2020版高考物理大二轮专题突破通用版专题分层突破练:4 万有引力定律及其应用 Word版含解析.docx
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1、专题分层突破练4万有引力定律及其应用A组 1.(2019安徽六安三校联考)北京时间2019年4月10日21时,人类首张黑洞照片面世。该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5 500万光年,质量约为太阳的65亿倍。若某黑洞质量M和半径R的关系满足:MR=c22G(其中c为光速,G为引力常量),且观测到距黑洞中心距离为r的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()A.光年是时间的单位B.该黑洞质量为v2r2GC.该黑洞的半径为2v2rc2D.该黑洞表面的重力加速度为c2R2.(2019四川成都三模)2019年初,流浪地球的热映激起了人们对天体运动的广泛关注。木星的质量
2、是地球的317.89倍,已知木星的一颗卫星甲的轨道半径和地球的卫星乙的轨道半径相同,且它们均做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()A.卫星甲的周期可能大于卫星乙的周期B.卫星甲的线速度可能小于卫星乙的线速度C.卫星甲的向心加速度一定大于卫星乙的向心加速度D.卫星甲所受的万有引力一定大于卫星乙所受的万有引力3.由中国科学家设计的空间引力波探测工程“天琴计划”,采用三颗相同的探测卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个边长约为地球半径27倍的等边三角形,阵列如图所示。地球恰好处于三角形中心,探测卫星在以地球为中心的圆轨道上运行,对一个周期仅有5.4分钟的超紧凑双白星(RXJ0806.3+1527)产
3、生的引力波进行探测。若地球表面附近的卫星运行速率为v0,则三颗探测卫星的运行速率最接近()A.0.10v0B.0.25v0C.0.5v0D.0.75v04.(2019河南5月质量检测)某卫星在距月球表面H处的环月轨道上做匀速圆周运动,其运行的周期为T;随后该卫星在该轨道上某点采取措施,使卫星降至椭圆轨道上,如图所示。若近月点接近月球表面,而H等于月球半径,忽略月球自转及地球对卫星的影响,则该卫星在轨道上的运行周期为()A.34TB.38TC.338TD.34T5.(2019山东泰安5月模拟)“嫦娥四号”于2019年1月3日自主着陆在月球背面,实现人类探测器首次月背软着陆。由于“嫦娥四号”在月球
4、背面,不能与地球直接通信,需要通过中继通信卫星才能与地球“沟通”,“鹊桥”是“嫦娥四号”月球探测器的中继卫星,该中继卫星运行在地月系的拉格朗日L2点附近的圆轨道上。地月系的拉格朗日L2点可理解为在地月连线的延长线上(也就是地球和月球都在它的同一侧),地球和月球对处于该点的卫星的引力的合力使之绕地球运动,且在该点的卫星运动的周期与月球绕地球运动的周期相同。若某卫星处于地月系的拉格朗日L2点,则下列关于该卫星的说法正确的是()A.在地球上可以直接看到该卫星B.该卫星绕地球运动的角速度大于月球绕地球运动的角速度C.该卫星绕地球运动的线速度大于月球绕地球运动的线速度D.该卫星受到地球与月球的引力的合力
5、为零6.(2019广东南海中学等七校联合体冲刺模拟)为探测引力波,中山大学领衔的“天琴计划”将向太空发射三颗完全相同的卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个等边三角形阵列,地球恰处于三角形的中心,卫星将在以地球为中心、高度约10万千米的轨道上运行,针对确定的引力波源进行引力波探测。如图所示,这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴,故命名为“天琴计划”。已知地球同步卫星距离地面的高度约为3.6万千米,以下说法错误的是()A.若知道引力常量G及三颗卫星绕地球的运动周期T,则可估算出地球的密度B.三颗卫星绕地球运动的周期一定大于地球的自转周期C.三颗卫星具有相同大小的加速度D.从每颗卫星可以观察到地
6、球上大于13的表面7.(2019河南郑州第三次质量检测)地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动,地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所成夹角叫做地球对该行星的观察视角,如图中所示。当行星处于最大观察视角时是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时机。已知某行星的最大观察视角为0,则该行星绕太阳转动的角速度与地球绕太阳转动的角速度之比为()A.1sin30B.sin20C.1sin 0D.1sin 08.(2019山东临沂模拟)2018年12月30日8时,“嫦娥四号”探测器由距月面高度约100 km的环月轨道,成功实施降轨控制,进入近月点高度约15 km、远月点高度约100 km 的
7、着陆轨道。2019年1月3日早,“嫦娥四号”探测器调整速度方向,由距离月面15 km处开始实施动力下降,速度从相对月球1.7 km/s,至距月面100 m处减到零(相对于月球静止),并做一次悬停,对障碍物和坡度进行识别,再缓速垂直下降。10时26分,在反推发动机和着陆缓冲机的作用下,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面的预选着陆区。探测器的质量约为1.2103 kg,地球质量约为月球的81倍。地球半径约为月球的3.7倍,地球表面的重力加速度约为10 m/s2,下列说法正确的是()A.探测器由环月轨道降至着陆轨道的过程中,机械能守恒B.沿轨道运行至P点的加速度小于沿轨道运行至P点的加速度C.若动
8、力下降过程可看做竖直向下的匀减速直线运动,则加速度大小约为97 m/s2D.最后100 m缓慢垂直下降,探测器受到的反冲作用力约为1.2104 N9.(多选)(2017全国卷)如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点。M、N为轨道短轴的两个端点,运行的周期为T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中()A.从P到M所用的时间等于T04B.从Q到N阶段,机械能逐渐变大C.从P到Q阶段,速率逐渐变小D.从M到N阶段,万有引力对它先做负功后做正功B组10.(多选)我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行
9、;然后经过一系列过程,在离月面4 m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止);最后关闭发动机,探测器自由下落。已知探测器的质量约为1.3103 kg,地球质量约为月球的81倍,地球半径约为月球的3.7倍,地球表面的重力加速度大小约为9.8 m/s2,则此探测器()A.在着陆前的瞬间,速度大小约为8.9 m/sB.悬停时受到的反冲作用力约为2103 NC.从离开近月圆轨道到着陆这段时间内,机械能守恒D.在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度11.如图所示,设月球半径为R,假设某探测器在距月球表面高度为3R的圆形轨道上做匀速圆周运动,运行周期为T,到达轨道的A点时点火变轨
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