万有引力与航天高考题.docx
- 文档编号:12217897
- 上传时间:2023-04-17
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:218.05KB
万有引力与航天高考题.docx
《万有引力与航天高考题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《万有引力与航天高考题.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
万有引力与航天高考题
万有引力与航天高考题
万有引力与航天高考题
1.(14山东
)2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程。
某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想:
如图,将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到
高度的轨道上,与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接,然后由飞船送“玉兔”返回地球。
设“玉兔”质量为
,月球半径为
,月面的重力加速度为
。
以月面为零势能面,“玉兔”在
高度的引力势能可表示为
,其中
为引力常量,
为月球质量。
若忽略月球的自转,从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】设玉兔在h高度的速度为v,则由
可知,玉兔在该轨道上的动能为:
,由能的转化和守恒定律可知对玉兔做的功为:
,结合在月球表面:
施了首次交会对接。
任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道,等待与“神州九号”交会对接。
变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道,对应的轨道半径分别为R1、R2,线速度大小分别为
、
。
则
等于
A.
B.
C.
D.
解析:
万有引力提供天宫一号圆周运动的向心力,据此列式讨论,依靠重力工作原理的实验仪器在天宫一号中将不再适用.
解:
万有引力提供圆周运动的向心力有:
A、
⇒
,故A错误;
B、
⇒
,故B正确;
C、
,轨道半径增加,卫星运行线速度减小,动能减小,故C错误;
D、弹簧测力计是利用胡克定律F=kx制作的,在失重的环境下仍可以使用,故D错误;
故选B.
4.(11山东17.)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
解析:
由于卫星运行高度越大,周期越大,速度越小,所以甲的周期大于乙的周期,乙的速度小于第一宇宙速度,选项A正确B错误;卫星越高,加速度越小,甲的加速度小于乙的加速度,选项C正确;同步卫星只能运行在赤道上方特定轨道上,甲在运行时不能经过北极的正上方,选项D错误。
答案:
AC
5.(14新课标19.)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。
当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学称为“行星冲日”。
据报道,2014年各行星冲日时间分别是:
1月6日木星冲日;4月9日火星冲日;5月11日土星冲日;8月29日海王星冲日;10月8日天王星冲日。
已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示,则下列判断正确的是
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
轨道半径(AU)
1.0
1.5
5.2
9.5
19
30
A.各地外行星每年都会出现冲日现象
B.在2015年内一定会出现木星冲日
C.天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半
D.地外行星中,海王星相邻两次冲日的时间间隔最短
答案:
BD
解析:
考察角追及和万有引力定律。
由引力提供向心力可知
相邻两次冲日的时间间隔
其中
表示的是地球的公转角速度,
表示的是行星的公转角速度。
将第一式中的结果代入到第二式中有
设行星的半径是地球半径的k倍,则上式可化为
上式中
,也就是地球绕太阳公转的周期,即一年的时间。
对于火星k=1.5,
对于木星k=5.2,
至此可知,后面的行星冲日时间间隔大约都是1年,但又大于1年,因为只有
时才恰恰为一年。
6.(13新课标20.)目前,在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转,其中一些卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小。
若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到地球引力和薄气体阻力的作用,则下列判断正确的是
A.卫星的动能逐渐减小
B.由于地球引力做正功,引力势能一定减小
C.由于气体阻力做负功,地球引力做正功,机械能保持不变
D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小
【答案】BD
【解析】卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,做近心运动,万有引力做正功,引力势能减小,B正确;由于稀薄气体的阻力做负功,机械能有部分转化为内能,故卫星的机械能减小,C错误;又因为稀薄气体的阻力较小,故卫星克服气体阻力做的功小于万有引力做的功,即小于引力势能的减小,D正确,由动能定理可知合外力做正功,卫星的动能增加,A错误。
【考点定位】万有引力定律及功能关系
7. (12新课标21.)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.
B.
C.
D.
【答案】 A
【解析】本题难度较大,关键如何认识与理解“质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零”。
根据万有引力定律,在地球表面,F=mg1=G
可得:
g1=G
①
M1=
V球=
R3
②
根据题意,在矿井底部,地球的有效质量为:
M2=
V=
(R-d)3
③
则F=mg2=G
可得:
g2=G
④
综上所述、联立①②③④可得g2/ g1=
,答案为A。
8.(2012·北京理综)关于环绕地球运动的卫星,下列说法正确的是
A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期
B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率
C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,.它们的轨道半径有可能不同
D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合
【答案】:
B
【解析】:
分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颖卫星,可能具有相同的周期,选
9.(2011重庆理综第21题)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,如题21图所示。
该行星与地球的公转半径比为
A.
B.
C.
D.
【解析】:
由G
=mr
得
=
。
地球绕太阳公转
=
,某行星绕太阳公转
=
,
由每过N年,该行星会运行到日地连线的延长线上可得N-
=1,联立解得
=
,选项B正确。
10(2011四川理综卷第17题)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
,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
B.轨道半径之比约为
C.向心加速度之比约为
D.向心加速度之比约为
11.(2010上海物理)如图,三个质点a、b、c质量分别为m1、m2、M(M>>m1,M>>m2).在C的万有引力作用下,a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动,轨道半径之比ra:
rb=1:
4,则它们的周期之比Ta:
Tb=______;从图示位置开始,在b运动一周的过程中,a、b、c共线了____次。
【解析】根据
,得
所以Ta:
Tb=
:
=1:
8。
在b运动一周的过程中,a运动8周,所以a、b、c共线了8次。
【答案】1:
88
12.4.(2012·广东理综物理)如图6所示,飞船从轨道1变轨至轨道2。
若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动,不考虑质量变化,相对于在轨道1上,飞船在轨道2上的
A.动能大
B.向心加速度大
C.运行周期长
D.角速度小
4【解析】:
根据万有引力提供向心力可得,相对于在轨道1上,飞船在轨道2上的速度较小,动能小,角速度小,向心加速度小,运行周期长,选项CD正确。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 万有引力 航天 考题