高考物理试题分项版汇编系列 专题06 万有引力与航天（含解析）.pdf

一、单选题1.科学家经过深入观测研究，发现月球正逐渐离我们远去，并且将越来越暗。有地理学家观察了现存击中鹦鹉 螺化石，发现其贝壳上的波状螺纹具有树木年轮一样的功能，螺纹分许多隔，每隔上波状生长线在30条左右，与现代农历一个月的天数完全相同。观察发现，鹦鹉螺的波状生长线每天长一条，每月长一隔。研究显示，鹦鹉 螺的贝壳上的生长线，现代是30条，中生代白垩纪是22条，侏罗纪是18条，奥陶纪是9条。已知地球表面的 重力加速度为g,地球半径为，现在月球到地球的距离约为38万公里。始终将月球绕地球的运动视为圆周轨道,由以上条件可以估算奥陶纪月球到地球的距离约为0A.B.C.D.【答案】A【解析】解：由题可知现代鹦鹉螺的贝壳上，生长线是30条,对应周期为30天;奥陶纪是9条,每一条对应1天,可知奥陶纪月球周期为9天;根据尸=左，可知,奥陶纪月球到地球的距离约为=7yj=3 8xlO7x3j=L7 xl0Sio 本题选 A2,2017年6月15日，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧 眼”。“慧眼”的成功发射将显著提升我国大型科学卫星研制水平，填补我国国X射线探测卫星的空白，实现我 国在空间高能天体物理领域由地面观测向天地联合观测的超越。“慧眼”研究的对象主要是黑洞、中子星和射线 暴等致密天体和爆发现象。在利用“慧眼”观测美丽的银河系时，若发现某双黑洞间的距离为L,只在彼此之间 的万有引力作用下做匀速圆周运动，其运动周期为T,引力常量为G,则双黑洞总质量为（）A.B.C.D.【答案】A【解析】对双黑洞中的任一黑洞：得对另一黑洞：得 又联立可得：G +G彗24 于24于4+为）即双黑洞总质量。故A项正确。点睛：双星模型与卫星模型是万有引力部分的典型模型，要能熟练应用。3.在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。下列关于科学家和他们的贡献的叙述中，符 合史实的是A.安培最先发现电流能够产生磁场B.牛顿通过扭秤实验，测出了引力常量C.笛卡儿巧妙地利用“月一地”检验，证明了天、地引力的统一D.法拉第不仅提出了场的概念，而且还引入了电场线和磁场线的概念【答案】D【解析】A.奥斯特第通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，故/错误；B.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许利用扭秤实验巧妙地测出了万有引力常量&故夕错误；C.牛顿巧妙地利用“月一地”检验，证明了天、地引力的统一，故。错误；D.法拉第不仅提出了场的概念，而且还引入了电场线和磁场线的概念，故正确；故选：Do4.下列说法正确的是（）A.密立根通过油滴实给测得了基本电荷的数值B.卡文迪许最先通过实验测出了静电力常量C.库仑研究了电荷之间的作用力，安培提出了电荷周围存在着它产生的电场D.奥斯特发现了判定电流产生磁场方向的右手螺旋定则【答案】A【解析】密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值,选项A正确；卡文迪许最先通过实验测出了万有引力常量,选项B错误；库仑研究了电荷之间的作用力，法拉第提出了电荷周围存在着它产生的电场，选项C错误；安培发 现了判定电流产生磁场方向的右手螺旋定则，选项D错误；故选A.5.天文学家发现某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期，万有引力恒 量为，由此可推算出0A.行星的质量B.行星的加速度C.亘星的质量D.恒星的密度【答案】BC【解析】行星围绕恒星转动时，万有引力提供向心力:，a=当知道行星的轨道半径和运行周期时，可以求出恒星 的质量及行星的加速度，无法求出行星的质量及恒星的密度,故BC正确,AD错误。6.地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形.已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍，则木星 与地球绕太阳运行的线速度之比约为()A.0.19 B.0.44C.2.3 D.5.2【答案】B【解析】由得:，所以有:，B正确；ACD错误；故选Bo视频7.天文学家发现某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期，万有引力恒 量为，由此可推算出0A.行星的质量B.行星的加速度C.恒星的质量D.恒星的密度【答案】BC【解析】行星围绕恒星转动时，万有引力提供向心力:，a=当知道行星的轨道半径和运行周期时，可以求出恒星 的质量及行星的加速度，无法求出行星的质量及恒星的密度,，故BC正确，AD错误。8.质量为必的人造地球卫星与地心的距离为r时，其引力势能可表示为笈=-，其中G为引力常量，必为地球质 量。假设该卫星原来在半径为曲的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气摩擦的作用，飞行一段时 间后其圆周运动的半径变为尼，则在此过程中因摩擦而产生的热量为0A.GMm。B.GMmQC.()D.()【答案】C【解析】试题分析：卫星做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则轨道半径为舄时G学,卫星的引力势能为4=9皆；道半径为为时6誓=根（，卫星的引力势能 j ffuT-XL JlCn XVJ为色=一竿；设摩擦而产生的热量为Q,根据能量守恒定律得：:标m+/=：用诏+/+。,联立解得：0=竿|:一|，故选最【点睛】求出卫星在半径为圆形轨道和半径为的圆形轨道上的动能，从而得知动能的减小量，通过引力势能公式 求出势能的增加量，根据能量守恒求出热量.9.如图所示,a是地球赤道上的一点，某时刻在a的正上方有三颗卫星b、c、d,他们的圆轨道与赤道平面共面，各 卫星的运行方向均与地球自转方向相同（顺时针方向,图（甲）中已标出）.其中d是地球同步卫星.从该时刻起,经过一段时间t（在t时间内,b卫星还没有运行完一周），各卫星相对a的位置最接近实际的是下图中的（）【答案】C【解析】万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得:，解得：T=2兀，轨道半径r越大，周期T越大，则角速度越 小，所以经过相同的时间，三个卫星中，b转过的角度最大，c次之，d最小，d为同步卫星，与赤道上的a保持 相对静止.故ABD错误，C正确.故选C.10.发射地球同步卫星要经过三个阶段：先将卫星发射至近地圆轨道1,然后使其沿椭圆轨道2运行，最后将卫 星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如题图所示.当卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时，则以下说法正确的是（）A.卫星在轨道3上的运行速率大于7.9km/sB.卫星在轨道3上的机械能小于它在轨道1上的机械能C.卫星在轨道3上的运行速率小于它在轨道1上的运行速率D.卫星沿轨道1经过Q点时的加速度小于轨道2经过Q点时的加速度【答案】C【解析】为最大环绕速度，则卫星在轨道上的运行速率小于，故A错误；卫星从轨道1到轨道3需要克服引力做 较多的功，故在轨道3上机械能较大，故B错误；依据万有引力公式.，则卫星在轨道上的运行速率小于它在轨 道上的运行速率，故C正确；依据牛二定律.卫星沿轨道经过点时的加速度等于轨道经过点时的加速度，故D错 误.故选C.点睛：解答此类问题就是根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、向心加速度、和向心力的表达 式进行讨论即可.IL a是地球赤道上一幢建筑，。是在赤道平面内做匀速圆周运动的卫星，。是地球同步卫星，已知8的轨道半径 为c的，某一时刻氏c刚好位于a的正上方（如图所示），经48 h,a、b、c的大致位置是四个选项中的c邛0 e卜 c$dA.：B.：C.他 D.!【答案】B【解析】由于a物体和同步卫星c的周期都为24h.所以48h后两物体又回到原位置，根据开普勒第三定律得解得然后再算b卫星在48小时内运行的圈数圈，故B正确，ACD错误；故选Bo12.2016年8月16日，墨子号量子科学实验卫星成功发射升空，这标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。已知卫星在距地球表面高度为h的扇形轨道上运动，运行周期为T,引力常量为G,地球半径为R,则地球的质量可表示为（）A.B.C.D.【答案】B【解析】根据万有引力提供向心力有:解得：沪，故正确，4错误。故选：B.13.地球赤道上的重力加速度为g,物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a,卫星甲、乙、丙在如图所示的三个椭园轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切。不计阻力，以下说法正确的是（）A.如果地球的转速为原来的倍，那么赤道上的物体将会“飘”起来而处于完全失重状态B.卫星甲、乙分别经过P点时的速度相等C.卫星甲的机械能最大D.卫星甲的周期最小【答案】A【解析】物体在赤道上随地球转动时，根据牛顿定律：；当物体飘起来的时候，万有引力完全提供向心力，则此时物体的向心加速度为即此时的向心加速度a，=g+a;根据向心加速度和转速的关系有：a=（2Kn）aR,a，=(27 Tny):R 可得:n=，故A正确；物体在椭圆形轨道上运动，轨道高度超高，在近地点时的速度越大，故B错误；卫星的机械能跟卫星的速度、高度和质量有关，因未知卫星的质量，故不能确定甲卫星的机械能最大，故C错误；根据开普勒第三定律 知，椭圆半长轴越小，卫星的周期越小，卫星甲的半长轴最长，故周期最大，D错误；故选A。14.如图所示，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器于北京时间2011年11月3日凌晨实现刚性连接,形成组合体，使中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功.若已知地球的自转周期八地球半径尺地球表 面的重力加速度g、组合体运行的轨道距地面高度为h,下列表达式正确的是()A.组合体所在轨道处的重力加速度B.组合体围绕地球作圆周运动的角速度大小C.组合体的线速度大小D.组合体的运行周期【答案】D【解析】地球表面的物体受到的重力等于万有引力，即：，则：，组合体绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力；A、由万有引力定律得:，解得:，故A错误；B、由万有引力定律得:，解得:，故B错误；C、由万有引力定律得：，解得：，组合体的轨道半径：，组合体的周期：，组合体的线速度：27r(R+h、17i(R+h v=V,7 M=-R1 T1 GT1,所以可以估算出地球的质蚩，不能估算出月球的质蚩，A错误；B正确;C、由于不知道地球表面的重力加速度，也不知道近地卫星的线速度或者周期，所以无法求出地球的半径,C错误;4后期d、根据p=，地球密度的表达式为：p=rL=2_,由于地球半径未知，故无法计算地球的V t混 GT&a si密度，D错误;故选Bo3 5.已知地球半径为R,地球自转周期为T。a是地球赤道上的一栋建筑，b是与地心的距离为r的地球同步卫星,c是在赤道平面内作匀速周周运动、与地心距离为的卫星，b、c运行方向和地球自转方向相同。某一时刻b、c(2/7+1),刚好位于a的正上方，如图所示，则经过时间/=2 T，(N=1,2,3.),a、b、c的相对位置是下图中的【答案】A【解析】a是地球赤道上的一栋建筑，b是与地心的距离为r的地球同步卫星，周期都为T,某一时刻b、c刚好位于a的正上方，经过时间精选文档,a、b都运动到地心正下方，故B、D错误；由开普勒第三定律，有，b的周期是c的周期的2倍，b运动到地 心正下方，c运动到地心正上方，故A正确，C错误；故选Ao3 6.下列说法正确的是（）A.开普勒测出了万有引力常量B.卡文迪许发现地月间的引力满足距离平方反比规律C.伽利略将实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了科学的思维方式和研究方法D.牛顿第一定律能通过现代的实验手段直接验证【答案】C【解析】A、卡文迪许测出了万有引力常量，故A错误；B、牛顿发现了万有引力定律，发现地月间的引力满足距离平方反比规律，B错误；C、伽利略）将实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了科学的思维方式和研究方法，故C错误；D、牛顿第一定律是理想的实验定律，不能通过现代的实验手段直接验证，故D错误；故选：Co3 7.“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km的圆形轨道上运行，运行周期为 127分钟.已知引力常量年6.67 x10-Nn）2/kg 2,月球半径约为1.7 4xl03 km,利用以上数据估算月球的质量 约为（）A.5.lx 1013 kg B.7.4x10 kg C.5.4 X 1022 kg D.7.4xl022 kg【答案】D【解析】嫦娥一号卫星的轨道半径厂=1.7 4x103+200km=1940000m,运行周期，根据万有引力提供圆周运动4万 2/4x3.142x（1940000）3 向心力有，可得中心天体月球的质量=丁=-三-1kg。7.4x10kg,故D正确.GT-6.67 xl0-nx（7 620）3 8.我国“北斗”卫星导航定位系统将由5颗静止轨道卫星（同步卫星）和30颗非静止轨道卫星组成，30颗非静 止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星轨道高度约为2.ISxlOkm,静止轨道卫星的高度约为 3.60 x 10kmo下列说法正确的是（）A.中轨道卫星的线速度大于7.9km/sB.静止轨道卫星的线速度大于中轨道卫星的线速度C.静止轨道卫星的运行周期大于中轨道卫星的运行周期D.静止轨道卫星的向心加速度大于中轨道卫星的向心加速度【答案】C【解析】第一宇宙速度是卫星近地面飞行时的速度，由于中轨道卫星的半径大于地球半径，故中轨道卫星的线速 度小于第一宇宙速度7.9km/s,故A错误；根据万有引力提供向心力:，解得:，静止轨道卫星轨道半径大于中轨 道卫星轨道半径，所以静止轨道卫星的线速度小于中轨道卫星的线速度，故B错误；根据万有引力提供向心力:，解得:，静止轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨道半径，所以静止轨道卫星的运行周期大于中轨道卫星的运行 周期，故C正确；根据万有引力提供向心力:，解得:，静止轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨道半径，所以静 止轨道卫星的向心加速度小于中轨道卫星的向心加速度，故D错误。所以C正确，ABD错误。3 9.宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内太空授课时，指令长聂海胜悬浮在太空舱内“太空打坐”的情景如图.若 聂海胜的质量为明，距离地球表面的高度为力，地球质量为现半径为用引力常量为&地球表面的重力加速度 为g,则聂海胜在太空舱内受到重力的大小为A.0 B.mg C.D.【答案】D【解析】飞船在距地面高度为h处，由万有引力等于重力得:，故D正确，ABC错误；故选D.40,已知引力常量为G,地球半径为，地球表面的重力加速度为g和地球的自转周期为7；不考虑地球自转的影 响，利用以上条件不可求出的物理量是（）A.地球的质量B.地球第一宇宙速度C.地球与其同步卫星之间的引力D.地球同步卫星的高度【答案】C【解析】地球表面的物体受到的重力等于万有引力:，解得：，故A可以求出；地球的近地卫星所受的万有引力提 供向心力:，解得第一宇宙速度为：，故B可求出；地球与其同步卫星之间的引力:，不知道同步卫星力的质量，所以无法求出地球与其同步卫星之间的引力，故C不可求出；地球的同步卫星的万有引力提供向心力：Mm（R+h）247r2二加亍（火+），代入地球的质量得卫星的高度:，故D可求出。所以选C.41.“月一地检验”为万有引力定律的发现提供了事实依据。已知地球半径为R,地球中心与月球中心的距离r=60R,下列说法正确的是A.卡文迪许为了检验万有引力定律的正确性，首次进行了“月一地检验”B.“月一地检验”表明地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是不同性质的力C.月球由于受到地球对它的万有引力而产生的加速度与月球绕地球做近似周周运动的向心加速度相等D.由万有引力定律可知，月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度是地面重力加速度的【答案】C【解析】牛顿为了检蛉万有引力定律的正确性，首次进行了“月一地检脸”，A错误；“月一地检脸”表明 地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同种性质的力，B错误：月球由于受到地球对它的万有引 力面产生的加速度与月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度相等，所以证明了万有引力的正确，c正确；物体在地球表面所受的重力等于其引力，则有=答，月球绕地球在引力提供向心力作用下做匀速圆GMm,研周运动，则有-Q=吟,联立上两式可得4二g=l二3600,故g=3 60（）4,D错误.（60）42.“嫦娥五号”作为我国登月计划中第三期工程的“主打星”，将于xx年左右在海南文昌 卫星发射中心发射，登月后又从月球起飞，并以“跳跃式返回技术”成功返回地面，完成探月工程的重大跨越一一带回月球样品。“跳跃式返回技术”是指航天器在关闭发动机后进入大气层，依靠大气升力再次冲出大气层，降低速度后再进 入大气层。如图所示,虚线为大气层的边界。已知地球半径为R,d点距地心距离为r,地球表面重力加速度为go则 下列说法正确的是（）A.“嫦娥五号”在b点处于完全失重状B.“嫦娥五号”在d点的加速度大小等于C.“嫦娥五号”在a点和c点的速率相等D.“嫦娥五号”在c点和e点的速率相等【答案】D【解析】“嫦娥五号”沿a历轨迹做曲线运动，曲线运动的合力指向曲线弯曲的凹侧，即在6点合力向上，即加 速度向上，因此“嫦娥五号”在精选文档6点处于超重状态，故A错误；在d点，由万有引力提供向心力:，“嫦娥五号”的加速度为：，根据万有引力等 于重力:，联立可得:，故B错误；嫦娥五号”从a点到万有引力不做功，由于阻力做功，则a点速率大于c 点速率，故C错误；从c点到e点，没有空气阻力，机械能守恒，则c点速率和e点速率相等，故D正确。所以D正确,ABC错误。43.北斗卫星导航系统空间段计划由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中轨道卫星、3颗倾斜同步 轨道卫星.中轨道卫星和静止轨道卫星都绕地球球心做圆周运动，中轨道卫星离地面高度低，则中轨道卫星与静 止轨道卫星相比，做圆周运动的（）A.角速度小 B.周期大 C.线速度小 D.向心加速度大【答案】D【解析】卫星受到的万有引力充当向心力，所以有GMmV2 2 4万 2=m =ma)r m r=ma r T,解得a=粤,故轨道半径越小，周期越小，线速度越大，角速度越大,向心加速度越大，故D正确.44.随着太空技术的飞速发展，地球上的人们登陆其它星球成为可能，假设未来的某一天，宇航员登上某一星球 后，测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，而该星球的平均密度与地球的差不多，则该星 球质量大约是地球质量的（）A.0.5 倍 B.2 倍 C.4 倍 D.8 倍【答案】D【解析】根据天体表面附近万有引力等于重力，列出等式：，解得，其中M是地球的质量，r应该是物体在某位置 到球心的距离.根据根据密度与质量关系得：M=p-7 rr3,星球的密度跟地球密度相同,，星球的表面重力加速度 是地球表面重力加速度的2倍，所以星球的半径也是地球的2倍，所以再根据2。兀声得：星球质量是地球质 量的8倍.故选D.45.“太空涂鸦”技术的基本物理模型是：原来在较低圆轨道运行的攻击卫星从后方接近在较高圆轨道上运行的 侦察卫星时，准确计算轨道并向其发射“漆雾”弹，“漆雾”弹在临近侦察卫星时，压爆弹囊，让“漆雾”散开 并喷向侦察卫星，喷散后强力吸附在侦察卫星的侦察镜头、太阳能板、电子侦察传感器等关键设备上，使之暂时 失效。下列说法正确的是（）A.攻击卫星在原轨道上运行的线速度大于7.9 km/sB.攻击卫星在原轨道上运行的线速度比侦察卫星的线速度小C.攻击卫星完成“太空涂鸦”后应减速才能返回低轨道上D.若攻击卫星周期已知，结合万有引力常量就可计算出地球质量【答案】C【解析】7.9km/s是第一宇宙速度，也是近地圆轨道的运行速度，*魏v=可知，轨道高度越高，速度越小，故攻 击卫星在原轨道上运行的线速度小于7.9 km/s,攻击卫星的轨道比侦察卫星的轨道低，故攻击卫星在原轨道上 运行的线速度比侦察卫星的线速度大，故AB均错误.攻击卫星完成“太空涂鸦”后应减速做近心运动，才能返 回低轨道上，故C正确.由于不知道卫星的轨道半径，故不能计算地球的质量，故D错误.故选C.46.xx年4月中下旬“天舟一号”货运飞船将择机发射，并与“天宫二号”空间实验室交会对接、实施推进剂在 轨补加、开展空间科学实验和技术试验等功能。若对接前它们都绕地球做匀速圆周运动，目“天舟一号”处于低 轨道，“天宫二号”空间实验室处于高轨道，如图所示，则（）A.“天舟一号”在地面上的发射速度不会超过7.9km/sB.为了顺利实现对接，“天舟一号”在图示轨道需要点火减速C.对接成功后，“天舟一号”的动能减小，机械能增大D.对接后，由于“天宫二号”的质量增大，其轨道降低【答案】C【解析】7.g km/s为卫星实现绕地球做圆周运动时的最小发射速度，A错误；为了顺利实现对接，“天舟一 号”在图示轨道需要点火加速做离心运动，B错误；“天舟一号”运动到“天宫二号”所在轨道后，外界对 天舟一号卫星做正功，机械能增大，由悟口,轨道高度增大，速度减小，动能也减小，C正确5对接 后，“天宫二号”的族量增大，与地球间万有引力变大，所需的向心力也增大，由G詈=m&口，“天宫二号”的轨道高度与其质量而无关.，因此轨道不变，D错误；故选C.47.已知地球质量为M,半径为R,地球表面重力加速度为g,有一个类地行星的质量为地球的P倍、半径为地球 的q倍，该行星绕中心恒星做匀速周周运动的周期为T,线速度为v,则此类地行星表面的重力加速度和中心恒 星的质量分别为（）A.、B.、C.、D.、【答案】B【解析】根据万有引力等于地表物体所受重力:，类地行星的质量为地球的P倍、半径为地球的q倍，贝U；根据中心恒星对行星的万有引力充当行星做匀速圆周运动的向心力：又根据上式可得：联立解得：48.如图所示是“天宫二号”空间实验室轨道控制时在近地点高度（Q点）200千米、远地点高度（P点）394千米的 椭园轨道运行，已知地球半径取6 400 km,M、N为短轴与椭圆轨道的交点，对于“天宫二号”空间实验室在椭 圆轨道上的运行，下列说法正确的是（）A.“天宫二号”空间实验室在P点时的加速度一定比Q点小，速度可能比Q点大B.“天宫二号”空间实验室从N点经P点运动到M点的时间可能小于“天宫二号”空间实验室从M点经Q点运 动到N点的时间C.“天宫二号”空间实验室在远地点（P点）所受地球的万有引力大约是在近地点（Q点）的D.“天宫二号”空间实验室从P点经M点运动到Q点的过程中万有引力做正功，从Q点经N点运动到P点的过 程中要克服万有引力做功【答案】D【解析】A:根据可得：“天宫二号”空间实验室在P点时的加速度一定比Q点小，根据卫星在运行过程中机械 能守恒可得：P点处离地面较远，重力势能较大，动能较小，即P点速度比Q点小，故A错误。B:“天宫二号”空间实给室从N点经P点运动到M点与“天宫二号”空间实给室从M点经Q点运动到N点路程 一样，但在从N点经P点运动到M点这一阶段离地较远，重力势能较大，速度较小，综上：从N点经P点运动到 M点这一阶段所用时间较长，故B错误。C:万有引力近地点高度（Q点）200千米、远地点高度（P点）394千米、地球半径取6 400 km故天宫二号”空间实 验室在远地点（P点）所受地球的万有引力不是在近地点（Q点）的，故C错误。D:空间实验室从P点经M点运动到Q点的过程中，高度降低，万有引力做正功；从Q点经N点运动到P点的过 程中，高度升高，要克服万有引力做功，故D正确。点睛：开普勒第二定律也称面积定律：任一行星，在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积相等;可以得到近地点速度大于远地点速度。49.假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B,半径分别为R和R。两颗行星周围卫星的轨道半径的三次方（r3）与运行周期的平方CT）的关系如图所示；T。为卫星环绕行星表面运行的周期。则（）A.行星A的质量大于行星B的质量B.行星A的密度小于行星B的密度C.当两行星的卫星轨道半径相同时，行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速D.行星A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度【答案】C【解析】根据万有引力提供向心力得出：得:，根据图象可知，A的比较B的大，所以行星A的质量大于行星B 的质量，故A错误；根图象可知，在两颗行星表面做匀速圆周运动的周期相同，密度4-r3P=一 一所以行星A的密度等于行星B的密度，故B错误；根据得:，当两行星的V-jiR3+tiR3 GT。3 3卫星轨道半径相同时，A的质量大于B的质量，则行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速，故C正 确.第一宇宙速度，A的半径大于B的半径，卫星环绕行星表面运行的周期相同，则A的第一宇宙速度大于行星 B的第一宇宙速度，故D错误；故选C.点睛：要比较一个物理量大小，我们应该把这个物理量先表示出来，在进行比较.向心力的公式选取要根据题目 提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用.50.已知某行星半径为R,以第一宇宙速度围绕该行星运行的卫星的绕行周期为T,围绕该行星运动的同步卫星 运行速率为v,则该行星的自转周期为（）A.B.C.D.【答案】A【解析】设同步卫星距地面的高度为力，贝I以第一宇宙速度运行的卫星的轨道半径为,，联立解得，行星的自 转周期等于同步卫星运转周期；因此BCD选项是错误，选项A正确。综上所述本题选A51,下表是一些有关地球的数据，仅利用表中信息可以估算出下列哪些物理量（忽略地球自转效应，引力常量已 知）地球质量地心到月球中心的距离第一宇宙速度地球同步卫星离地面的高度一年妁365天一个月的30天r天约24小时奥力加龙区的9UW4S为期0EA.B.C.D.【答案】D【解析】根据地球表面的物体所受的万有引力等于重力：G翳=mg,M=喑，已知地球的半径和表面的重力加速度，所以能求出地球的质量.故正确.地球的质量可以求出，已知了月球绕地球作圆周运动的 周期，根据养尸，求出轨道半径.故正确.根据阳二年，昨回,已知地球表面的重力加速度和地球的半径，所以可以求出地球的第一宇宙速度.故正确.根据6等，“争2,地球的质量可以求出，已知同步卫星的周期，可以求出同步卫星的轨道半径，地球的半径已知，所以可以求出同步卫星离 地面的高度.故正确.故选D.52,被誉为第一个“称出”地球质量的科学家是A.开普勒 B.牛顿 C.笛卡尔 D.卡文迪许【答案】D【解析】牛顿在推出万有引力定律的同时，并没能得出引力常量G的具体值，G的数值于1789年由卡文迪许利用 他所发明的扭秤得出，故ABC错误，D正确.故选D.53.如图所示，我国自主研发的北斗卫星导航系统由35颗卫星组成，包括分布于a类型轨道的5颗同步轨道卫 星、分布于b类型轨道的3颗倾斜轨道卫星（与同步卫星轨道半径相同，轨道倾角55）和分布于c类型轨道的 27颖中轨道卫星，中轨道卫星运行在3个互成120的轨道面上,预计2020年全部建成，下列说法正确的是A.处于a类型轨道上的卫星相对于地面静止且处于平衡状态B.b类型轨道上的卫星的加速度大于c类型轨道上的卫星运行的加速度C.类型轨道上的卫星的运行速度大于地球赤道上物体运行的速度D.b类型轨道上的卫星可与地球保持相对静止【答案】C【解析】A.处于a类型轨道上的卫星相对于地面静止且处于非平衡状态，故A错；B.由于b类型轨道的高度大于c类型轨道的高度，故b类型轨道上的卫星的加速度小于c类型轨道上的卫星运 行的加速度，故B错；C.类型轨道上的卫星的运行速度大于a类型轨道上的卫星的线速度，而a类型轨道上的卫星的线速度又大于地球 赤道上物体运行的速度，故a类型轨道上的卫星的线速度大于地球赤道上物体运行的速度，故C正确；D.只有a类型轨道上的卫星可与地球保持相对静止,故D错。故选Co54.xx年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道I进入椭圆轨道n,B为轨 道II上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（）A.在轨道II上经过B的速度小于经过A的速度B.在轨道II上经过A的动能小于在轨道I上经过A的动能C.在轨道II上经过A的加速度小于在轨道I上经过A的加速度D.在轨道II上经过B的向心力小于在轨道I上经过A的向心力【答案】B【解析】由于从远地点向近地点地球引力对卫星做正功，卫星动能增加速度增大，故在近地点时的速度大于远地点时的速度大小，故A错误；在轨道H上的4点要变轨到I上，需要加速，所以在轨道II上经过4的动能小于在轨道I上经过/的动能，故B正确；由万有引力提供向心力:，解得:，因力点到地心的距离相等，所以加速度相等，故C错误;向心力为：，因为方点离地心较近，所以在轨道II上经过方的向心力大于在轨道I上经过4的向心力，故D错误。所以B正确，ACD错误。55.2013年6月13日，“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在离地面3 43 km的周轨道上成功进行了我 国第5次载人空间交会对接，在进行对接前，“神舟十号”飞船在比“天宫一号”目标飞行器较低的圆形轨道上 飞行，这时“神舟十号”飞船的速度为v“天宫一号”目标飞行器的速度为v2,“天宫一号”目标飞行器运行 的圆轨道和“神舟十号”飞船运行圆轨道最短距离为h,由此可求得地球的质量为（）A.B.C.D.【答案】C【解析】解:设“神舟十号”飞船的轨道半径为r,质量为m,则“天宫一号”目标飞行器轨道半径为r+h,质量为 m；由万有引力提供向心力：9联立计算得出：所以C选项是正确的56.经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”.“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星 的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，如图所示，两颗星球组成的双星，在相互 之间的万有引力作用下，绕连线上的。点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两颗星之间的距离为4质量之比 为倒：色=3：2,下列说法中正确的是（）-!、g!:厂（一加；，一A.mi、uh做圆周运动的线速度之比为3:2B.m,.m2做圆周运动的角速度之比为3:2C.iih做圆周运动的半径为D.m?做圆周运动的半径为【答案】C【解析】试题分析：双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度.对两颗星分别运用牛顿第 二定律和万有引力定律列式，进行求解即可.设双星运行的角速度为，由于双星的周期相同，则它们的角速度也相同，则根据牛顿第二定律得：对制I:G受华,=网力2勺；对吗：G啊决=吗勿，由：得：不弓=吗二网=2二3,由,COJUF相同得叫、叫做圆周运动的线速度之比为H二匕=勺二=2二3,故A B错误；又+4=工，得 2 3rx=-L,r2=-Lf故C正确D错误57.在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步.关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是A.卡文迪许仅根据牛顿第三定律推出了行星与太阳间引力大小跟行星与太阳间距离的平方成反比的关系B.伽利略认为物体下落的快慢由它们的重量决定，古希腊学者亚里士多德在他的两种新科学的对话中利用 逻辑推断，使伽利略的理论陷入了困境C.引力常量G的大小是牛顿根据大量实验数据得出的D.“月-地检验”表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵从同样的规律【答案】D【解析】牛顿探究天体间的作用力，得到表明行星间引力与距离的平方成反比，并进一步扩展为万有引力定律，并不是卡文迪许提出的，故A错误；古希腊学者亚里士多德认为物体下落的快慢由它们的重量决定，在他的伽利 略两种新科学的对话中利用逻辑推断，使亚里士多德的理论陷入了困境，选项B错误；引力常量G的大小是 卡文迪许通过扭称实验测量出来的，选项C错误；牛顿通过“月-地检验”表明地面物体所受地球引力与月球所 受地球引力遵从同样的规律，选项D正确；故选D.58.把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动。从水星与金星和太阳在一条直线上开始计时，若测得在相同 时间内水星，金星转过的角度分别为、（均为锐角），则由此条件可求得水星和金星：:户：9 一:范建A.A.质量之比B.绕太阳运动的轨道半径之比C.绕太阳运动的动能之比D.受到太阳的引力之比【答案】B【解析】试题分析：相同时间内水星转过的角度为；金星转过的角度为，可知道它们的角速度之比，绕同一中心 天体做圆周运动，根据万有引力提供向心力，可求出轨道半径比，由于不知道水星和金星的质量关系，故不能计 算它们绕太阳的动能之比，也不能计算它们受到的太阳引力之比.水星和金星作为环绕体，由题可求出周期或角速度之比，但无法它们求出质量之比，A错误；相同时间内水星转 过的角度为必；金星转过的角度为0 2,可知道它们的角速度之比，根据万有引力提供向心力，解得，知道了角 速度比，就可求出轨道半径之比，即到太阳的距离之比，B正确；由于不知道水星和金星的质量关系，故不能计 算它们绕太阳的动能之比，C错误；由于不知道水星和金星的质量关系，故不能计算它们受到的太阳引力之比，D 错误.59.“天舟一号”飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，并于4月22日与“天宫二号”空间实验室对接.已知对接前“天舟一号”在距离地面高度为h的扇轨道上做匀速圆周运动，“天宫二号”空间 实验室在距离地面高度为h+ZSh的圆轨道上做匀速圆周运动，已知h 0,且h+Zh小于地球同步卫星高度，则()A.二者的角速度均小于地球自转角速度B.“天舟一号”的线速度小于“天宫二号”空间实验室的线速度C.二者的运动周期均小于地球自转周期D.二者做圆周运动的向心加速度大于地面上物体的重力加速度【答案】C【解析】A、地球自转的角速度与同步卫星的角速度相等，根据得,，两飞船的高度小于同步卫星的高度，则二者 的角速度均大于同步卫星的角速度，即大于地球自转的角速度，故A错误.B、根据得，线速度v=,由于“天舟一号”的轨道半径小于“天宫二号”的轨道半径，则“天舟一号”的线速度 大于“天宫二号”空间实验室的线速度，故B错误.C、二者的角速度均大于同步卫星的角速度，即大于地球自转的角速度，根据T二知，二者的运动周期均小于地球 自转周期，故C正确.D、根据，g二知，二者做圆周运动的向心加速度小于地面上的重力加速度，故D错误.故选：C.60.在物理学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是()A.自然界的电荷只有两种，美国科学家密立根将其命名为正电荷和负电荷，美国物理学家富兰克林通过油滴实 验比较精确地测定了电荷量e的数值B.卡文迪许用扭秤实验测定了引力常量G和静电力常量k的数值C.奥斯特发现了电流间的相互作用规律，同时找到了带电粒子在磁场中的受力规律D.开普勒提出了三大行星运动定律后，牛顿发现了万有引力定律【答案】D【解析】A、自然界的电荷只有两种，美国科学家富兰克林聘其命名为正电荷和负电荷，美国物理学家密立根通 过油滴实验比较精确地测定了电荷量e的数值，故A错误；B、卡文迪许仅仅测定了引力常量G的常量，库仑测量了静电力常量，故B错误；C、带电粒子在磁场中的受力规律是洛仑兹发现的，不是奥斯特发现的，故C错误；D、开普勒提出了三大行星运动定律后，牛顿发现了万有引力定律，故D正确。点睛：本题考查了物体学建立之初的物理学史，可按年代、科学家成就进行记忆，多加积累，避免出现张冠李戴 的情况。61.若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的P倍，半径为地球的q倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环 绕速度的（）A.倍 B.倍C.倍 D.倍【答案】A【解析】试题分析：卫星绕行星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，解得卫星的速度的表达式，再相比即可.根据万有引力提供向心力为，得，有一颗“宜居”行星，其质量为地球的P倍，半径为地球的q倍，所以该行星 卫星的环绕速度为，故A正确.62.引力波现在终于被人们用实验证实，爱因斯坦的预言成为科学真理.早在70年代有科学家发现高速转动的 双星，可能由于辐射引力波而使质量缓慢变小，观测到周期在缓慢减小，则该双星间的距离将（）A.变大B.变小C.不变D.可能变大也可能变小【答案】B【解析】：双星靠相互间的万有引力提供向心力，有：计算得出，计算得出因为双星的总质量减小,周期减小,可以知道双星间距离在减小.所以B选项是正确的.综上所述本题的答案是：B63.一个国际研究小组借助于智利的甚大望远镜，观测到了一组双星系统，它们绕两者连线上的某点。做匀速圆 周运动，如图所示此双星系统中体积较小成员能“吸食”另一颗体积较大星体表面物质，达到质量转移的目的，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变，则在最初演变的过程中（两星体密度相当（）A.它们做周周运动的万有引力保持不变B.它们做圆周运动的角速度不断变大C.体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线