高考物理二轮复习第一板块力学选择题锁定9大命题区间第6讲掌握“两条定律”破解天体运动问题专题练.doc

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1、1 / 13【2019【2019最新最新】精选高考物理二轮复习第一板块力学选择题精选高考物理二轮复习第一板块力学选择题锁定锁定9 9大命题区间第大命题区间第6 6讲掌握讲掌握“两条定律两条定律”破解天体运动问破解天体运动问题专题练题专题练1(2016全国卷)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( )A开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律B开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律解析：选B 开普勒在前人观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，与牛顿定律无联

2、系，选项A错误，选项B正确；开普勒总结出了行星运动的规律，但没有找出行星按照这些规律运动的原因，选项C错误；牛顿发现了万有引力定律，选项D错误。 2.(2015福建高考)如图，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，则( )A. B.r1 r2C.2 D.2解析：选A 对人造卫星，根据万有引力提供向心力m，可得v 。 所以对于a、b两颗人造卫星有，故选项A正确。2 / 133.如图所示，“嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道，观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为弧度。已知

3、万有引力常量为G，则月球的质量是( )A. B. Gl2tC. D.t2 Gl3解析：选C 设“嫦娥三号”卫星做圆周运动的角速度为，则Gm2r，又lr，联立得月球的质量M，故C正确。4.中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则( )A卫星a的角速度小于c的角速度B卫星a的加速度大于b的加速度C卫星a的运行速度大

4、于第一宇宙速度D卫星b的周期大于24 h解析：选A 由万有引力提供向心力得，mr2mrma，解得v ， ，T ，a。卫星a的轨道半径大于c的轨道半径，因此卫星a的角速度小于c的角速度，选项A正确；卫星a的轨道半径与b的轨道半径相等，因此卫星a的加速度等于b的加速度，选项B错误；卫星a的轨道半径3 / 13大于地球半径，因此卫星a的运行速度小于第一宇宙速度，选项C错误；卫星a的轨道半径与b的轨道半径相等，卫星b的周期等于a的周期，为24 h，选项D错误。5多选“嫦娥之父”欧阳自远透露：我国计划于2020年登陆火星。假如某志愿者登上火星后将一小球从高为h的地方由静止释放，不计空气阻力，测得经过时间

5、t小球落在火星表面，已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转，则下列说法正确的是( )A火星的第一宇宙速度为 2hR tB火星的质量为2h2R Gt2C火星的平均密度为3h 2RGt2D环绕火星表面运行的卫星的周期为t 2R h解析：选CD 由自由落体运动规律hgt2，解得火星表面的重力加速度大小为g，火星的第一宇宙速度v1，A错误。由Gmg，解得火星的质量为M，B错误。火星的平均密度为，C正确。设环绕火星表面运行的卫星的周期为T，则Tt ，D正确。6(2018届高三黄冈中学调研)已知某星球的第一宇宙速度与地球相同，其表面的重力加速度为地球表面重力加速度的一半，则该星球的平均密度与地球

6、平均密度的比值为( )A12 B14C21 D41解析：选B 根据mgm得，第一宇宙速度v。因为该星球和地球的第一宇宙速度相同，表面的重力加速度为地球表面重力加速度的一半，则星球4 / 13的半径是地球半径的2倍。根据Gmg知，M，知星球的质量是地球质量的2倍。根据知，星球的平均密度与地球平均密度的比值为14，故B正确，A、C、D错误。7双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星

7、之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为( )A.T B.TC.T D.T解析：选B 设两恒星的质量分别为M1和M2，轨道半径分别为r1和r2。根据万有引力定律及牛顿第二定律可得M12r1M22r2，解得2(r1r2)，即2 ，当两星的总质量变为原来的k倍，它们之间的距离变为原来的n倍时，有2 ，联立两式可得TT，故B项正确。8.近年来，火星探索计划不断推进。如图所示，载人飞行器从地面发射升空，经过一系列的加速和变轨，在到达“近火星点”Q时，需要及时制动，使其成为火星的卫星。之后，又在绕火星轨道上的“近火星点”Q经过多次制动，进入绕火星的圆形工作轨道，最后制动，实现飞行器的软着陆，到达

8、火星表面。下列说法正确的是( )A飞行器在轨道和轨道上均绕火星运行，所以具有相同的机械能5 / 13B由于轨道与轨道都是绕火星运行，因此飞行器在两轨道上运行具有相同的周期C飞行器在轨道上从P到Q的过程中火星对飞行器的万有引力做正功D飞行器经过轨道和轨道上的Q点时速率相同解析：选C 飞行器由轨道在Q处必须制动才能进入轨道，所以飞行器在轨道上的机械能小于在轨道上的机械能，故A错误。根据开普勒第三定律知，轨道的半长轴比轨道的半径大，则飞行器在轨道上运行的周期小，故B错误。飞行器在轨道上从P到Q的过程中，火星对飞行器的万有引力与速度方向的夹角小于90，则万有引力做正功，故C正确。根据变轨原理知，飞行器

9、经过轨道上的Q点时比在轨道上经过Q点时的速率大，故D错误。9多选(2017兰州一中月考)假设地球可视为质量分布均匀的球体。已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0，地球的半径为R，地球的自转周期为T，引力常量为G，由此可知( )A地球的质量为g0R GB地球表面赤道处的重力加速度大小为g042R T2C近地卫星在轨道上运行的加速度大小为g0D地球同步卫星在轨道上运行的加速度大小为 3164g0R2 T4解析：选BCD 根据在地球表面两极处万有引力等于重力，则有：Gmg0，解得：M，故A错误；根据向心加速度表达式，则知赤道上物体加速度：a2R，所以地球表面赤道处的重力加速度为g0，故B正确；近6

10、 / 13地卫星在轨道上运行的加速度a0g0，故C正确；同步卫星所受万有引力等于向心力：Gm(Rh)2ma，解得：a ，故D正确。10.多选(2015天津高考)P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1、s2做匀速圆周运动。图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同。则( )AP1的平均密度比P2的大BP1的“第一宇宙速度”比P2的小Cs1的向心加速度比s2的大Ds1的公转周期比s2的大解析：选AC 由图像左端点横坐标相同可知，P1、P2两行

11、星的半径R相等，对于两行星的近地卫星：Gma，得行星的质量M，由ar2图像可知P1的近地卫星的向心加速度大，所以P1的质量大，平均密度大，选项A正确；根据G得，行星的第一宇宙速度v ，由于P1的质量大，所以P1的第一宇宙速度大，选项B错误；s1、s2的轨道半径相等，由ar2图像可知s1的向心加速度大，选项C正确；根据Gm2r得，卫星的公转周期T2 ，由于P1的质量大，故s1的公转周期小，选项D错误。11多选(2017上饶模拟)太空中进行开采矿产资源项目，必须建立“太空加油站”。假设“太空加油站”正在地球赤道平面内的7 / 13圆周轨道上运行，其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一

12、，且运行方向与地球自转方向一致。下列说法中正确的是( )A“太空加油站”运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度B“太空加油站”运行的速度大小等于同步卫星运行速度大小的 倍C站在地球赤道上的人观察到“太空加油站”向东运动D在“太空加油站”工作的宇航员因不受重力而在舱中悬浮或静止解析：选AC 根据mgma，知“太空加油站”运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度，选项A正确；“太空加油站”绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则由，得v ，“太空加油站”距地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一，但“太空加油站”距地球球心的距离不等于同步卫星距地球球心距离的十分之一，选项B错

13、误；角速度 ，轨道半径越大，角速度越小，同步卫星和地球自转的角速度相同，所以“太空加油站”的角速度大于地球自转的角速度，所以站在地球赤道上的人观察到“太空加油站”向东运动，选项C正确；在“太空加油站”工作的宇航员只受重力作用，处于完全失重状态，靠万有引力提供向心力做圆周运动，选项D错误。12多选假设宇航员登陆火星后，测得火星半径是地球半径的，火星质量是地球质量的。已知地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，宇航员在地面上能向上竖直跳起的最大高度为h，忽略自转的影响，下列说法中正确的是( )A火星的密度为 2g 3GR8 / 13B火星表面的重力加速度为 2g 9C火星的第一宇宙速度与地球的第

14、一宇宙速度的比值为 2 3D宇航员在火星上以在地面上竖直起跳的速度起跳后，能达到的最大高度为 h解析：选AD 根据，Vr3，可得，故火地，根据GM地gR2，M地R3地，可得地，故火，选项A正确；星球表面的重力加速度为gG，故火星表面的重力加速度为g，选项B错误；根据mgm可得v，火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的比值为 ，选项C错误；根据v22gh2gh，可得，宇航员在火星上起跳后，能达到的最大高度为h，选项D正确。13多选宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，三星质量相同。现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，

15、两颗星围绕中央星做圆周运动，如图甲所示；另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图乙所示。设这三个星体的质量均为m，且两种系统中各星间的距离已在图甲、乙中标出，引力常量为G，则下列说法中正确的是( )A直线三星系统中星体做圆周运动的线速度大小为 Gm LB直线三星系统中星体做圆周运动的周期为4 L3 5GmC三角形三星系统中每颗星做圆周运动的角速度为2 L3 3Gm9 / 13D三角形三星系统中每颗星做圆周运动的加速度大小为 3GmL2解析：选BD 在直线三星系统中，星体做圆周运动的向心力由其他两星对它的万有引力的合力提供，根据万有引力定律和牛顿第二定律

16、，有GGm，解得v ，A项错误；由周期T知直线三星系统中星体做圆周运动的周期为T4 ，B项正确；同理，对三角形三星系统中做圆周运动的星体，有2Gcos 30m2，解得，C项错误；由2Gcos 30ma得a，D项正确。14.(2018届高三九江十校联考)如图所示是位于X星球表面附近的竖直光滑圆弧轨道，宇航员通过实验发现，当小球位于轨道最低点的速度不小于v0时，就能在竖直面内做完整的圆周运动。已知圆弧轨道半径为r，X星球的半径为R，万有引力常量为G，则( )A环绕X星球的轨道半径为2R的卫星的周期为4 v0RrBX星球的平均密度为3v02 10GRrCX星球的第一宇宙速度为v0R rDX星球的第一

17、宇宙速度为v0R 5r解析：选D 设X星球表面重力加速度为g，质量为M，小球刚好能做完整的圆周运动，则小球在最高点时，仅由重力提供向心力，根据牛顿第二定律有：mgm，小球从轨道最高点到最低点的过程中，由动能定理有：10 / 13mg2rmv02mv2，联立两式可得：g，环绕X星球的轨道半径为2R的卫星由万有引力提供向心力，有Gm，又Gmg，解得：T，故A错误；根据Gmg得：M，根据MR3得：，故B错误；X星球的第一宇宙速度为vv0，故C错误，D正确。教师备选题1(2018届高三北京区摸底)GPS导航系统可以为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，它是由周期约为12小时的卫星群组

18、成。则GPS导航卫星与地球同步卫星相比( )A地球同步卫星的角速度大B地球同步卫星的轨道半径小CGPS导航卫星的线速度大DGPS导航卫星的向心加速度小解析：选C GPS导航卫星周期小于同步卫星的周期，根据k可知，同步卫星的轨道半径较大，周期较大，角速度较小，A、B错误；根据v ，可知GPS导航卫星的线速度较大，C正确；根据a可知，GPS导航卫星的向心加速度较大，D错误。2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的，该中心恒星与太阳的

19、质量比约为( )A. B1 C5 D10解析：选B 研究行星绕某一恒星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式为：mr，M，“51 peg 11 / 13b”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的，所以该中心恒星与太阳的质量比约为1。3.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M、Q到N的运动过程中( )A从P到M所用的时间等于T0 4B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

20、力对它先做负功后做正功解析：选CD 在海王星从P到Q的运动过程中，由于引力与速度的夹角大于90，因此引力做负功，根据动能定理可知，速度越来越小，C项正确；海王星从P到M的时间小于从M到Q的时间，因此从P到M的时间小于，A项错误；由于海王星运动过程中只受到太阳引力作用，引力做功不改变海王星的机械能，即从Q到N的运动过程中海王星的机械能守恒，B项错误；从M到Q的运动过程中引力与速度的夹角大于90，因此引力做负功，从Q到N的过程中，引力与速度的夹角小于90，因此引力做正功，即海王星从M到N的过程中万有引力先做负功后做正功，D项正确。4.(2017黄冈中学模拟)地球赤道上的重力加速度为g，物体在赤道上

21、随地球自转的向心加速度为a，卫星甲、乙、丙在如图所示三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切，以下说法中正确的是( )12 / 13A如果地球自转的角速度突然变为原来的 倍，那么赤道上的物体将会“飘”起来B卫星甲、乙经过P点时的加速度大小相等C卫星甲的周期最小D三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度解析：选B 在地球赤道上的物体自转的向心加速度由万有引力的一个分力提供，则有：mgma，当物体飘起来的时候，万有引力完全提供向心力，则此时物体的向心加速度为a：mamgma，即此时的向心加速度aga，由ar2，则2为原来的倍，则A错误；卫星在同一位置其加速度相同，则B正确；根据开

22、普勒第三定律知，椭圆半长轴越小，卫星的周期越小，卫星丙的半长轴最短，故周期最小，则C错误；卫星在远地点做向心运动，其速度要小于第一宇宙速度，则D错误。5(2018届高三菏泽六校联考)假设在赤道平面内有一颗侦察卫星绕地球做匀速圆周运动，某一时刻恰好处在另一颗同步卫星的正下方，已知侦察卫星的轨道半径为同步卫星的四分之一，则有( )A同步卫星和侦察卫星的线速度之比为21B同步卫星和侦察卫星的角速度之比为81C再经过 h两颗卫星距离最远D再经过 h两颗卫星距离最远解析：选C 两颗卫星都是由万有引力提供向心力，则mmRmR2，可得线速度v ，所以同步卫星和侦察卫星的线速度之比为12，选项A错误；角速13 / 13度 ，同步卫星和侦察卫星的角速度之比为18，选项B错误；周期T ，可得侦察卫星的周期为3 h。若再经过时间t两颗卫星距离最远，则有t(2n1)(n0,1,2,3，)，即t(n0,1,2,3，)，可得时间t(2n1)h，(n0,1,2,3，)，选项C正确，D错误。