人教版2022年高中物理万有引力与航天总结(重点).pdf

1 (每日一练每日一练)人教版人教版 20222022 年高中物理万有引力与航天总结年高中物理万有引力与航天总结(重点重点)超详细超详细 单选题 1、2020 年 6 月 23 日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，成功入轨！北斗三号导航系统主要由三种卫星组成：地球同步静止轨道卫星（图中 a）、倾斜轨道地球同步卫星（图中 b）、中圆轨道卫星（图中 c），b 的周期与地球自转周期相同、轨道平面与地球赤道平面有一定的夹角，c 的轨道半径是a 的轨道半径的 k倍，地球的自转周期为T。若卫星都在圆轨道上运行，下列判断正确的是（）A卫星 a 和卫星 c 加速度之比为1:2 B卫星 a 和卫星 c 角速度之比为:1 C卫星 a 和卫星 b 轨道半径不同 D卫星 a 与卫星 b 所受的向心力大小相等 答案：B 解析：A由 2 2=得到 =2 由此可知，卫星 a 和卫星 c 加速度之比为21，故 A 错误；B根据开普勒第三定律可知 32=32 解得=1 由 =2 得=1 故 B 正确；C卫星 a 和卫星 b 做匀速圆周运动的周期都等于地球自转周期 T，由 2=(2)2 可知，两卫星的轨道半径相同，故 C 错误；D由=2 3 可知，卫星 a 与卫星 b 的质量不一定相同，所受向心力大小不一定相等，故 D 错误。故选 B。2、目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，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，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是（）A卫星的动能逐渐减少 B由于地球引力做正功，引力势能一定增加 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少量 答案：D 解析：ABC由于空气阻力做负功，卫星轨道半径变小，地球引力做正功，引力势能一定减少，动能增加，机械能减少，故 A、B、C 错误；D根据动能定理，卫星动能增加，卫星克服阻力做的功小于地球引力做的正功，而地球引力做的正功等于引力势能的减少量，所以卫星克服阻力做的功小于引力势能的减少量，故 D 正确。故选 D。3、中国航天员王亚平在天宫一号空间实验室进行太空授课演示质量的测量实验。实验通过舱壁打开的一个支架形状的质量测量仪完成。测量过程如图所示，航天员甲把自己固定在支架一端，航天员乙将支架拉到指定位置释放，支架拉着航天员甲由静止返回舱壁。已知支架能产生恒定的拉力F，光栅测速装置能测出支架复位时的速度v和所用的时间t，最终测出航天员甲的质量，根据提供的信息，以下说法正确的是（）4 A宇航员在火箭发射过程中处于失重状态 B航天员甲的质量为 C天宫一号在太空中处于超重状态 D太空舱中，不可以利用弹簧测力计测拉力的大小 答案：B 解析：A宇航员在火箭发射过程中，随火箭加速上升，具有向上的加速度，处于超重状态，A 错误；B支架复位过程，航天员甲的加速度为 =由牛顿第二定律可得 =联立解得 =B 正确；C天宫一号在太空中处于失重状态，C 错误；D太空舱中，可以利用弹簧测力计测拉力的大小，不受失重的影响，D 错误。故选 B。5 4、地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，引力常量为G，可以估算出地球的平均密度为（）A34B342CD32 答案：A 解析：地球表面重力等于万有引力 2=得 =2 地球的体积为 =433 联立解得 =34 故选 A。5、一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v，假设宇航员在该行星表面用弹簧测力计测量一质量为m的物体的重力，当物体处于竖直静止状态时，弹簧测力计的示数为F，已知引力常量为G，则这颗行星的质量为（）A2B4C2D4 答案：B 解析：根据 6 =得，行星表面的重力加速度 =卫星绕行星表面附近做半径为r的匀速圆周运动时，根据万有引力等于需要的向心力得 2=2=联立解得行星的质量 =4 故选 B。6、中国航天员王亚平在天宫一号空间实验室进行太空授课演示质量的测量实验。实验通过舱壁打开的一个支架形状的质量测量仪完成。测量过程如图所示，航天员甲把自己固定在支架一端，航天员乙将支架拉到指定位置释放，支架拉着航天员甲由静止返回舱壁。已知支架能产生恒定的拉力F，光栅测速装置能测出支架复位时的速度v和所用的时间t，最终测出航天员甲的质量，根据提供的信息，以下说法正确的是（）A宇航员在火箭发射过程中处于失重状态 B航天员甲的质量为 C天宫一号在太空中处于超重状态 D太空舱中，不可以利用弹簧测力计测拉力的大小 答案：B 7 解析：A宇航员在火箭发射过程中，随火箭加速上升，具有向上的加速度，处于超重状态，A 错误；B支架复位过程，航天员甲的加速度为 =由牛顿第二定律可得 =联立解得 =B 正确；C天宫一号在太空中处于失重状态，C 错误；D太空舱中，可以利用弹簧测力计测拉力的大小，不受失重的影响，D 错误。故选 B。7、下列关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是（）A不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力 B只有天体间的引力才能用=122计算 C由=122知，两质点间距离r减小时，它们之间的引力增大 D引力常量的大小首先是由牛顿测出来的，且等于 6.6710-11 N m2/kg2 答案：C 解析：AB任意两个物体间都存在万有引力，但万有引力定律只适用于能看作质点的物体间的计算，故 AB 错误；C由=122知，两质点间距离r减小时，它们之间的引力增大，故 C 正确；8 D引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的，且等于6.67 1011N m2/kg2，故 D 错误。故选 C。多选题 8、中国空间站是中国独立自主建造运营的载人空间站，由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三个舱段构成。根据任务安排，空间站计划于 2022 年完成在轨建造。目前天和核心舱已经在海南文昌航天发射场发射升空，准确进入预定轨道。已知天和核心舱在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，地球的半径为R，引力常量为G，忽略地球的自转。由此可以计算得到的物理量为（）A地球的平均密度 B地球表面的重力加速度 C天和核心舱受到的地球引力 D天和核心舱在轨飞行的速度 答案：ABD 解析：A对天和核心舱有(+)2=422(+)则地球质量 =42(+)32 地球体积 =433 可算出地球的平均密度，A 正确；B根据黄金代换公式，可得 =2 解得 9 =2 B 正确；C天和核心舱质量未知，则不能得到其受到的地球引力，C 错误；D根据公式，可得天和核心舱在轨飞行速度为 =2(+)D 正确。故选 ABD。9、下列几种运动中存在失重现象的是（）A飞机倾斜机身水平转弯 B月球绕地球运动与苹果落地 C小朋友荡秋千运动 10 D火箭发射加速上升 答案：BC 解析：A飞机倾斜机身转弯，是水平方向的圆周运动，飞机在竖直方向的加速度为 0，既不是超重现象，也不是失重现象，故 A 错误；B月球绕地球运动与苹果落地，加速度都指向地心向下，是完全失重现象，故 B 正确；C小朋友荡秋千运动，加速度斜向上，最低点拉力大于重力，是超重现象；而荡到最高点时，竖直方向有向下的加速度（接下来高度降低），是失重现象，故 C 正确；D火箭发射后升空阶段，加速度向上，推力大于重力，是超重现象，故 D 错误。故选 BC。10、人造地球卫星的轨道可近似为圆轨道。下列说法正确的是（）A周期是 24 小时的卫星并不都是地球同步卫星 B地球同步卫星的角速度大小比地球自转的角速度小 C近地卫星的向心加速度大小比地球两极处的重力加速度大 D近地卫星运行的速率比地球表面赤道上的物体随地球自转的速率大 答案：AD 解析：A地球同步卫星除了周期是 24 小时，还必须是环绕方向为自西向东，与地球自转方向相同；周期为 24h 的卫星周期环绕方向不一定是自西向东，所以周期为 24h 的卫星不一定是地球同步卫星，故 A 正确；11 B地球同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，故 B 错误；C近地卫星的向心加速度大小等于地球表面的重力加速度，故与地球两极处的重力加速度大小相等，故 C 错误；D近地卫星运行周期比地球自转周期小，则根据 =2 可知近地卫星角速度大于地球自转角速度，根据 vr 可知，近地卫星运行速率比地球表面赤道上的物体随地球自转的速率大，故 D 正确。故选 AD。填空题 11、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。已知木星绕太阳公转的轨道为r，太阳的质量为M，万有引力常量为G，则：（1）木星运行的加速度=_；（2）木星运行的线速度=_；（3）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”。若已知地球和火星的公转周期分别为T1和T2，则发生相邻两次“地火冲日”的时间间隔为_。答案：2 2121 12 解析：（1）1根据万有引力提供向心力可得 2=故木星运行的加速度为 =2（2）2根据万有引力提供向心力可得 2=2 故木星运行的线速度为 =（3）3根据开普勒第三定律，其轨道半径的三次方与周期T的平方的比值相等，由于地球的轨道半径比火星的轨道半径小，故可知地球的周期比火星的小，设火星相邻两次冲日的时间间隔为t，则在时间 t 内地球比火星绕太阳多转一周，即 12=1 解得 =212 1 12、开普勒定律（1）第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是_，太阳处在_。（2）第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的_。（3）第三定律：所有行星轨道的_跟它的_的比都相等。其表达式为32=，其中a是椭圆轨道的半长轴，T 是公转周期，k是一个对所有行星_的常量。13 答案：椭圆 椭圆的一个焦点上 面积相等 半长轴的三次方 公转周期的二次方 都相同 解析：略