀。已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零，求矿井的深度d。4、（2012广东）.如图6所示，飞船从轨道1变轨至轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的A.动能大B.向心加速度大C.运行周期长D.角速度小5、（2012北京）关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是（）A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颖卫星，不可能具有相同的周期B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C.在赤道上空运行的两颖地球同步卫星.它们的轨道半径有可能不同D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合6、（2012福建）一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为0v假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为0N，已知引力常量为G,则这颗行星的质量为3224GMTr3/10A．2GNmvB.C．D.4GmNv7、（2012江苏）2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家，如图所示，该拉格朗日点位于太阳与地球连线的延长线上，一飞行器位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的A．线速度大于地球的线速度B．向心加速度大于地球的向心加速度C．向心力仅由太阳的引力提供D．向心力仅由地球的引力提供8、（2012山东）2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为、。则12vv等于A.3132RRB.21RRC.2221RRD.21RR9、(2012四川）今年4月30日，西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8×107m,它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4.2×107m）相比A.向心力较小B.动能较大C.发射速度都是第一宇宙速度D.角速度较小10、(2012天津）一个人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能减小为原来的1/4，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的A．向心加速度大小之比为4:1B．角速度大小之比为2:1C．周期之比为1:8D．轨道半径之比为1:211、（2012浙江）如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是A.太阳对小行星的引力相同B.各小行星绕太阳运动的周期小于一年C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值12、(2012重庆）冥王星与其附近的星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7：1，同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动。由此可知冥王星绕O点运动的拉格朗日点地球太阳4/10A．轨道半径约为卡戎的1/7B．角速度大小约为卡戎的1/7C．线度大小约为卡戎的7倍D．向心力小约为卡戎的7倍13、（2012海南）地球同步卫星到地心的距离r可用地球质量M、地球自转周期T与引力常量G表示为r=_____________.1．（2011年高考·北京理综卷）由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的（）A．质量可以不同B．轨道半径可以不同C．轨道平面可以不同D．速率可以不同2．（2011年高考·福建理综卷）“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星。若测得“嫦娥二号”在月球（可视为密度均匀的球体）表面附近圆形轨道运行的周期T，已知引力常量为G，半径为R的球体体积公式334RV，则可估算月球的A．密度B．质量C．半径D．自转周期3．（2011年高考·江苏理综卷）一行星绕恒星作圆周运动。由天文观测可得，其运动周期为T，速度为v，引力常量为G，则A．恒星的质量为32vTGB．行星的质量为2324vGTC．行星运动的轨道半径为2vTD．行星运动的加速度为2vT4．（2011年高考·广东理综卷）已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G。有关同步卫星，下列表述正确的是A．卫星距离地面的高度为3224GMTB．卫星的运行速度小于第一宇宙速度C．卫星运行时受到的向心力大小为2MmGRD．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度5．（2011年高考·山东理综卷）甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是A．甲的周期大于乙的周期B．乙的速度大于第一宇宙速度C．甲的加速度小于乙的加速度D．甲在运行时能经过北极的正上方6．（2011年高考·天津理综卷）质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球5/10自转的影响，则航天器的（）A．线速度GMvRB．角速度wgRC．运行周期2RTgD．向心加速度2GmaR7．（2011年高考·四川卷）据报道，天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”，名为“55Cancrie”，该行星绕母星（中心天体）运行的周期约为地球绕太阳运行周期的1/480，母星的体积约为太阳的60倍。假设母星与太阳密度相同，“55Cancrie”与地球均做匀速圆周运动，则“55Cancrie”与地球的A．轨道半径之比约为348060B．轨道半径之比约为3248060C．向心加速度之比约为3248060D．向心加速度之比约为3480608．（2011年高考·全国卷新课标版）卫星电话信号需要通地球同步卫星传送。如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105km，运行周期约为27天，地球半径约为6400km，无线电信号的传播速度为3×108m/s。）A．0.1sB．0.25sC．0.5sD．1s9．（2011年高考·全国大纲版理综卷）我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行（即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相（）A．卫星动能增大，引力势能减小B．卫星动能增大，引力势能增大C．卫星动能减小，引力势能减小D．卫星动能减小，引力势能增大10．（2011年高考·重庆理综卷）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，如图所示。该行星与地球的公转半径比为（）A．231()NNB．23()1NNC．321()NND．32()1NN11．（2011年高考·浙江理综卷）为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1。总质量为m1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为太阳地球行星6/10r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2，则（）A．X星球的质量为213124GTrMB．X星球表面的重力加速度为21124TrgxC．登陆舱在r1与r2轨道上运动时的速度大小之比为122121rmrmvvD．登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为313212rrTT12．（2011年高考·上海卷）人造地球卫星在运行过程中由于受到微小的阻力，轨道半径将缓慢减小。在此运动过程中，卫星所受万有引力大小将（填“减小”或“增大”）；其动能将（填“减小”或“增大”）。13．（2011年高考·海南卷）2011年4月10日，我国成功发射第8颗北斗导航卫星，建成以后北斗导航卫星系统将包含多可地球同步卫星，这有助于减少我国对GPS导航系统的依赖，GPS由运行周期为12小时的卫星群组成，设北斗星的同步卫星和GPS导航的轨道半径分别为R1和R2，向心加速度分别为1a和2a，则12:RR=_______。12:aa=_____。（可用根式表示）1．（2010·重庆·1６）月球与地球质量之比ﺦ为1：80，有研硶者认为月㐃和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他仨都围绕月球连纾与某点O做匀鐟圆周返动。据此观点，可玥月琂与地琋绕O点运劬生物线速度大小之⯔约为A．1：6400䀠䀠⯔(B.1:80`$C.80:1!†$†D26400:1耲&（2010·天津Ʒ6）揢测器绕朘球做匀速圄周运动，变轪后在周期较小的轨遳上仍做匀速圖周运动，则폘轨后与变轨前相比A.ཨ道半径变小!B.向心加速度变帏C-线速度变小$D.⯔速Ầ变小³.2010·全国卷Ⅱ·в1已知地瀃同步叫星离地面的嫘度约为地球半径的6倍。若旐行星瞄平均密庢为地球平均密度的一半，宋的唜步卫星距其裨面的高度䘯儶半径的2.5倍︌爙