【物理】2020二轮复习万有引力定律选择题特训练习（解析版）

【物理】2020二轮复习万有引力定律选择题特训练习（解析版）

‎2020届高考物理二轮复习选择题特训练习（4）‎ 万有引力定律 ‎1、“嫦娥五号”探测器计划在中国文昌卫星发射中心发射升空,自动完成月面样品采集,并从月球起飞,返回地球,带回约2kg的月球样品.某同学从网上得到一些信息,如下表所示,根据表格中数据,可以计算出地球和月球的密度之比为(   )‎ 月球半径 ‎ R0‎ 月球表面处的重力加速度 ‎ g0‎ 地球和月球的半径之比 ‎ R/R0=4 ‎ 地球表面和月球表面的重力加速度之比为 ‎ g/g0=6 ‎ A.3:2        B.2:3        C.4:1        D.6:1‎ ‎2、我国首颗量子科学实验卫星“墨子”号已于酒泉卫星发射中心成功发射,将在世界上首次实现卫星和地面之间的电子通信。“墨子”号由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道。此前在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7。G7是地球静止轨道卫星(高度约为36000千米),它将使北斗系统的可靠性进一步提高。以下说法中正确的是(   )‎ A.这两颗卫星的运行速度可能大于7.9km/s B.通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方 C.量子科学实验卫星“墨子”号的周期比北斗G7的小 D.量子科学实验卫星“墨子”号的向心加速度比北斗G7的小 ‎3、北斗导航系统具有导航、定位等功能.“北斗” 系统中两颗工作卫星1和2均绕地心O做匀速圆周运动,轨道半径均为r,某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置,如图所示,若卫星均顺时针运行, 地球表面处的重力加速度为g,地球半径为R,不计卫星间的相互作用力.以下判断中正确的是(   )‎ A.这两颗卫星的向心加速度大小相等,均为 B.卫星1由位置A运动至位置B所需的时间为 C.如果使卫星1加速,它就一定能追上卫星2 D.卫星1由位置A运动到位置B的过程中万有引力不做功 ‎4、2016年10月19日凌晨,“神舟十号”载人飞船与“天宫二号”对接成功。两齐对接后一起绕地球运行的轨道可视为圆轨道,运行周期为T,已知地球半径为R,对接体距地面的高度为kR,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G。下列说法正确的是（ ）‎ A.对接前,飞船通过自身减速使轨道半径变大靠近“天宫二号”实现对接 B.对接后,飞船的线速度大小为 C.对接后,飞船的加速度大小为 D.地球的密度为 ‎5、某国成功发射了一颗地球卫星,该卫星在近地点高度为494.6km、远地点高度为500km的轨道上运行,已知地球同步卫星的高度约为36 000 km.关于该卫星,下列表述正确的是(   )‎ A.该卫星的运行周期小于地球自转周期 B.该卫星不可能在赤道正上方 C.该卫星在轨道上运行到近地点时的加速度大于在地球赤道上的物体随地球一起自转的向心加速度 D.该卫星在轨道上运行过程中动能保持不变 ‎6、2016年10月19日,“神舟十一号”载人飞船与“天宫二号”空间实验室成功实现自动交会对接,两名航天员景海鹏和陈冬成功从“神舟十一号”飞船进入“天宫二号”实验舱。如图所示为“神舟十一号”变轨示意图,轨道A与轨道B相切于P点,轨道B与轨道C相切于Q点,以下说法正确的是(   )‎ A.“神舟十一号”在轨道B上由P向Q运动的过程中速率越来越小 B.“神舟十一号”在轨道C上经过Q点的速率大于在轨道A上经过P点的速率 C.“神舟十一号”在轨道B上经过P点的向心加速度与在轨道A上经过P点的向心加速度是相等的 D.“神舟十一号”在轨道B上经过Q点时受到地球的引力小于经过P点时受到地球的引力 ‎7、1871年,人们发现了太阳系中的第七颗行星——天王星,但是,它的运动轨迹有些“古怪”:根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差;英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶相信在天王星轨道外面还存在一颗未发现的行星。他们根据天王星的观测资料,各自独立地利用万有引力定律计算出这颗“新”行星的轨道,后来这颗行星被命名为“海王星”。设天王星和海王星各自绕太阳做匀速圆周运动,两行星的轨道平面共面,它们绕行的方向相同;设从两行星离得最近时开始计时,到下一次两行星离得最近所经历的最短时间为;设天王星的轨道半径为,周期为;假设忽略各行星之间的万有引力,那么海王星的轨道半径为( )‎ A. B. C. D.‎ ‎8、2013年发射的“嫦娥三号”卫星，实现我国首次对地外天体的直接探测，如图为“嫦娥三号”卫星在月球引力作用下，先沿椭圆轨道向月球靠近，并在P处“刹车制动”后绕月球做匀速圆周运动，并再次变轨最后实现软着陆，已知“嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动的半径为r，周期为T，引力常量为G，则( )‎ A．“嫦娥三号”卫星的发射速度必须大于11.2 km/s B．“嫦娥三号”卫星在椭圆轨道与圆轨道上经过P点的速度相等 C．“嫦娥三号”卫星由远月点Q点向P点运动过程中速度逐渐减小 D．由题给条件可求出月球质量 ‎9、2017年9月29日,世界首条量子保密通信干线开通,结合“墨子号”最子卫星,我国科学家成功实现了洲际量子保密通信。设“墨子号”在半径为r的圆周轨道上绕地球运行,经过时间t,转过的角度为θ,已知引力常量为G,下列说法正确的是( )‎ A.“墨子号”量子卫星的自转周期为 B.“墨子号”量子卫星内的物体处于平衡状态 C.可以计算地球的质量为 D.可以计算地球表面的重力加速度为 ‎10、宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”,它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,而不至因为万有引力的作用而吸引到一起.如图所示,某双星系统中两颗天体绕O点做匀速圆周运动,它们的轨道半径之比,则两颗天体的( )‎ A.角速度之比的 B.质量之比 C.线速度大小之比 D.向心力大小之比 ‎11、我国已于2011年9月末发射“天宫一号”目标飞行器，11月初发射“神舟八号”飞船并与“天宫一号”实现成功对接．某同学为此画出“天宫一号”和“神舟八号”绕地球做匀速圆周运动时的假想图如图所示，A代表“天宫一号”，B代表“神舟八号”，虚线为各自的轨道．由此假想图，可以判定（ ） ‎ A．“天宫一号”的运行速率等于“神舟八号”的运行速率 ‎ B．“天宫一号”的周期小于“神舟八号”的周期 ‎ C．“天宫一号”的向心加速度小于“神舟八号”的向心加速度 ‎ D．“天宫一号”的速率大于“神舟八号”的速率 ‎12、国务院批复,自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号,目前仍然在椭圆轨道上运行,其轨道近地点高度约为440km,远地点高度约为2060km;1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为,东方红二号的加速度为,固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为,则、、的大小关系为( )‎ A. B. C. D.‎ ‎13、如图所示,在火星与木星的轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是(   ) ‎ A.太阳对各小行星的引力相同 B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C.小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度 D.小行星带内各小行星的线速度值都大于地球公转的线速度 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：A 解析：在地球表面，忽略地球自转，地球表面的物体受到的重力等于万有引力，故,‎ 解得,故密度 同理,月球的密度,故地球和月球的密度之比,故选A。‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：C 解析：根据可知,轨道半径越大,线速度越小,第一宇宙速度的轨道半径为地球的半径,所以第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度,故A错误;地球静止轨道卫星即同步卫星,只能定点于赤道正上方,故B错误；根据,得,所以轨道半径小的量子科学实验卫星“墨子”号的周期小,故C正确;卫星的向心加速度,轨道半径小的量子科学实验卫星“墨子”号的向心加速度比北斗G7的大,故D错误。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：AD 解析：在地球表面的物体的万有引力大小等于重力, ,‎ 可得,卫星的加速度为,故A正确;‎ 卫星运行的线速度为,卫星1由位置A运动至位置B所需的时间为,故B错误;‎ 如果使卫星1加速,万有引力不足以提供向心力,卫星1将做离心运动, 离开原轨道,不会追上卫星2,故C错误;‎ 卫星1由位置A运动到位置B的过程中,万有引力方向与速度方向垂直,不做功,D正确。‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：C 解析：对接前,如果飞船减速,在原轨道上万有引力大于所需要的向心力,做近心运动,轨道半径变小,不能实现对接,故A错误;对接后,轨道半径r=R+kR=(1+k)R,飞船的线速度,故B错误;在地球表面附近,根据重力等于万有引力,有,得GM=gR2,对接后,根据万有引力提供向心力,有,得,得,故C正确；根据万有引力提供向心力,有,得地球质量,密度,故D错误。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：AC 解析：卫星运动过程中万有引力充当向心力,根据可得,故轨道半径越大,周期越大,‎ 由题意知该卫星的轨道半径小于地球同步卫星轨道半径,所以该卫星的运行周期小于地球同步卫星周期,即小于地球自转周期,故A正确;‎ 因为该卫星不是地球同步卫星,对于运转轨道没有严格的限制,则该卫星可以在赤道正上方,故B错误;‎ 根据,可得,故可知该卫星的向心加速度大于同步卫星的向心加速度;而同步卫星的角速度与位于地球赤道上的物体的角速度相等,根据a=ω2r知,同步卫星的向心加速度大于位于地球赤道上的物体的向心加速度,所以该卫星的向心加速度大于位于地球赤道上的物体随地球一起自转的向心加速度,故C正确;该卫星运行过程中万有引力做功,动能变化,故D错误.‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：ACD 解析：本题考查卫星变轨问题。“神舟十一号”在轨道B上由P点到Q点的过程中,远离地心,万有引力做负功,“神舟十一号”速率逐渐减小,A项正确;“神舟十一号”在A、C两轨道上运行时,轨道半径不同,根据可得,轨道半径越大,线速度越小,所以,B项错误;“神舟十一号”在A、B轨道上经过P点时,受地球的引力相等,‎ 所以加速度相等,C项正确;“神舟十一号”在轨道B上经过Q点比经过P点时离地心的距离要远些,受地球的引力要小些,D项正确。‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：C 解析：由题意可知,海王星与天王星每隔时间t相距最近,设海王星转动的周期为T’,圆轨道半径R’,则有,解得,根据开普勒第三定律,解得,故选C。‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：D 解析：由卫星发射条件知，地球卫星发射速度应大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，A错；卫星在P点由椭圆轨道到圆轨道要适当减速，因此在椭圆轨道与圆轨道上经过P点的速度不相等，B错；“嫦娥三号”卫星由远月点Q点向P点运动过程中，月球引力对其做正功，速度逐渐增大，C错；由可得月球质量为，D对．‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：C 解析：由题述条件无法求解自转周期,可以求环绕周期,“墨子号”量子卫星的角速度,则,故A错误;“墨子号”量子卫星内的物体受引力作用,做圆周运动,不是平衡状态,故B错误;由万有引力提供向心力,有,解得,故C正确;“墨子号”量子卫星的向心加速度,故D错误。‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：A 解析：两星都绕O点做匀速圆周运动,由两者之间的万有引力提供向心力,角速度相等,设为ω。根据牛顿第二定律,对A星有,对B星有 ‎,联立解得,根据双星的条件有角速度之比,由得,线速度大小之比,向心力大小之比,故A正确,B、C、D错误。‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：B 解析：A. 根据：‎ 得：‎ 天宫一号的半径大，向心加速度小，线速度小，周期大。故A. B错误，C正确。‎ D. 神舟八号在轨道上减速，由于万有引力大于所需的向心力，神舟八号会做近心运动，离开原轨道，不会和天宫一号对接。故D错误。‎ 故选C.‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：D 解析：东方红二号和固定在地球赤道上的物体转动的角速度相同,根据可知,;根据可知;故选D。‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：C 解析：各小行星的质量不一定都相同,它们到太阳中心的距离不一定都相同,因此太阳对各小行星的引力大小不一定相等,而这些小行星与太阳的连线也不可能都重合,太阳对它们的引力方向也不可能都相同。A错;对小行星环绕太阳的圆周运动有：、、,解得：,、。因此,小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度。选项C正确;由于各小行星的轨道半径均大于地球公转轨道半径,带内各小行星的线速度值都小于地球公转的线速度,周期均小于地球的公转周期（一年）。选项BD错误。‎ ‎ ‎