【物理】2020届信阳一高一轮复习人教新课标版万有引力定律的成就限时过关练（解析版） 12页

信阳一高2020年高考物理一轮复习限时过关练：万有引力定律的成就（解析版)‎ ‎1．有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动， b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有 A．a的向心加速度等于重力加速度g B．c在4 h内转过的圆心角是 π / 6‎ C．b在相同时间内转过的弧长最长 D．d的运动周期有可能是20 h ‎2．如图所示，在同一轨道平面上，有绕地球做匀速圆周运动的卫星A、B、C，下列说法正确的是(    )‎ A．A的线速度最小 B．B的角速度最小 C．C周期最长 D．A的向心加速度最小 ‎3．当卫星绕地球运动的轨道半径为r时，线速度为v，周期为T，下列说法正确的是(    )‎ A．若卫星轨道半径从r变为2r，则卫星运动周期从T变为2T B．若卫星轨道半径从r变为2r，则卫星运行线速度从v变为 C．若卫星轨道半径从r变为4r，则卫星运行周期从T变为8T D．若卫星运行线速度从v变为，则卫星运行周期从T变为4T ‎4．某行星的质量是地球的6倍、半径是地球的倍,地球的第一宇宙速度约为,则该行星的第一宇宙速度约为( )‎ A． B． C． D．‎ ‎5．如图所示，a、b是绕太阳做圆轨道运动的2颗行星，下列说法正确的是(    )‎ A．行星a的线速度较小 B．行星a的角速度较小 C．行星a的周期较短 D．行星a的向心加速度较小 ‎6．关于万有引力定律，以下说法正确的是（　　）‎ A．牛顿在前人研究基础上总结出万有引力定律，并计算出了引力常数为G B．德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了万有引力定律 C．英国物理学家卡文迪许测出引力常数为G ， 并直接测出了地球的质量 D．月﹣﹣地检验表明地面物体和月球受地球的引力，与太阳行星间的引力遵从相同的规律 ‎7．在地球上不同的地方，重力加速度大小是不同的。若把地球看成一个质量分布均匀的球体，已知地球半径为R，地球自转的周期为T，则地球两极处的重力加速度与赤道处的重力加速度之差为 A． B． C． D．‎ ‎8．如图所示，一颗地球同步卫星先沿椭圆轨道1飞行，后在远地点P处点火加速，由椭圆轨道1变轨到地球同步圆轨道2. 下列说法正确的是 A．卫星在轨道2运行时的速度大于7. ‎9km/s B．卫星沿轨道2运动的过程中，卫星中的仪器处于平衡状态 C．卫星沿轨道2运动的过程中，有可能经过北京的正上空 D．卫星经过執道1上的P点和轨道2上的P点的加速度大小相等 ‎9．中国探月工程预计在2015年研制发射小型采样返回舱,采集关键样品后返回地球，如图为从月球表面返回时的运动轨迹示意图，轨道为月球表面附近的环月轨道，轨道为月球转移椭圆轨道；已知月球的平均密度为，半径为R，引力常量为G,下列说法正确的是(    )‎ A．月球表面的重力加速度为 B．返回舱绕环月轨道的运动周期为 C．返回舱在轨道上的运行周期大于在轨道上的运行周期 D．从月球上发射返回舱进入环月轨道所需的最小发射速度为 ‎10．质量不等的两个星体m1、m2（m1＞m2）构成双星系统两星体在相互之间万有引力的作用下绕某一定点O做匀速圆周运动已知m1、m2的距离为L，引力常量为G. 对此下列说法正确的是 A．m1的运行周期小于m2的运行周期 B．m1运行的向心力等于m2运行的向心力 C．m1的运行半径为 D．m1的运行速度为 ‎11．我国航天事业的了令世界瞩目的成就，其中嫦娥三号探测器与‎2013年12月2日凌晨1点30分在四川省西昌卫星发射中心发射，‎2013年12月6日傍晚17点53分，嫦娥三号成功实施近月制动顺利进入环月轨道，它绕月球运行的轨道可近似看作圆周，如图所示，设嫦娥三号运行的轨道半径为r，周期为T，月球半径为R。‎ ‎(1)嫦娥三号做匀速圆周运动的速度大小 ‎(2)月球表面的重力加速度 ‎(3)月球的第一宇宙速度多大。‎ ‎12．‎2013年6月20日上午，王亚平在“天宫一号”中进行了中国载人航天史上的首次太空授课，如图所示，王亚平在失重环境下讲授并展示了弹簧称实验、单摆实验、陀螺实验、水球实验等。为了简化问题便于研究，将“天宫一号”绕地球的运动视为匀速圆周运动（示意图如图所示），已知这次太空授课的时间为t，“天宫一号”作匀速圆周运动的半径为r，地球质量为M，引力常量为G。‎ ‎(1)求在太空授课的过程中“天宫一号”绕地球运行的线速度大小；‎ ‎(2)求在这次太空授课的时间t内“天宫一号”与地心连线所转过的角度；‎ ‎(3)在太空失重的环境中，请你判断能否用天平测物体的质量，如果能，请说明理由；如果不能，请你简述一个可以测质量的方案。‎ ‎ 参考答案 ‎1．C ‎【解析】‎ 试题分析：同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，根据比较a与c的向心加速度大小，再比较c的向心加速度与g的大小．根据万有引力提供向心力，列出等式得出角速度与半径的关系，分析弧长关系．根据开普勒第三定律判断d与c的周期关系．‎ 同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据知，c的向心加速度大．由，得，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A错误；c是地球同步卫星，周期是24h，则c在4h内转过的圆心角是，故B错误；由，得，卫星的半径越大，速度越小，所以b的速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故C正确；由开普勒第三定律知，卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，不可能为23h，故D错误．‎ ‎2．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 根据万有引力提供向心力得 ‎；‎ 解得：‎ ‎；；；‎ A.A的轨道半径最小，所以A的线速度最大，选项A错误；‎ B.C的轨道半径最大，C的角速度最小，C周期最长，选项B错误，C正确；‎ D. A的轨道半径最小，则A的向心加速度最大，故D错误。‎ ‎3．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.根据万有引力提供向心力 ‎，‎ ‎，‎ 若卫星轨道半径从r变为2r，则卫星运行周期从T变为，故A错误；‎ B.根据万有引力提供向心力 得 若卫星轨道半径从r变为2r，则卫星运行线速度从v变为，故B错误；‎ C.根据万有引力提供向心力 若卫星轨道半径从r变为4r，则卫星运行周期从T变为8T，故C正确；‎ D.根据万有引力提供向心力 得 若卫星运行线速度从v变为,卫星轨道半径从r变为4r，则卫星运行周期从T变为8T，故D错误。‎ ‎4．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 设地球质量M，某星球质量‎6M，地球半径r，某星球半径 ‎ 由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得：‎ 解得卫星在圆轨道上运行时的速度公式 分别代入地球和某星球的各物理量得：‎ ‎ ‎ 解得：‎ A. ，与结论不相符，选项A错误；‎ B. ，与结论相符，选项B正确；‎ C. ，与结论不相符，选项C错误；‎ D. ，与结论不相符，选项D错误.‎ ‎5．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.根据太阳对行星的万有引力提供向心力得：‎ 得：‎ ‎，‎ ‎，所以，故A错误；‎ B.根据太阳对行星的万有引力提供向心力得：‎ ‎，‎ 即：‎ ‎，‎ 所以，故B错误；‎ C.根据 且可知，，故C正确；‎ D.根据太阳对行星的万有引力提供向心力得：‎ ‎，‎ 即：‎ ‎，所以，故D错误。‎ ‎6．D ‎【解析】‎ 牛顿在前人研究基础上总结出万有引力定律，物理学家卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确的测定了引力常量，故A错误．德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行多年研究，得出了开普勒三大定律，故B错误．英国物理学家卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确的测定了引力常量，间接测出了地球的质量，并不是直接的，故C错误．月﹣地检验表明地面物体和月球受地球的引力，与太阳行星间的引力遵从相同的规律，故D正确．故选D．‎ ‎7．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 在两极：；在赤道上：，则；‎ A. ，与结论不相符，选项A错误；‎ B. ，与结论不相符，选项B错误；‎ C. ，与结论不相符，选项C错误；‎ D. ，与结论相符，选项D正确；‎ ‎8．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故A错误 B.卫星绕地球做匀速圆周运动时所受万有引力提供向心力，处于完全失重状态，故B错误C.地球同步卫星只能在赤道的正上空，故C错误 D.根据，得卫星的加速度，卫星在轨道1上的P点和轨道2上的P点离地心的距离相等，故加速度相等，D正确.‎ ‎9．BD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.在月球表面，重力等于万有引力，故：‎ 其中： ‎ 解得：，‎ 故A错误；‎ D.返回舱绕月圆周运动过程，根据牛顿第二定律有：‎ 故返回舱进入环月轨道所需的最小发射速度为：‎ 故D正确；‎ B.返回舱绕环月轨道的运动周期为：‎ 故B正确；‎ C.根据开普勒周期定律，返回舱在轨道②上的半长轴大于在轨道①上的运行半径，则返回舱在轨道②上的周期大于在轨道①上的运行周期，故C错误。‎ ‎10．BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.两星体在相互之间的万有引力的作用下绕定点O做匀速圆周运动，则两星体的角速度相等，故周期相等，故A项错误 B.两星体的向心力均由彼此间的万有引力提供，所以两星体运行的向心力相等，故B项正确 CD.对有，对有，且，，联立以上各式解得，，故C项正确，D项错误.‎ ‎11．(1) ；(2) ； (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)嫦娥三号做匀速圆周运动线速度：‎ ‎(2)由重力等于万有引力：‎ 对于嫦娥三号由万有引力等于向心力：‎ 联立可得：‎ ‎ (3)第一宇宙速度为沿月表运动的速度：‎ 可得月球的第一宇宙速度：‎ ‎12．(1) (2) (3) 利用力传感器测出物体受到的合外力F，由加速度传感器测出物体运动的加速度a，根据牛顿第二定律可得：.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)万有引力提供向心力，有：‎ ‎ ‎ 解得：‎ ‎(2)运行的角速度为：‎ 转过的角度为：‎ ‎(3)天平的原理为杠杆原理，即两侧物体的重力的力矩大小相等，因太空失重，因此不会产生重力力矩，因此没法测量；测物体的质量实验方案：利用力传感器测出物体受到的合外力F，由加速度传感器测出物体运动的加速度a，根据牛顿第二定律可得： ‎