2011年高考物理真题分类汇编-万有引力与航天

12011年高考物理真题分类汇编万有引力和航天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，不考虑月球自转的影响，则航天器的（）2A．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太阳地球行星311．（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）14．（2011年高考·安徽理综卷）⑴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。⑵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=6.67×10-11Nm2/kg2，结果保留一位有效数字）42011年高考物理真题分类汇编万有引力和航天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1.A解析：地球同步轨道卫星轨道必须在赤道平面内，离地球高度相同的同一轨道上，角速度、线速度、周期一定，与卫星的质量无关。A正确，B、C、D错误。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2．A解析：“嫦娥二号”在近月表面做周期已知的匀速圆周运动，有2224MmGmRRT。由于月球半径R未知，所以无法估算质量M，但结合球体体积公式可估算密度（与3MR成正比），A正确。不能将“嫦娥二号”的周期与月球的自转周期混淆，无法求出月球的自转周期。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3.ACD解析：根据222()MmFGmrT、2rvT得：32vTMG、2vTr,A、C正确，B错误；根据2var、2vrrT得：2vaT，D正确。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5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4.BD解析：卫星距地面的高度为2324GMTR，A错误。第一宇宙速度是最小的发射卫星的速度，卫星最大的环绕速度，B正确。同步卫星距地面有一定的高度h，受到的向心力大小为2()MmGRh，C错误。卫星运行的向心加速度为2()GMRh，地球表面的重力加速度为2GMR，D正确。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5.AC解析：对地球卫星，万有引力提供其做圆周运动的向心力，则有222224nMmvGmmrmrmarrT，可知半径越大速度越小，半径越大加速度越小，同步卫星的轨道与赤道共面，第一宇宙速度为最大环绕速度，可见A正确、C正确。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6.AC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。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6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7.B解析：根据牛顿第二定律和万有引力定律得222()mVmrGTr，变形得3224rgVT轨道半径之比为3211122221()()60480rVTrVT，A错误，B正确；向心加速度2VaGr，所以向心加速度之比约为22111322221()60(60)480aVraVr，CD错误。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．1s8.B解析：同步卫星和月球都是地球的卫星，r3∝T2，因此同步卫星的轨道半径是地月距离的1/9约为42000km，同步卫星离地面高度约为36000km，电磁波往返一次经历时间约为(3.6×107×2)÷(3×108)s=0.24s9．（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9.D解析：依题意可将“嫦娥一号”视为圆周运动，且质量变化可忽略不计，则变轨后，轨道更高，由卫星运动规律可知高轨道速度小，故变轨后动能变小，排除A、B选项；卫星发射越高，需要更多能量，由能量守恒定律可知高轨道的卫星能量大，而高轨道动能反而小，因此高轨道势能一定大（当然也可直接通过离地球越远引力势能越大来判断），D对。710．（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10.B解析：由图可知行星的轨道半径大周期长。每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明从最初在日地连线的延长线上开始，每一年地球都在行星的前面比行星多转圆周的N分之一，N年后地球转了N圈，比行星多转1圈，即行星转了N-1圈，从而再次在