【2021届备考】2020全国名校物理试题分类解析汇编(11月第二期)D5-万有引力与天体运动.docx

D5 万有引力与天体运动【原创精品解析纯word版】理综卷2021届宁夏银川一中高三第三次月考（202210）】24（14分）中国自行研制，具有完全自主学问产权的“神舟号”飞船，目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术，其放射过程简化如下：飞船在酒泉卫星放射中心放射，由长征运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，A点距地面的高度为h1，飞船飞行五周后进行变轨，进入预定圆轨道，如图所示，设飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，若已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，求：地球的平均密度是多少；飞船经过椭圆轨道近地点A时的加速度大小；椭圆轨道远地点B距地面的高度。【答案】【学问点】万有引力定律及其应用；人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；动能定理的应用D5 E2【答案解析】aAh2R解析：依据质量、密度、体积间的关系可知，地球的质量为：M 在地球表面四周时，万有引力与重力近似相等，有：mg 由式联立解得：地球的平均密度依据牛顿其次定律有：maA 由式联立解得，飞船经过椭圆轨道近地点A时的加速度大小为：aA飞船在预定圆轨道上飞行时由万有引力供应向心力，有： 由题意可知，飞船在预定圆轨道上运行的周期为：T 由式联立解得，椭圆轨道远地点B距地面的高度为：h2R【思路点拨】（1）设地球质量为M飞船在A点：，对地面上质量为m的物体有黄金公式，联马上可求解；（2）依据万有引力供应向心力周期关系即可求解高度；【原创精品解析纯word版】理综卷2021届宁夏银川一中高三第三次月考（202210）】16嫦娥一号”探月卫星绕地运行一段时间后，离开地球飞向月球如图所示是绕飞行的三条轨道，1轨道是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道A点是2轨道的近地点，B点是2轨道的远地点，卫星在轨道1的运行速率为7.7 km/s，下列说法中正确的是A卫星在2轨道经过A点时的速率确定大于7.7 km/sB卫星在2轨道经过B点时的速率确定大于7.7 km/sC卫星在3轨道所具有的机械能小于在2轨道所具有的机械能D卫星在3轨道所具有的最大速率小于在2轨道所具有的最大速率【答案】【学问点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用D5 D4 【答案解析】A解析：A、卫星在经过A点时，要做离心运动才能沿2轨道运动，卫星在1轨道上的速度为7.7km/s，故在2轨道上经过A点的速度确定大于7.7km/s故A正确B、假设有一圆轨道经过B点，依据v= ，可知此轨道上的速度小于7.7km/s，卫星在B点速度减小，才会做近心运动进入2轨道运动故卫星在2轨道经过B点时的速率确定小于7.7km/s，故B错误C、卫星的运动的轨道高度越高，需要的能量越大，具有的机械能越大，所以卫星在3轨道所具有的机械能确定大于2轨道所具有的机械能，故C错误D、依据开普勒其次定律可知近月点速度大于远月点速度，故比较卫星在轨道3经过A点和轨道2经过A点的速度即可，又由于卫星在轨道2经过A点要加速做离心运动才能进入轨道3，故卫星在3轨道所具有的最大速率大于2轨道所具有的最大速率故D错误故选：A【思路点拨】当卫星的速度变大，使万有引力不够供应向心力时，卫星会做离心运动，轨道变高，卫星在经过A点时，要做离心运动才能沿2轨道运动当卫星的速度减小，使万有引力大于向心力时，卫星做近心运动，轨道变低，卫星经过B速度变小卫星的运动的轨道高度越高，需要的能量越大，具有的机械能越大卫星在轨道2经过A点要加速做离心运动才能进入轨道3本题要把握离心运动的条件和近心运动的条件，能够依据这两个条件推断速度的大小还要知道卫星的运动的轨道高度越高，需要的能量越大，具有的机械能越大【原创精品解析纯word版】物理卷2021届江西省赣州市十二县（市）高三上学期期中联考（202211）】7质量为m的小球由轻绳a和b系于一轻质木架上的A点和C点，且 , 如图所示。当轻杆绕轴BC以角速度匀速转动时，小球在水平面内作匀速圆周运动，绳a在竖直方向、绳b在水平方向。当小球运动在图示位置时，绳b被烧断的同时杆也停止转动，则 ( )A、小球仍在水平面内作匀速圆周运动 B、在绳被烧断瞬间，a绳中张力突然增大C、在绳被烧断瞬间，小球所受的合外力突然变小D、若角速度较大，小球可以在垂直于平面ABC的竖直平面内作圆周运动【答案】【学问点】圆周运动 天体运动D4 D5【答案解析】BD解析：A、当小球运动在图示位置时绳b被烧断的同时杆也停止转动，小球由于具有惯性，具有垂直于ABC平面的速度，绕A点摇摆，若初速度比较大，可以绕A点在竖直平面内做变速圆周运动故A错误D正确B、绳子未烧断前，绳子的拉力等于小球的重力，烧断的瞬间，有：F-mg=m，知a绳的拉力增大故B正确，C错误故选BD【思路点拨】当轻杆绕轴BC以角速度匀速转动时，小球在水平面内作匀速圆周运动，当小球运动在图示位置时绳b被烧断的同时杆也停止转动，小球由于具有惯性，具有垂直于ABC平面的速度，绕A点摇摆，依据牛顿其次定律推断a绳张力的变化【原创精品解析纯word版】物理卷2021届辽宁师大附中高三上学期期中考试（202211）】42021年12月2日1时30分，嫦娥三号探测器由长征三号乙运载火箭从西昌卫星放射中心放射，首次实现月球软着陆和月面巡察勘察。嫦娥三号的飞行轨道示意图如图所示。假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则()A若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可算出月球的密度B嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，应让发动机点火使其加速C嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度大于Q点的速度D嫦娥三号在动力下降阶段，其引力势能减小【答案】【学问点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用D5 D4【答案解析】D解析：利用环月轨道半径，运动周期和引力常量，可以计算出月球的质量，月球半径未知，不能计算月球的密度，A错误；由环月轨道进入椭圆轨道时，在P点让发动机点火使其减速，B错误；嫦娥三号在椭圆轨道上P点速度小于在Q点速度，C错误；嫦娥三号在下降过程中，高度减小，引力势能减小，D正确。【思路点拨】本题要把握离心运动的条件和近心运动的条件，能够依据这两个条件推断速度的大小还要知道卫星的运动的轨道高度越高，需要的能量越大，具有的机械能越大【原创精品解析纯word版】物理卷2021届江西省新余一中高三其次次模拟考试（202210）】一颗人造地球卫星在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，运动周期为T，若地球半径为R，则（ ） A.该卫星运行时的线速度为 B.该卫星运行时的向心加速度为C.物体在地球表面自由下落的加速度为 D.地球的第一宇宙速度为【答案】【学问点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用D5【答案解析】D 解析：A、依据线速度公式v=故A错误；B、依据向心加速器度表达式，a=故B错误；C、依据公式mg，结合mg=，即可求解地球表面重力加速度，g=，故C错误；D、地球的第一宇宙速度为v且=，因此v=，故D正确；故选：D【思路点拨】A、依据线速度公式v，即可求解；B、依据向心加速器度表达式，an=；an，即可求解；C、依据地球表面的重力等于万有引力，结合向心力表达式，即可求解；D、依据第一宇宙速度v，再结合引力供应向心力表达式，即可求解考查线速度与向心加速度公式，把握牛顿其次定律与万有引力定律的应用，理解黄金代换公式与向心力表达式的内容【原创精品解析纯word版】理综（物理）卷2021届广西柳州市、玉林市、贵港市、百色市高三10月联考（2022110）word版】18若某恒星系中全部天体的密度增大为原来的2倍,天体的直径和天体间的距离不变，某行星绕该恒星做匀速圆周运动，则下述运行参量变化正确的是（ ）A. 行星绕该恒星做匀速圆周运动的向心力变为原来的2倍B. 行星绕该恒星做匀速圆周运动的线速度变为原来的4倍C. 行星绕该恒星做匀速圆周运动的线速度变为原来的2倍D. 行星绕该恒星做匀速圆周运动的周期变为原来的倍【答案】【学问点】万有引力定律及其应用 D5【答案解析】D 解析：A、M=v，中心天体的质量，直径不变，则体积不变，可知质量变为原来的2倍，向心力，知M和m都变为原来的2倍，则向心力变为原来的4倍.故A错误.B、依据，轨道半径不变，质量变为原来的2倍，则线速度变为原来的倍，周期T=变为原来的倍.故D正确，B C错误.【思路点拨】结合中心天体的质量变化，通过万有引力供应向心力得出线速度、周期的变化.解本题的关键把握万有引力供应向心力这一重要理论，知道线速度、角速度、周期与半径的关系.【原创精品解析纯word版】理综（物理）卷2021届广东省广州市执信中学高三上学期期中考试（202211）】19某星球半径为R，在该星球表面四周有一卫星，它绕星球的运转周期为T，万有引力恒量为G，则由此可以估算 A星球的质量 B卫星的质量 C星球表面的“重力加速度” D该星球的同步卫星离地面的高度【答案】【学问点】万有引力定律及其应用D5【答案解析】AC解析：A、依据G=mR，得星球的质量M=故A正确B、依据G=mR,因不知环绕卫星的周期，故无法得出卫星的质量故B错误C、星球的密度=故C正确D、因同步卫星的周期未知，无法求出同步卫星的轨道半径，则不能求出卫星离地的高度故D错误 故选：AC【思路点拨】依据万有引力供应向心力得出星球的质量，且只能求中心天体的质量，从而得出星球的密度，通过万有引力等于重力得出星球表面的重力加速度关键把握万有引力供应向心力和万有引力等于重力两个理论，并能机敏运用【原创精品解析纯word版】物理卷2021届湖南省衡阳八中高三上学期第四次月考（202211）】3.争辩表明，地球自转在渐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，将来人类放射的地球同步卫星与现在的相比()A向心加速度变大 B距地面的高度变大C线速度变大 D角速度变大【答案】【学问点】万有引力定律D5【答案解析】B解析：同步卫星的周期等于地球的自转周期，依据万有引力定律和牛顿其次定律可知，卫星的周期越大，轨道半径越大，所以地球自转变慢后，同步卫星需要在更高的轨道上运行，选项B正确；而此时万有引力减小，所以向心加速度减小、线速度减小，角速度减小，故选项A、C、D错误. 故B正确.【思路点拨】同步卫星的周期等于地球的自转周期，依据万有引力定律和牛顿其次定律可知，卫星的周期越大，轨道半径越大，所以地球自转变慢后，同步卫星需要在更高的轨道上运行；万有引力减小，向心加速度减小、线速度减小，角速度减小.【原创精品解析纯word版】物理卷2021届湖北省黄冈中学高三上学期期中考试（202211）】6已知地球质量约为火星质量的9倍，地球半径约为火星半径的2倍，忽视星球自转的影响，则 （ ）A火星与地球绕太阳一周的时间几乎相等B人在火星上体重会变大C在火星与地球上以相同速度竖直跳起，在火星上会跳得较高D在火星和地球上放射卫星的第一宇宙速度相同【答案】【学问点】万有引力定律D5【答案解析】C解析：由，得火星绕太阳一周的时间增大，所以A错误；依据黄金变换，知地球表面的重力加速度与火星表面的重力加速度之比为，故在火星表面体重会变小，所以B错误；再依据，以相同速度竖直跳起会跳得较高，所以C正确；第一宇宙速度，所以D错误；故选C.【思路点拨】依据黄金变换，知地球表面的重力加速度与火星表面的重力加速度之比, 由,计算周期，再依据，v不变，得跳起凹凸.【原创精品解析纯word版】物理卷2021届湖北省黄冈中学高三上学期期中考试（202211）】2关于万有引力定律，以下说法正确的是A牛顿在前人争辩基础上总结出万有引力定律，并计算出了引力常数为GB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争辩，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【答案】【学问点】万有引力定律D5【答案解析】D解析：牛顿在前人争辩基础上总结出万有引力定律，英国物理学家卡文迪许测出引力常数为G，但卡文迪许并没有直接测出了地球的质量故AC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了多年争辩，得出了开普勒定律，B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，都是万有引力.【思路点拨】熟知万有引力定律的历史.