2019年高中物理章末小结与测评第六章万有引力与航天讲义含解析新人教版必修2.doc

万有引力与航天高考真题体验1(2016·全国乙卷)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()A1 h B4 hC8 h D16 h解析：选B万有引力提供向心力，对同步卫星有：mr，整理得GM，当r6.6R地时，T24 h，若地球的自转周期变小，轨道半径最小为2R地，三颗同步卫星A、B、C如图所示分布。则有，解得T4 h，选项B正确。2.多选(2016·江苏高考)如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列关系式正确的有()ATATB BEkAEkBCSASB D.解析：选AD根据开普勒第三定律，又RARB，所以TATB，选项A、D正确；由Gm得，v，所以vAvB，则EkAEkB，选项B错误；由GmR得，T2，卫星与地心的连线在单位时间内扫过的面积SR2，可知SASB，选项C错误。3.(2015·全国卷)由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行，已知同步卫星的环绕速度约为3.1×103 m/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103 m/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30°，如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为()A西偏北方向，1.9×103 m/sB东偏南方向，1.9×103 m/sC西偏北方向，2.7×103 m/sD东偏南方向，2.7×103 m/s解析：选B作出卫星的速度变化示意图如图所示，由余弦定理可得v附加1.9×103 m/s，故C、D错误；由速度变化示意图可得，v附加的方向为东偏南方向，B正确，A错误。4(2015·北京高考)假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么()A地球公转的周期大于火星公转的周期B地球公转的线速度小于火星公转的线速度C地球公转的加速度小于火星公转的加速度D地球公转的角速度大于火星公转的角速度解析：选D万有引力充当地球和火星绕太阳做圆周运动的向心力，Gmrmmanm2r，可得T2 ，an，v ， ，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，所以地球公转的周期小于火星公转的周期，地球公转的线速度、加速度、角速度均大于火星公转的线速度、加速度、角速度，A、B、C错误，D正确。5(2015·山东高考)如图，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是()Aa2a3a1 Ba2a1a3Ca3a1a2 Da3a2a1解析：选D空间站和月球绕地球运动的周期相同，由an2r知，a2a1；对地球同步卫星和月球，由万有引力定律和牛顿第二定律得Gman，可知a3a2，故选项D正确。6(2015·天津高考)未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的，下列说法正确的是()A旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大B旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小C宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大D宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小解析：选B旋转舱对宇航员的支持力提供宇航员做圆周运动的向心力，即mgm2r，解得，即旋转舱的半径越大，角速度越小，而且与宇航员的质量无关，选项B正确。7(2014·新课标全国卷)假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0；在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G。地球的密度为()A.·B.·C. D.·解析：选B由万有引力定律可知：Gmg0，在地球的赤道上：Gmgm2R，地球的质量MR3，联立三式可得：·，故B正确。8多选(2014·新课标全国卷)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。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”。据报道，2014 年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断正确的是()地球火星木星土星天王星海王星轨道半径(AU)1.01.55.29.51930A.各地外行星每年都会出现冲日现象B在2015 年内一定会出现木星冲日C天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半D地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短解析：选BD相邻两次行星冲日的时间间隔就是地球比该行星多运动一周的时间，根据万有引力提供向心力mR，周期T ，相邻两次行星冲日的时间间隔为t，则t2，即t>T地，即相邻两次行星冲日的时间间隔大于1年，A错误；根据木星轨道半径是地球的5.2倍，木星周期大于11年，小于12年，所以木星冲日的时间间隔大于 年小于1.1年，由于2014年的冲日时间是1月6日，所以下次木星冲日在 2015 年，B正确；根据行星的轨道半径越大，周期越大，根据相邻两次行星冲日的时间间隔t，可判断天王星相邻两次冲日时间间隔比土星的短，且都小于1.1年，天王星相邻两次冲日时间间隔不可能为土星的一半，海王星的相邻两次冲日时间间隔最短，D正确，C错误。