《2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第四章 基礎(chǔ)課4 萬有引力定律訓(xùn)練（含解析）教科版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第四章 基礎(chǔ)課4 萬有引力定律訓(xùn)練（含解析）教科版（9頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、基礎(chǔ)課4　萬有引力定律 一、選擇題(1～7題為單項(xiàng)選擇題，8～14題為多項(xiàng)選擇題) 1．(2017·湖南衡陽五校聯(lián)考)在力學(xué)理論建立的過程中，有許多偉大的科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)。關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn)，下列說法中不正確的是(　　) A．伽利略首先將實(shí)驗(yàn)事實(shí)和邏輯推理(包括數(shù)學(xué)推演)和諧地結(jié)合起來 B．笛卡兒對(duì)牛頓第一定律的建立做出了貢獻(xiàn) C．開普勒通過研究行星觀測記錄，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)三大定律 D．牛頓總結(jié)出了萬有引力定律并用實(shí)驗(yàn)測出了引力常量 答案　D 2．假設(shè)有一星球的密度與地球相同，但它表面處的重力加速度是地球表面重力加速度的4倍，則該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的(　　) A.

2、B．4倍 C．16倍 D．64倍 解析　由＝mg得M＝，所以ρ＝＝＝，ρ＝ρ地，即＝，得R＝4R地，故＝·＝64。選項(xiàng)D正確。 答案　D 3．火星成為我國深空探測的第二顆星球，假設(shè)火星探測器在著陸前，繞火星表面勻速飛行(不計(jì)周圍其他天體的影響)，宇航員測出飛行N圈用時(shí)t，已知地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，火星半徑為r，地球表面重力加速度為g。則(　　) A．火星探測器勻速飛行的速度約為 B．火星探測器勻速飛行的向心加速度約為 C．火星探測器的質(zhì)量為 D．火星的平均密度為 解析　火星探測器勻速飛行的速度約為v＝，A錯(cuò)誤；火星探測器勻速飛行，G＝，對(duì)于地球，g＝，兩式結(jié)合，得到M

3、火＝，火星的平均密度為ρ＝＝，故D錯(cuò)誤；火星探測器的質(zhì)量不可能計(jì)算出來，故C錯(cuò)誤。 答案　B 4．(2017·湖南衡陽聯(lián)考)兩顆互不影響的行星P1、P2，各有一顆近地衛(wèi)星S1、S2繞其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圖1中縱軸表示行星周圍空間某位置的引力加速度a，橫軸表示該位置到行星中心距離r平方的倒數(shù)，a－關(guān)系圖如圖所示，衛(wèi)星S1、S2的引力加速度大小均為a0。則(　　) 圖1 A．S1的質(zhì)量比S2的大 B．P1的質(zhì)量比P2的大 C．P1的第一宇宙速度比P2的小 D．P1的平均密度比P2的大 解析　根據(jù)萬有引力定律可知引力加速度a＝，由此可知圖像的斜率為GM，P1的斜率大，對(duì)應(yīng)的行星質(zhì)量

4、大，而衛(wèi)星質(zhì)量未知，選項(xiàng)A錯(cuò)，B對(duì)；兩行星半徑關(guān)系未知，則第一宇宙速度大小無法比較，選項(xiàng)C錯(cuò)；同理無法比較行星密度，選項(xiàng)D錯(cuò)。 答案　B 5．中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。預(yù)計(jì)2020年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力。如圖2所示是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星的軌道示意圖，已知a、b、c三顆衛(wèi)星均做圓周運(yùn)動(dòng)，a是地球同步衛(wèi)星，則(　　) 圖2 A．衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度 B．衛(wèi)星a的加速度大于b的加速度 C．衛(wèi)星a的運(yùn)行速度大于第一

5、宇宙速度 D．衛(wèi)星b的周期大于24 h 解析　a的軌道半徑大于c的軌道半徑，因此衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度，選項(xiàng)A正確；a的軌道半徑與b的軌道半徑相等，因此衛(wèi)星a的加速度等于b的加速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；a的軌道半徑大于地球半徑，因此衛(wèi)星a的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；a的軌道半徑與b的軌道半徑相等，衛(wèi)星b的周期等于a的周期，為24 h，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　A 6．(2015·海南單科，6)若在某行星和地球上相對(duì)于各自的水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體，它們?cè)谒椒较蜻\(yùn)動(dòng)的距離之比為2∶，已知該行星質(zhì)量約為地球的7倍，地球的半徑為R。由此可知，該行星的半徑約為(　

6、　) A.R B.R C．2R D.R 解析　平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即x＝v0t，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，即h＝gt2，所以x＝v0，兩種情況下，拋出的速率相同，高度相同，所以＝＝，根據(jù)公式G＝mg可得R2＝，故＝＝2，解得R行＝2R，故C正確。 答案　C 7．(2016·遼寧大連重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖3所示，某極地軌道衛(wèi)星的運(yùn)行軌道平面通過地球的南北兩極，已知該衛(wèi)星從北緯60°的正上方按圖示方向第一次運(yùn)行到南緯60°的正上方時(shí)所用時(shí)間為1 h，則下列說法正確的是(　　) 圖3 A．該衛(wèi)星的運(yùn)行速度一定大于7.9 km/s B．該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度

7、之比為1∶2 C．該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行半徑之比為1∶4 D．該衛(wèi)星的機(jī)械能一定大于同步衛(wèi)星的機(jī)械能 解析　近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度等于第一宇宙速度7.9 km/s。根據(jù)G＝m，得v＝，半徑越大線速度越小，該衛(wèi)星的半徑大于地球半徑，則其運(yùn)行速度一定小于7.9 km/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該衛(wèi)星從北緯60°到南緯60°，轉(zhuǎn)過120°用時(shí)1 h，則其轉(zhuǎn)過360°用時(shí)3 h，即周期為3 h，而同步衛(wèi)星的周期為24 h，即該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的周期之比為1∶8。根據(jù)G＝mr，得＝，則可得半徑之比為1∶4，選項(xiàng)C正確；再由v＝可得該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度之比為2∶1，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系未知，

8、無法判斷兩者機(jī)械能的大小關(guān)系，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　C 8．下列關(guān)于三種宇宙速度的說法正確的是(　　) A．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，則人造衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運(yùn)行時(shí)的速度大于等于v1，小于v2 B．美國發(fā)射的“鳳凰”號(hào)火星探測衛(wèi)星，其發(fā)射速度大于第三宇宙速度 C．第二宇宙速度是使物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太陽運(yùn)行的小行星的最小發(fā)射速度 D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度 解析　根據(jù)v＝可知，衛(wèi)星的軌道半徑r越大，即距離地面越遠(yuǎn)，衛(wèi)星的環(huán)繞速度越小，v1＝7.9 km/s是人造地球衛(wèi)星繞

9、地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度，選項(xiàng)D正確；其余繞地球在圓軌道上運(yùn)行時(shí)的衛(wèi)星的速度都小于第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；美國發(fā)射的“鳳凰”號(hào)火星探測衛(wèi)星，仍在太陽的引力范圍內(nèi)，所以其發(fā)射速度小于第三宇宙速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第二宇宙速度是物體掙脫地球束縛而成為一顆繞太陽運(yùn)行的小行星的最小發(fā)射速度(在地面上發(fā)射)，選項(xiàng)C正確。 答案　CD 9．據(jù)報(bào)道，目前我國正在研制“螢火二號(hào)”火星探測器。探測器升空后，先在近地軌道上以線速度v環(huán)繞地球飛行，再調(diào)整速度進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道，最后再一次調(diào)整速度以線速度v′在火星表面附近環(huán)繞飛行。若認(rèn)為地球和火星都是質(zhì)量分布均勻的球體，已知火星與地球的半徑之比為1∶2，密度之比

10、為5∶7，設(shè)火星與地球表面重力加速度分別為g′和g，下列結(jié)論正確的是(　　) A．g′∶g＝4∶1 B．g′∶g＝5∶14 C．v′∶v＝ D．v′∶v＝ 解析　在天體表面附近，重力與萬有引力近似相等，G＝mg，M＝ρπR3，解兩式得：g＝GπρR，所以g′∶g＝5∶14，A項(xiàng)錯(cuò)，B項(xiàng)正確；探測器在天體表面飛行時(shí)，萬有引力充當(dāng)向心力，即：G＝m，M＝ρπR3，解兩式得：v＝2R，所以v′∶v＝，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)。 答案　BC 10．(2016·山西四校聯(lián)考)宇宙中有這樣一種三星系統(tǒng)，系統(tǒng)由兩個(gè)質(zhì)量為m的小星體和一個(gè)質(zhì)量為M的大星體組成，兩個(gè)小星體圍繞大星體在同一圓形軌道上

11、運(yùn)行，軌道半徑為r。關(guān)于該三星系統(tǒng)的說法正確的是(　　) A．在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，大星體提供兩小星體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 B．在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，大星體應(yīng)在小星體軌道中心，兩小星體在大星體相對(duì)的兩側(cè) C．小星體運(yùn)行的周期為T＝ D．大星體運(yùn)行的周期為T＝ 解析　在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，對(duì)某一個(gè)環(huán)繞星體而言，受到其他兩個(gè)星體的萬有引力，兩個(gè)萬有引力的合力提供環(huán)繞星體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，大星體應(yīng)在小星體軌道中心，兩小星體在大星體相對(duì)的兩側(cè)，選項(xiàng)B正確；對(duì)某一個(gè)小星體有＋＝，解得小星體運(yùn)行的周期為T＝，選項(xiàng)C正確；大星體相對(duì)靜止，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　BC 11

12、．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研制開發(fā)的區(qū)域性三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，建成后的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括5顆同步衛(wèi)星和30顆一般軌道衛(wèi)星。關(guān)于這些衛(wèi)星，下列說法正確的是(　　) A．5顆同步衛(wèi)星的軌道半徑都相同 B．5顆同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道必定在同一平面內(nèi) C．導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星的運(yùn)行速度一定大于第一宇宙速度 D．導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星中，運(yùn)行軌道半徑越大的衛(wèi)星，周期越小 解析　所有同步衛(wèi)星的軌道都位于赤道平面內(nèi)，軌道半徑和運(yùn)行周期都相同，選項(xiàng)A、B正確；衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有G＝m，v＝，故隨著衛(wèi)星運(yùn)行軌道半徑的增大，運(yùn)行速度減小，在地球表面附近運(yùn)行的衛(wèi)星的速度最大，等于第一宇宙速度，導(dǎo)航系統(tǒng)

13、所有衛(wèi)星運(yùn)行的速度都小于第一宇宙速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由G＝mr得T2＝，則軌道半徑越大，周期越大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　AB 12．(2016·四川綿竹市診斷)某物理興趣小組通過查資料得到以下量的具體數(shù)據(jù)(用字母表示)：地球半徑R，地球質(zhì)量m，日地中心距離r，地球的近地衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期T1，地球的同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期T0，地球繞太陽運(yùn)行的周期T。由此可知(　　) A．太陽質(zhì)量為 B．太陽質(zhì)量為 C．地球同步衛(wèi)星離地面的高度為(－1)R D．地球同步衛(wèi)星離地面的高度為(－1)R 解析　設(shè)太陽質(zhì)量為M，由萬有引力提供向心力有G＝mr，在地球表面有G＝m′R，得M＝，A正確，B錯(cuò)誤

14、；由開普勒第三定律有＝，可得地球同步衛(wèi)星離地面的高度為h＝(－1)R，C正確，D錯(cuò)誤。 答案　AC 13．海南文昌衛(wèi)星發(fā)射場靠近赤道，主要用于發(fā)射中國新一代無毒、無污染運(yùn)載火箭和新型航天器，承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站和深空探測航天器等航天發(fā)射任務(wù)。假設(shè)海南文昌衛(wèi)星發(fā)射場的地理緯度是θ，地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)周期為T，該地的重力加速度為g，則(　　) A．衛(wèi)星靜止在發(fā)射塔時(shí)的線速度為 B．質(zhì)量為m的衛(wèi)星所受地球的引力可能小于mg C．質(zhì)量為m的衛(wèi)星靜止在發(fā)射塔時(shí)的向心加速度a＝()2Rcos θ D．質(zhì)量為m的衛(wèi)星靜止在發(fā)射塔時(shí)對(duì)發(fā)射塔的壓力大小等于mg 解

15、析　衛(wèi)星靜止在發(fā)射塔時(shí)的線速度為v＝ωRcos θ＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于地球自轉(zhuǎn)，質(zhì)量為m的衛(wèi)星所受地球的引力一定大于mg，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；質(zhì)量為m的衛(wèi)星隨地球自轉(zhuǎn)，軌跡圓半徑為r＝Rcos θ，向心加速度a＝ω2Rcos θ＝()2Rcos θ，選項(xiàng)C正確；質(zhì)量為m的衛(wèi)星靜止在發(fā)射塔時(shí)對(duì)發(fā)射塔的壓力大小等于其重力mg，選項(xiàng)D正確。 答案　CD 14．2016年6月25日20時(shí)00分，長征七號(hào)運(yùn)載火箭成功發(fā)射，6月26日15時(shí)04分許，圍繞地球飛行了13圈的多用途飛船縮比返回艙開始返回。假設(shè)多用途飛船圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若已知地面的重力加速度和地球半徑，根據(jù)以上信息，可以求出的物理量為(　　

16、) A．多用途飛船圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 B．多用途飛船圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 C．地球質(zhì)量 D．多用途飛船圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度 解析　根據(jù)題述信息，可求出多用途飛船圍繞地球飛行13圈的時(shí)間，進(jìn)而求出多用途飛船圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T。由G＝mg，解得地球質(zhì)量M＝，由于引力常量G未知，所以不能得出地球質(zhì)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由G＝mg，G＝mr()2，解得r＝，選項(xiàng)B正確；多用途飛船圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F＝m()2r，由于不知飛船的質(zhì)量m，不能求出多用途飛船圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；已知軌道半徑r和運(yùn)動(dòng)周期T，可以求出多用途飛船

17、圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v＝，選項(xiàng)D正確。 答案　BD 二、非選擇題 15．中國計(jì)劃在2017年實(shí)現(xiàn)返回式月球軟著陸器對(duì)月球進(jìn)行科學(xué)探測，宇航員在月球上著陸后，自高h(yuǎn)處以初速度v0水平拋出一小球，測出水平射程為L(這時(shí)月球表面可以看成是平坦的)，已知月球半徑為R，萬有引力常量為G，求： (1)月球表面處的重力加速度及月球的質(zhì)量M月； (2)如果要在月球上發(fā)射一顆繞月球運(yùn)行的衛(wèi)星，所需的最小發(fā)射速度為多大？ (3)當(dāng)著陸器繞距月球表面高H的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，著陸器環(huán)繞月球運(yùn)動(dòng)的周期是多少？ 解析　(1)設(shè)月球表面的重力加速度為g，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有 h＝gt2① L＝v0·t② 得g＝③ 著陸器在月球表面所受的萬有引力等于重力， G＝mg④ 得M月＝⑤ (2)衛(wèi)星繞月球表面運(yùn)行，有 G＝⑥ 聯(lián)立⑤⑥得v＝⑦ (3)由牛頓第二定律有G＝m(R＋H)⑧ 聯(lián)立⑤⑧得T＝ 答案　(1)　　(2) (3) 9