2014版高考物理一轮复习第四章第4讲万有引力与航天课时提升作业教科版必修2

-1-【全程复习方略】2014版高考物理一轮复习第四章第4讲万有引力与航天课时提升作业教科版必修2(40分钟100分)选择题(本大题共16小题,1～12每小题6分,13～16每小题7分,共100分。多选题已在题号后标出)1.(2012·安徽高考)我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350km,“神舟八号”的运行轨道高度为343km。它们的运行轨道均视为圆周，则()A.“天宫一号”比“神舟八号”速度大B.“天宫一号”比“神舟八号”周期长C.“天宫一号”比“神舟八号”角速度大D.“天宫一号”比“神舟八号”加速度大2.近年来，人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究，为我们将来登上火星、开发和利用火星打下坚实的基础。如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得该运动的周期为T，若火星的平均密度为ρ。下列关系式中正确的是()A.ρ∝TB.ρ∝1TC.ρ∝T2D.ρ∝21T3.(多选)(2013·宁波模拟)1798年，英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G，因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人。若已知万有引力常量G，地球表面处的重力加速度g，地球半径R，地球上一个昼夜的时间T1(地球自转周期)，一年的时间T2(地球公转的周期)，地球中心到月球中心的距离L1，地球中心到太阳中心的距离L2。你能计算出()A.地球的质量m地=2gRGB.太阳的质量m太=232224LGTC.月球的质量m月=231214LGTD.可求月球、地球及太阳的密度-2-4.(2012·新课标全国卷)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.2Rd()RD.2R()Rd5.(多选)(2013·德州模拟)假设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，则下列有关地球同步卫星的叙述正确的是()A.运行速度是第一宇宙速度的1n倍B.运行速度是第一宇宙速度的1n倍C.向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的n倍D.向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的1n倍6.(多选)(2013·绵阳模拟)某同学从某科技文献中摘录以下资料:①根据目前被科技界普遍接受的宇宙大爆炸学说可知,万有引力常量在极其缓慢地减小;②太阳几十亿年来一直不断地通过发光、发热释放能量;③金星和火星是地球的两位近邻,金星位于地球圆轨道的内侧,火星位于地球圆轨道的外侧;④由于火星与地球的自转几乎相同,自转轴与公转轨道平面的倾角也几乎相同,所以火星上也有四季。据以上信息可判断下列说法正确的有()A.太阳对地球的引力在缓慢减小B.火星的公转线速度比地球的大C.金星的公转周期比地球的大D.火星上平均每个季节的时间大于3个月7.(多选)(2013·杭州模拟)“嫦娥二号”卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入距离月球表面100km，周期为118min的工作轨道，开始对月球进行探测，则()A.卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小B.卫星在轨道Ⅲ上经过P点的速度比在轨道Ⅰ上经过P点时大C.卫星在轨道Ⅲ上运动的周期比在轨道Ⅰ上短-3-D.卫星在轨道Ⅰ上的机械能比在轨道Ⅱ上大8.(多选)(2013·莱芜模拟)假设月亮和同步卫星都是绕地心做匀速圆周运动的，下列说法正确的是()A.同步卫星的线速度大于月亮的线速度B.同步卫星的角速度大于月亮的角速度C.同步卫星的向心加速度大于月亮的向心加速度D.同步卫星的轨道半径大于月亮的轨道半径9.(2013·唐山模拟)为研究太阳系内行星的运动，需要知道太阳的质量，已知地球半径为R,地球质量为m,太阳与地球中心间距为r,地球表面的重力加速度为g,地球绕太阳公转的周期为T。则太阳的质量为()A.23224rTRgB.2223TRg4mrC.23324mgrRTD.23224mrTRg10.(2013·蚌埠模拟)2011年9月29日，我国成功发射“天宫一号”飞行器，“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的速度约为28000km/h，地球同步卫星的环绕速度约为3.1km/s，比较两者绕地球的运动()A.“天宫一号”的轨道半径大于同步卫星的轨道半径B.“天宫一号”的周期大于同步卫星的周期C.“天宫一号”的角速度小于同步卫星的角速度D.“天宫一号”的向心加速度大于同步卫星的向心加速度11.(2013·玉林模拟)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1480，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360480B.轨道半径之比约为3260480-4-C.向心加速度之比约为3260480D.向心加速度之比约为36048012.宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某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，则下列说法错误的是()A.双星相互间的万有引力减小B.双星做圆周运动的角速度增大C.双星做圆周运动的周期增大D.双星做圆周运动的半径增大13.(多选)地球同步卫星离地心距离为r，运行速度为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则以下正确的是()A.12araRB.212aR()arC.12vrvRD.1()122vr()vR14.(多选)(2012·江苏高考)2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“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和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，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-5-15.(多选)(2013·昆明模拟)“嫦娥一号”探月卫星绕地运行一段时间后，离开地球飞向月球。如图所示是绕地飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是2轨道的近地点，B点是2轨道的远地点，卫星在轨道1的运行速率为7.7km/s，则下列说法中正确的是()A.卫星在2轨道经过A点时的速率一定大于7.7km/sB.卫星在2轨道经过B点时的速率一定小于7.7km/sC.卫星在3轨道所具有的机械能小于在2轨道所具有的机械能D.卫星在3轨道所具有的最大速率小于在2轨道所具有的最大速率16.(能力挑战题)2011年12月，美国宇航局宣布，通过开普勒太空望远镜的观察证实了太阳系外第一颗类似地球的、适合居住的行星“开普勒-22b(Kepler-22b)”。该行星距离地球约600光年，体积是地球的2.4倍，质量约是地球的18.5倍。它像地球绕太阳运行一样每290天环绕恒星运行一周。由于恒星风的影响，该行星的大气不断被吸引到恒星上。据估计，这颗行星每秒丢失至少10000t物质。已知地球半径为6400km,地球表面的重力加速度为9.8m/s2，引力常量G为6.67×10-11N·m2/kg2，则由上述信息()A.可估算该恒星密度B.可估算该行星密度C.可判断恒星对行星的万有引力增大D.可判断该行星绕恒星运行周期大小不变答案解析1.【解析】选B。由22222Mmv4GmrmmrmarrT，得v=GMr，ω=3GMr，T=32rGM2aGMr，，由于r天r神，所以v天v神，ω天ω神，T天T神，a天a神；故正确选项为B。-6-【变式备选】(多选)关于人造地球卫星的运行速度和发射速度，以下说法中正确的是()A.低轨道卫星的运行速度大，发射速度也大B.低轨道卫星的运行速度大，但发射速度小C.高轨道卫星的运行速度小，发射速度也小D.高轨道卫星的运行速度小，但发射速度大【解析】选B、Ｄ。对于人造地球卫星，其做匀速圆周运动的线速度由22MmvGmrr得GMvr，可看出其随着半径的增大而减小。将卫星发射到更远的轨道上，所需要的发射速度就越大,故选项B、D正确。2.【解析】选D。由222Mm4RGmRT及M=ρ·43πR3可知ρ∝21T，选项D正确。3.【解析】选A、B。由2MmGmgR解得地球的质量m地=2gRG，选项A正确；根据地球绕太阳运动的万有引力等于向心力可得出太阳的质量m太=232224LGT，选项B正确；不能求出月球的质量和月球、太阳的密度，选项C、D错误。4.【解析】选A。根据万有引力与重力相等可得，在地面处有：324mR3GmgR在矿井底部有：324mRd3GmgRd，所以gRdd1gRR。故选项A正确。5.【解析】选B、C。设地球半径为R，则同步卫星的轨道半径为nR，由22MmvGmrr得GMvr，故同步卫星的运行速度11R1vvvnRn,选项A错误，B正确；同步卫星与地球自转的角速度相同，由an=ω2r得，nnanRnaR同地,选项C正确，D错误。6.【解析】选A、D。由①可知万有引力常量在减小,其他条件不变,则太阳对地球的引力在缓慢减小,故A对;由③和④可知火星的公转轨道半径大于地球的公转半径,所以它的线速度小,故B错误;金星的轨道半径最小,公转周期小,故C错误;因火星的自转周期与地球几乎相同,公-7-转周期大于地球的公转周期,所以在火星上每个季节的时间应大于地球上每个季节的时间,即大于3个月,故D正确。7.【解析】选A、C、D。由22MmvGmrr得v=GMr，故卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小，选项A正确；卫星在轨道Ⅰ上经过P点时做离心运动，其速度比在轨道Ⅲ上经过P点时大，选项B错误；由开普勒定律可知32RT为定值，故卫星在轨道Ⅲ上运动的周期比在轨道Ⅰ上短，选项C正确；卫星在轨道Ⅰ上的机械能比在轨道Ⅱ上大，选项D正确。8.【解析】选A、B、C。月亮绕地心做匀速圆周运动的周期大于同步卫星绕地心做匀速圆周运动的周期，由ω=2T可知ω卫星ω月，选项B正确；由222Mm4rGmrT得T=3r2GM，故r卫星r月，选项D错误；由22MmvGmrr得v=GMr，故v卫星v月，选项A正确；由2MmGr=ma得a=2GMr可知a卫星a月，选项C正确。9.【解析】选D。地球表面质量为m′的物体受到的万有引力等于重力，即2mmGR=m′g，对地球绕太阳做匀速圆周运动有222Mm4rGmrT，解得23224mrMTRg，选项D正确。10.【解析】选D。“天宫一号”飞行器和同步卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，由牛顿第二定律得22MmvGmrr，解得r=2GMv，由于“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的速度大于地球同步卫星的环绕速度，故“天宫一号”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，选项A错误；由222Mm4GmrrT=2nmrma得3n32rGMGMT2,aGMrr，，故轨道半径越大，周期越长、角速度越小、向心加速度越小，选项B、C错误，D正确。11.【解析】选B。由M=ρV得M60M母星太阳，由222Mm4rGmrT得232GMTr4,故55rr地=-8-2553322MT60MT480母星太阳地，选项A错误，B正确；由2MmGr=ma得a=2MGr，故255255MraaMr母星地地太阳=3460480，选项C、D错误。12.【解析】选B。由m1r1ω2＝m2r2ω2及r1＋r2＝r得，r1＝212mrmm＋，1212mrrmm＝＋，可知D正确；F＝122mmGr＝m1r1ω2＝m2r2ω2，r增大，F减小，A正确；r1增大，ω减小，B错误；由T＝2知T增大，C正确。13.