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2020届高考物理名校试题专题06 万有引力定律和宇宙航行(解析版)

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飞行了九天的“嫦娥三号”飞船,再次成功变轨,从100km的环月圆轨道Ⅰ,降低到近月点15km、远月点100km的椭圆轨道Ⅱ,两轨道相交于点P,如图所示.关于“嫦娥三号”飞船,以下说法不正确的是( )

A. 在轨道Ⅰ上运动到P点的速度比在轨道Ⅱ上运动到P点的速度大 B. 在轨道Ⅰ上P点的向心加速度比在轨道Ⅱ上运动到P点的向心加速度小 C. 在轨道Ⅰ上的势能与动能之和比在轨道Ⅱ上的势能与动能之和大 D. 在轨道Ⅰ上运动的周期大于在轨道Ⅱ上运动的周期 【答案】B 【解析】

v2嫦娥三号在P点从轨道Ⅰ上降低到轨道Ⅱ上,速度减小,故选项A正确;由a?可知选项B错误;嫦娥

R三号在P点从轨道Ⅰ上降低到轨道Ⅱ上,速度减小,动能减小,势能不变,故选项C正确;由开普勒定律

T2?C可知选项D正确. 3a12、(2020·广东省兴宁市第一中学高三上学期期末)2019年10月28日发生了天王星冲日现象,即太阳、地球、天王星处于同一直线,此时是观察天王星的最佳时间.已知日地距离为R0,天王星和地球的公转周期分别为T和T0,则天王星与太阳的距离为( )

A.

3T2R0 T02B.

T3R0 T03C.

3T02 R20TD.

T03 R30T【答案】A

【解析】

地球、天王星都绕太阳转,根据开普勒第三定律:

R03R3? T02T2解得:

T2R?32R0

T0故A正确,BCD 错误.

13、(2020·山东省济南市历程区二中高三元月考试)如图所示,同步卫星与地心的距离为r,运行速率为v1,向心加速度为a1;地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球半径为R,则( ).

A

a1r? a2Ra?R?B. 1=??

a2?r?v1r= C.

v2RD.

v1R =v2r.

2

【答案】AD 【解析】

A. 因为地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相同,由a1=ω2r,a2=ω2R

a1r?,故A正确、B错误; 得:

a2RC. 对于地球同步卫星和以第一宇宙速度运动的近地卫星,

v12GMm由万有引力提供做匀速圆周运动所需向心力得到:?m, 2rr2v2GMm?m 2RR解得:

v1?v2R,故D正确,C错误; r故选AD.

14、(2020·四川省泸县二中高三上学期期末)德国天文学家们曾于2008年证实,位于银河系中心,与地球相距2.6万光年的“人马座A”其实是一个质量超大的黑洞.假设银河系中心仅此一个黑洞,太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动,则根据下列哪组数据可以估算出该黑洞的质量(引力常量已知) A. 太阳系的质量和太阳系绕该黑洞公转的周期 B. 太阳系的质量和太阳系到该黑洞的距离 C. 太阳系的运行速度和该黑洞的半径 D. 太阳系绕该黑洞公转的周期和公转的半径 【答案】D 【解析】

设太阳系的质量为m,黑洞的质量为M,太阳系绕黑洞做圆周运动的向心力由万有引力提供,则

mM4?2v24?2r3rv2,则已知太阳系绕该黑洞公转的周期TG2=m2r=m,解得黑洞的质量M:M??2rTrGTG和公转的半径r可求解黑洞的质量;或者已知太阳系的运行速度v和公转的半径r可求解黑洞的质量M,故选项D正确,ABC错误.

15、(2020·四川省宜宾市叙州区一中高三上学期期末)按照我国整个月球探测活动的计划,在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后,将开展第二步“落月”工程,预计在2013年以前完成.假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道I运动,到达轨道的A点.点火变轨进入椭圆轨道II,到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球作圆周运动.下列判断错误的是 ( ) ..

A. 飞船在A点处点火时,动能减少

B. 飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间T?2?R g0C. 飞船从A到B运行的过程中处于完全失重状态 D. 飞船在轨道I上的运行速率v0?【答案】D 【解析】

A、在A点 点火导致飞船从外面的圆轨道进入里面的椭圆轨道,即向心运动,所以在A点应该减速,故A对;

g0R B、飞船在轨道Ⅲ上运动时,万有引力提供了向心力

GMm2?2?mg?m()R 0R2T解得:T?2?R,故B对; g0C、飞船从A到B运行的过程中只受重力作用,所以飞船处于完全失重状态,故C对;

D、飞船在轨道I上运行时:

GMm?4R?2v2?m

4R在地球表面时:

GMm?mg0 R2g0R2 故D错;

联立解得:v?本题选错误的,故选D

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