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(5)

A. B.

C. 【答案】A

D.

【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t?（2n?1)T，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2rc3rb3，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； ?Tc2Tb2故选A。

36．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：C。

37．“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G=6.67×10约为( )

－11

N·m/kg，月球半径约为1.74×10 km，利用以上数据估算月球的质量

223

A. 5.1×10 kg B. 7.4×10 kg C. 5.4×10 kg D. 7.4×10 kg 【答案】D

【解析】嫦娥一号卫星的轨道半径r?1.74?103?200km?1940000m，运行周期T?127?60s?7620s，根

13132222

Mm4?2据万有引力提供圆周运动向心力有G2?m2r，可得中心天体月球的质量

rT24?2r34?3.14??1940000?22M??kg?7.4?10kg，故D正确． 22?11GT6.67?10??7620?338．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2.15×10km，静止轨道卫星的高度约为3.60×10km。下列说法正确的是（ ） A. 中轨道卫星的线速度大于7.9km/s

B. 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

4

4

GMMmv2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：G2?m，解得：v?，静rrr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；

Mm4?24?2r3r，解得：T?根据万有引力提供向心力：G2?m，静止轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨rTGM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：

GMmM?maa?G，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r2r2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。

39．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m，距离地球表面的高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，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. 【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：G??mg??GMmGMm D. 22h(R?h)GMm?R?h?2，故D正确，ABC错误；故选

D.

40．已知引力常量为G，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g和地球的自转周期为T，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

gR2Mm【解析】地球表面的物体受到的重力等于万有引力：G2?mg，解得：M?，故A可以求出；地球的

RGGMMmv2近地卫星所受的万有引力提供向心力：G2?m，解得第一宇宙速度为：v?，故B可求出；地球

RRR与其同步卫星之间的引力：F?GMm，不知道同步卫星m的质量，所以无法求出地球与其同步卫星之间的引力，r2故C不可求出；地球的同步卫星的万有引力提供向心力：GMm?R?h?24?2?m2?R?h?，代入地球的质量得卫星

T的高度：h?gR2T2?R，故D可求出。所以选C. 4?241．“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圆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

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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2017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——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g。 则下列说法正确的是 （ ）

A. “嫦娥五号”在b点处于完全失重状

gr2B. “嫦娥五号”在d点的加速度大小等于2

RC. “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abc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b点合力向上，即加速度向上，因此“嫦娥五号“在b点处于超重状态，故A错误；在d点，由万有引力提供向心力：GMm?ma，2rgR2MMm“嫦娥五号”的加速度为：a?G2，根据万有引力等于重力：G2?mg，联立可得：a?2，故B错

rrr误；嫦娥五号”从a点到c，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

Mmv24?22?m?r?m2r?ma，解得【解析】卫星受到的万有引力充当向心力，所以有G2?mrrTr3GMGMGM，故轨道半径越小，周期越小，线速度越大，角速度越大，T?2?，v?，??，a?GMrr3r2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

MmGM?mgg?,解得，其中M是地球的质量，22rr43

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=ρ?πr，星球的密度跟地球密度相同，

3GM4g?2?G???r，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，

r343

所以再根据M=ρ?πr得：星球质量是地球质量的8倍．故选D．

3【解析】根据天体表面附近万有引力等于重力，列出等式：G45．“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/s

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