2013高考物理真题分类解析专题5万有引力与航天Word版含解析

专题五、万有引力与航天1（2013全国新课标理综1第20题）2012年6曰18日，神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，下面说法正确的是A.为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B.如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加C.如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低D.航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用【命题意图】本题考查万有引力定律、卫星的运动、第一宇宙速度、机械能、失重等基础知识点，意在考查考生应用相关知识定量分析物理问题，解决问题的能力。答案：BC解析：为实现对接，两者运行速度的大小都小于第一宇宙速度，选项A错误。如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的机械能减小，天宫一号的轨道高度将缓慢降低，重力做功，动能可能会增加，选项BC正确。航天员在天宫一号中处于失重状态，但是航天员仍受地球引力作用，选项D错误。2。(2013高考江苏物理第1题)火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（A）太阳位于木星运行轨道的中心（B）火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等（C）火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方（D）相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积答案：C解析：太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上，选项A错误。由于火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，火星和木星绕太阳运行速度的大小变化，选项B错误。根据开普勒行星运动定律可知，火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，选项C正确。相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项D错误。3．（2013高考上海物理第9题）小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动。则经过足够长的时间后，小行星运动的(A)半径变大(B)速率变大(C)角速度变大(D)加速度变大答案：A解析：恒星均匀地向四周辐射能量，根据爱因斯坦的质能方程关系式，恒星质量缓慢减小，二者之间万有引力减小，小行星运动的半径增大，速率减小，角速度减小，加速度减小，选项A正确BCD错误。4.（2013高考广东理综第14题）如图3，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的运行周期比乙的小C.甲的角速度比乙大D.甲的线速度比乙大4.考点：万有引力和匀速圆周运动答案：A解析：由万有引力提供向心力得：2rMmG=ma，解得2rGMa，甲的向心加速度比乙的小，选项A正确。由rvmrMmG22解得：rGMv，甲的线速度比乙小，选项D错误。由2rMmG=rm2解得：3rGM，甲的角速度比乙小。选项C错误。由2rMmG=mr224T解得：T=2πGMr3,甲的运行周期比乙的大，选项B错误。5．（2013高考上海物理第22B题）若两颗人造地球卫星的周期之比为T1∶T2＝2∶1，则它们的轨道半径之比R1∶R2＝＿＿＿＿，向心加速度之比a1∶a2＝＿＿＿＿。答案：34∶11∶232解析：由开普勒定律，R1∶R2＝231T∶232T＝34∶1.由牛顿第二定律，G2MmR=ma，向心加速度之比a1∶a2＝R22∶R12＝1∶232。6（2013高考天津理综物理第9题）（1）“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行，标志着我国探月工程的第一阶段己经完成。设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h，己知月球的质量为M、半径为R，引力常量为G，则卫星绕月球运动的向心加速度a＝，线速度v=.答案：（1）2GMRh+GMRh解析：万有引力提供卫星运动的向心力，有：G2MmRh=ma，解得a=2GMRh.由G2MmRh=m2vRh解得v=+GMRh。7（2013高考福建理综第13题）设太阳质量为M，某行星绕太阳公转周期为T，轨道可视为r的圆。已知万有引力常量为G，则描述该行星运动的上述物理量满足A．2324rGMTB．2224rGMTC．2234rGMTD．324rGMT答案：A解析：由G2Mmr=mr(2T)2,，可得描述该行星运动的上述物理量满足2324rGMT，选项A正确。8．（2013全国高考大纲版理综第18题）“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200km的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟。已知引力常量G＝6.67×10–11N•m2/kg2，月球的半径为1.74×103km。利用以上数据估算月球的质量约为（）A．8.1×1010kgB．7.4×1013kgC．5.4×1019kgD．7.4×1022kg8．答案：D解析：由G2MmRh=m(R+h)(2T)2，解得月球的质量M=4π2(R+h)3/GT2，代入数据得：M=7.4×1022kg,，选项D正确。9.（2013高考山东理综第20题）双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为A．32nkTB．3nkTC．2nkTD．nkT答案：B解析：设两恒星中一个恒星的质量为m，围绕其连线上的某一点做匀速圆周运动的半径为r，两星总质量为M，两星之间的距离为R，由G2mMmR=mr224T,，G2mMmR=(M-m)(R-r)224T,，联立解得：T=2π3RGM.经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为T’=2π3nRGkM=3nkT。选项B正确。10．（2013高考浙江理综第18题）如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R。下列说法正确的是A．地球对一颗卫星的引力大小为2)(RrGMmB．一颗卫星对地球的引力大小为2rGMmC．两颗卫星之间的引力大小为223rGmD．三颗卫星对地球引力的合力大小为23rGMm答案：BC解析：由万有引力定律，地球对一颗卫星的引力大小为2rGMm，一颗卫星对地球的引力大小为2rGMm，选项A错误B正确。由2rcos30°=L可得两颗卫星之间的距离为L=3r，由万有引力定律，两颗卫星之间的引力大小为223rGm，选项C正确。三颗卫星对地球引力的合力大小为零，选项D错误。11．（2013高考四川理综第4题）太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Glicsc581”运行的行星“Gl-581c”却很值得我们期待。该行星的温度在0℃到40℃之间，质量是地球的6倍，直径是地球的1.5倍、公转周期为13个地球日。“Glicsc581”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则A．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同2B．如果人到了该行星，其体重是地球上的322倍C．该行星与“Glicsc581”的距离是日地距离的36513倍D．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短答案.B解析：由Gm=gR2，可得该行星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为gg'=22''RRmm=6·25.11=38，如果人到了该行星，其体重是地球上的38=322倍，选项B正确。在该行星上发射卫星的第一宇宙速度v=''Rg=4gR，是地球上发射卫星的第一宇宙速度的4倍，选项A错误。由G2rMm=mr22T，G2''rmM=mr2'2T，可得33'rr=MM'·22'TT=0.31·2213365，该行星与“Glicsc581”的距离r’是日地距离r的3221336531.0倍，选项C错误。该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，在该行星上观察，其长度不变，选项D错误。12.（2013高考安徽理综第17题）质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为EP=-GMmr，其中G为引力常量，M为地球质量。该卫星原来的在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2，此过程中因摩擦而产生的热量为A.GMm(21R-11R)B.GMm(11R-21R)C.12GMm(21R-11R)D.12GMm(11R-21R)【答案】C【解析】卫星降低轨道，减少的引力势能，△EP=-G1MmR-(-G2MmR)=GMm(21R-11R)。由G2MmR=mv2/R，可得卫星在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动的动能Ek1=12mv2=12GMmR，卫星在半径为R2的轨道上绕地球做匀速圆周运动的动能Ek2=12mv2=22GMmR，动能增加△Ek=22GMmR-12GMmR，由功能关系△EP=△Ek+Q，联立解得：此过程中因摩擦而产生的热量为Q=12GMm(21R-11R)，所以正确选项为C。