高考物理一轮复习 专题5-13 天体的自转问题千题精练.doc

1 / 9【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选高考物理一轮复习 专题专题 5-135-13 天体的自转问题千天体的自转问题千题精练题精练一选择题1.(2018·广东第二次大联考)已知一质量为 m 的物体分别静止在北极与赤道时对地面的压力差为 N，假设地球是质量分布均匀的球体，半径为 R。则地球的自转周期为( )AT2 BT2 N mRCT2 DT2 R mN【参考答案】A2(2016·全国卷，17)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的 6.6倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为( )A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h【参考答案】B【名师解析】地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由开普勒第三定律k 可知卫星离地球的高度应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，则卫星周期最小时，由数学几何关系可作出他们间的位置关系如图所示。卫星的轨道半径为 r2R，由,T),T)得)。解得T24 h。选项 B 正确。2 / 93 （2018 福建质检）位于贵州的“中国天眼”是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜（FAST） 。通过 FAST 测得水星与太阳的视角为 （水星、太阳分别与观察者的连线所夹的角） ，如图所示。若最大视角的正弦值为 k，地球和水星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，则水星的公转周期为A 年32kB 年31 kC 年 3kD 年32() 1kk【参考答案】C【考查内容】本题以利用“中国天眼”观察水星为载体，主要考查万有引力定律及其应用。侧重考查推理能力，要求考生理解视角的定义，运用天体运动规律结合三角函数推理解决实际问题。体现运动观念、科学推理、STSE 等物理核心素养的考查，彰显中国正能量，渗透爱国主义教育，增强民族自豪感。4 （2017 广西五市考前冲刺）金星和地球在同一平面内绕太阳公转，且公转轨道均视为圆形，如图所示，在地球上观测，发现金星与太阳可呈现的视角（太阳与金星均视为质点，它们与眼睛连线的夹角）有最大值，最大视角的正弦值为 n，则金星的公转周期为A年 B 年 3 22(1)n3 24(1)nC年 D年3n3n【参考答案】D 【命题意图】本题考查开普勒定律及其相关的知识点。3 / 95(2016 贵州黔南州三校联考)组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率，如果超出了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体随星球做圆周运动。假设地球可视为质量均匀分布的星球，地球半径为 R、地球北极表面附近的重力加速度为 g、引力常量为 G、地球质量为 M，则地球的最大自转角速度 为：( )A B= 32RGM3GM R3GM RC DRggR2【参考答案】BC【名师解析】取地球赤道上一质量很小的质元，设其质量为 m，由要维持其该质元随地球一起转动，则质元与地球之间的万有引力等于向心力，有 G =mR2，解得：=,选项 A 错误 B 正确。在地球北极表面附近，G =mg，则有mg=mR2，解得：= ,选项 c 正确 D 错误。2Mm R3GM R2'Mm Rg R6 （2015·江苏）过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。 “51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为 4 天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为，该中心恒星与太阳的质量比约为（ ）1 20（A） （B） 1 （C） 5 （D） 101 10【参考答案】B 4 / 97、 （2016 洛阳联考）采用不同的方法来估算银河系的质量，会得出不同的结果。例如按照目侧估算，在离恨河系中心距离 R=3109R0 的范围内聚集的质量M=1.51011M0，其中 R0 是地球轨道半径，M0 是太阳质量。假设银河系的质量聚集在中心，如果观测到离银河系中心距离 R 处的一颗恒星的周期为 T=3. 75108年，那么银河系中半径为 R 的球体内部未被发现的天体的质量约为( ) A、4.01010 M0 B、1.91011M0 C、4.01011 M0 D、5.51011 M0 【参考答案】A【名师解析】地球围绕太阳圆周运动，由万有引力定律，G =mR0()2，即 M0= ；恒星围绕银河系中心运动，由万有引力定律，G =mR()2，即 M= 0 2 0mM R02 T23 0 2 04R GT2'mM R2 T2324R GT 39283 103.75 1023 0 2 04R GT= M0=1.92×1011 M0，银河系中半径为 R 的球体内部未被发现的天体的质量约为 39283 103.75 101.92×1011 M0-1.5×1011 M0=0.42×1011 M0。选项 A 正确。8. 最近美国宇航局公布了开普勒探测器最新发现的一个奇特的行星系统，命名为“开普勒-11 行星系统” ，该系统拥有 6 颗由岩石和气体构成的行星围绕一颗叫做“kepler-11”的类太阳恒星运行。经观测，其中被称为“kepler-11b”的行星与“kepler-11”之间的距离是地日距离的， “kepler-11”的质量是太阳质量的倍，则“kepler-11b”的公转周期和地球公转周期的比值是：（ ） N1k5 / 9A B 13kNkN3C D21 23kN21 23 kN【参考答案】C【名师解析】对于日地系统，由得；2224MmGmrrT234rTGM对于“开普勒-11 行星系统” ， 由，R=r/N，M=kM 得；222''4''M mGmRRT2334'rTGkMN所以，选项 C 正确。3'1T TkN9. （2016·海南）通过观察冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量。假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是A.卫星的速度和角速度 B.卫星的质量和轨道半径C.卫星的质量和角速度 D.卫星的运行周期和轨道半径【参考答案】AD10(2016 武汉汉阳一中模拟)据每日邮报 2014 年 4 月 18 日报道，美国国家航空航天局（NASA）目前宣布首次在太阳系外发现“类地”行星 Kepler-186f。假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为 T;宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近 h 处自由释放个小球（引力视为恒力） ，6 / 9落地时间为 t1；宇航员在该行星“赤道”距该行星地面附近 h 处自由释放个小球（引力视为恒力） ，落地时间为 t2。则行星的半径 R 的值 （ ）A B 2 22 1222 12 2 4)( tthTttR2 22 1222 12 2 2)( tthTttRC D.2 22 1222 12 2 2)( tthTttR2 22 1222 12 2 4)( tthTttR【参考答案】C11(2016·河北××市高三一调)已知某半径为 r0 的质量分布均匀的天体，测得它的一个卫星的圆轨道的半径为 r，卫星运行的周期为 T。假设在该天体表面沿竖直方向以初速度 v0 向上抛出一个物体，不计阻力，求它可以到达的最大高度 h 是( )A.T2（rr0）2,42r3) B.T2（rr0）2,82r3)C.T2r,42r3) D.T2r,82r3)【参考答案】D【名师解析】由万有引力提供向心力得：，)mg，所以 g)，在该天体表面沿竖直方向以初速度 v0 向上抛出一个物体，不计阻力，物体上升的过程中的机械能守恒，mghmv，它可以到达的最大高度 hT2r,82r3)，D 正确。12(2016 贵州黔南州三校联考)组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率，如果超出了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体随星球做圆周运动。假设地球可视为质量均匀分布的星球，地球半径为 R、地球北极表面附近的重力加速度为 g、引力常量为 G、地球质量为 M，则地球的最大自转角速度 为：( )7 / 9A B= 32RGM3GM R3GM RC DRggR2【参考答案】BC13(2016·华中师大附中一模)地球赤道上的物体重力加速度为 g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为 a，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球的转速就应为原来的( )A.倍 B.倍C.倍 D.倍【参考答案】B【名师解析】赤道上的物体随地球自转时：G)FNmR02ma，其中FNmg。要使赤道上的物体“飘”起来，即变为近地卫星，则应有 FN0，于是G)mR02，所以，故 B 选项正确。二计算题1.（2016 石家庄一模）由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同：若地球表面两极处的重力加速度大小为 g0，在赤道处的重力加速度大小为 g，地球自转的周期为 T，引力常量为 G，地球可视为质量均匀分布的球体。求：(1)地球半径 R；(2)地球的平均密度；(3)若地球自转速度加快，当赤道上的物体恰好能“飘”起来时，求地球自转周8 / 9期 T'。【名师解析】 （1）在地球表面两极 F 万= mg0在赤道处，由牛顿第二定律可得：22()FmgmRT万可得： R=2 0 2() 4gg T （3）赤道上的物体恰好能飘起来，物体受到的万有引力恰好提供向心力， 由牛顿第二定律可得：解得：2 0004ggTRTgg 2 （15 分） （2016·四川联考）火星（如图所示）是太阳系中与地球最为类似的行星，人类对火星生命的研究在今年因“火星表面存在流动的液态水”的发现而取得了重要进展。若火星可视为均匀球体，火星表面的重力加速度为 g 火星半径为 R，火星自转周期为 T，万有引力常量为 G。求：(1)火星的平均密度 。(2)火星的同步卫星距火星表面的高度 h。【名师解析】 (15 分)(1)在火星表面，对质量为 m 的物体有 mg=G2Mm R又 M=V=·34 3R联立两式解得 =3 4g G R(2)同步卫星的周期等于火星的自转周期 T万有引力提供向心力，有 G=m(R+h)2'MmRh224 T联立两式解得:h=-R22 3 24gR T 9 / 9