2011年高考物理试题汇编（万有引力定律）

2011普通高校招生考试试题汇编-万有引力定律22（2011安徽）．（14分）（1）开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比，即32akT，k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G，太阳的质量为M太。（2）开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统）都成立。经测定月地距离为3.84×108m，月球绕地球运动的周期为2.36×106S，试计算地球的质M地。（G=6.67×10-11Nm2/kg2，结果保留一位有效数字）解析：（1）因行星绕太阳作匀速圆周运动，于是轨道的半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力定律和牛顿第二定律有222()mMGmrrT行太行①于是有3224rGMT太②即24GkM太③（2）在月地系统中，设月球绕地球运动的轨道半径为R，周期为T，由②式可得3224RGMT地④解得M地=6×1024kg⑤（M地=5×1024kg也算对）19（2011全国卷1）．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比，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，引力势能增大解析：周期变长，表明轨道半径变大，速度减小，动能减小,引力做负功故引力势能增大选D12（2011海南）.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1R和2R，向心加速度分别为1a和2a，则12:RR=____34_。12:aa=_____324（可用根式表示）解析：122TT，由2224GMmmRmaRT得：2324GMTR，2GMaR因而：23311224RTRT，23112224aRaR19（2011全国理综）.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3.8×105m/s，运行周期约为27天，地球半径约为6400千米，无线电信号传播速度为3x108m/s）（B）A.0.1sB.0.25sC.0.5sD.1s解析：主要考查开普勒第三定律。月球、地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律有21223321TTrr解得3212212TTrr，代入数据求得72102.4rm.如图所示，发出信号至对方接收到信号所需最短时间为CrRvst2222，代入数据求得t=0.28s.所以正确答案是B。8（2011天津）．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，不考虑月球自转的影响，则航天器的A．线速度GMvRB．角速度gRC．运行周期2RTgD．向心加速度2GMaR【解析】：万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，代入相关公式即可【答案】：AC19（2011浙江）.为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在该星球中心为圆心，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r2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21124GTrMB.X星球表面的重力加速度为21124TrgXC.登陆舱在1r与2r轨道上运动是的速度大小之比为122121rmrmvvD.登陆舱在半径为2r轨道上做圆周运动的周期为313212rrTT19.答案：AD解析：根据21112112MTrmrmG、22222222MTrmrmG，可得21124GTrM、313212rrTT，故A、D正确；登陆舱在半径为1r的圆轨道上运动的向心加速度21122114Trra，此加速度与X星球表面的重力加速度并不相等，故C错误；根据rvmrm22GM，得rGMv，则1221rrvv，故C错误。20(2011广东).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2324GMTB.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解析：根据)()2()(22HRTmHRMmG，A错，由HRvmHRMmG22)(，B正确，由mgHRMmG2)(，C错D对。选BD15(2011北京)．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22B（2011上海）．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”)。22B答案：增大，增大17（2011山东）.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答案：AC解析：万有引力提供向心力，由22224TmrrvmmarMmG，可得向心加速度之比122甲乙乙甲rraa，C正确；周期之比133乙甲乙甲rrTT，A正确；甲、乙均为两颗地球卫星，运行速度都小于第一宇宙速度，B错误；甲为地球同步卫星运行在赤道上方，D错误。