三年高考2017_2019高考物理试题分项版解析专题05万有引力定律与航天含解析12912.pdf
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1、/专题 05 万有引力定律与航天【2019高考真题】1(2019新课标全国卷)在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上,把物体P轻放在弹簧上端,P由静止向下运动,物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧,改用物体Q完成同样的过程,其ax关系如图中虚线所示,假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍,则 AM与N的密度相等 BQ的质量是P的3倍 CQ下落过程中的最大动能是P的4倍 DQ下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍【答案】AC【解析】A、由 ax 图象可知,加速度沿竖直向下方向为正方向,根据牛顿第二定律有:,变形式为:kag
2、xm,该图象的斜率为km,纵轴截距为重力加速度g。根据图象的纵轴截距可知,两星球表面的重力加速度之比为:;又因为在某星球表面上的物体,所受重力和万有引力相等,即:,即该星球的质量2gRMG。又因为:343RM,联立得34gRG。故两星球的密度之比为:,故 A 正确;B、当物体在弹簧上运动过程中,加速度为 0 的一瞬间,其所受弹力和重力二力平衡,mgkx,即:kxmg;结合 ax 图象可知,当物体 P和物体 Q 分别处于平衡位置时,弹簧的压缩量之比为:,故物体 P 和物体 Q 的质量之比/为:,故 B 错误;C、物体 P 和物体 Q 分别处于各自的平衡位置(a=0)时,它们的动能最大;根据22v
3、ax,结合 ax 图象面积的物理意义可知:物体 P 的最大速度满足,物体 Q 的最大速度满足:2002Qva x,则两物体的最大动能之比:,C 正确;D、物体 P 和物体 Q 分别在弹簧上做简谐运动,由平衡位置(a=0)可知,物体 P 和 Q 振动的振幅 A 分别为0 x和02x,即物体 P 所在弹簧最大压缩量为 20 x,物体 Q 所在弹簧最大压缩量为 40 x,则 Q 下落过程中,弹簧最大压缩量时 P 物体最大压缩量的 2 倍,D 错误;故本题选 AC。2(2019新课标全国卷)2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆,在探测器“奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表面的
4、距离,F表示它所受的地球引力,能够描述F随h变化关系的图像是 【答案】D【解析】根据万有引力定律可得:,h 越大,F 越大,故选项 D 符合题意。3(2019新课标全国卷)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动,它们的向心加速度大小分别为 a金、a地、a火,它们沿轨道运行的速率分别为 v金、v地、v火。已知它们的轨道半径 R金R地a地a火 Ba火a地a金 Cv地v火v金 Dv火v地v金【答案】A【解析】AB由万有引力提供向心力可知轨道半径越小,向心加速度越大,故知 A 项正/确,B 错误;CD由得GMvR可知轨道半径越小,运行速率越大,故 C、D 都错误。4(2019北京卷)2019
5、年5月17日,我国成功发射第45颗北斗导航卫星,该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)。该卫星 A入轨后可以位于北京正上方 B入轨后的速度大于第一宇宙速度 C发射速度大于第二宇宙速度 D若发射到近地圆轨道所需能量较少【答案】D【解析】由于卫星为同步卫星,所以入轨后一定只能与赤道在同一平面内,故 A 错误;由于第一宇宙速度为卫星绕地球运行的最大速度,所以卫星入轨后的速度一定小于第一宇宙速度,故 B 错误;由于第二宇宙速度为卫星脱离地球引力的最小发射速度,所以卫星的发射速度一定小于第二宇宙速度,故 C 错误;将卫星发射到越高的轨道克服引力所作的功越大,所以发射到近地圆轨道所需能量较小,故 D 正确
6、。5(2019天津卷)2018 年 12 月 8 日,肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射,“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测,率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为R,探测器的质量为m,引力常量为G,嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时,探测器的 A周期为234 rGM B动能为2GMmR C角速度为3Gmr D向心加速度为2GMR【答案】C【解析】由万有引力提供向心力可得,可得,故/A 正确;解得GMvr,由于,故 B 错误;解得3GMr,故 C 错误;解得2GMar,故 D 错误。综上分析,答案为 A。6(2019江苏卷)1970年成功发
7、射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星,该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动如图所示,设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2,近地点到地心的距离为r,地球质量为M,引力常量为G。则 A B C D 【答案】B【解析】“东方红一号”从近地点到远地点万有引力做负功,动能减小,所以12vv,过近地点圆周运动的速度为GMvr,由于“东方红一号”在椭圆上运动,所以1GMvr,故 B 正确。7(2019浙江选考)20 世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船,为了测量自身质量,启动推进器,测出飞船在短时间 t 内速度的改变为 v,和飞船受到的推力 F
8、(其它星球对它的引力可忽略)。飞船在某次航行中,当它飞近一个孤立的星球时,飞船能以速度 v,在离星球的较高轨道上绕星球做周期为 T 的匀速圆周运动。已知星球的半径为 R,引力常量用 G 表示。则宇宙飞船和星球的质量分别是 /AF vt,2v RG BF vt,32v TG CF tv,2v RG DF tv,32v TG【答案】D【解析】直线推进时,根据动量定理可得F tm v,解得飞船的质量为F tmv,绕孤立星球运动时,根据公式,又,解得32v TMG,D 正确。【2018高考真题】1 我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高 今年 5 月 9 日发射的“高分五号”轨道高度约为 705
9、 km,之前已运行的“高分四号”轨道高度约为 36 000 km,它们都绕地球做圆周运动与“高分四号冶相比,下列物理量中“高分五号”较小的是()A.周期 B.角速度 C.线速度 D.向心加速度【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(江苏卷)【答案】A 点睛:本题考查人造卫星运动特点,解题时要注意两类轨道问题分析方法:一类是圆形轨道问题,利用万有引力提供向心力,即求解;一类是椭圆形轨道问题,利用开普勒定律求解。2 若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律,在已知月地距离约为地球半径 60 倍的情况下,需要验证 A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的 1/
10、602 B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的 1/602/C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的 1/6 D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的 1/60【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理(北京卷)【答案】B【解析】A、设月球质量为,地球质量为 M,苹果质量为 则月球受到的万有引力为:苹果受到的万有引力为:由于月球质量和苹果质量之间的关系未知,故二者之间万有引力的关系无法确定,故选项 A 错误;B、根据牛顿第二定律:,整理可以得到:,故选项 B 正确;C、在月球表面处:,由于月球本身的半径大小未知,故无法求出月球表面和地面表面重力加速度的关系,故选项 C
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