（江苏专用）2019高考物理总复习优编题型增分练：基础回扣练5万有引力定律及应用.doc

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1、15.万有引力定律及应用1(多选)(2018南京市金陵中学模拟)天文社的同学长期观测一颗绕地球做圆周运动的人造卫星，测得其绕行周期是 T，已知地球表面重力加速度为 g，地球半径为 R，由此可以求出( )A卫星受到的地球的引力 B卫星运动的向心加速度C卫星运动的机械能 D卫星的轨道离地面的高度答案 BD2(2018无锡市高三期末)如图 1 所示，2017 年 9 月 25 日至 9 月 28 日期间，微信启动新界面，其画面视角从人类起源的非洲(左)变为华夏大地中国(右)新照片由我国新一代静止轨道卫 星 (同 步 卫 星 )“风 云 四 号 ”拍 摄 ， 见 证 着 科 学 家 15 年 的 辛

2、苦 和 努 力 下 列 说 法 正 确 的是 ( )图 1A “风云四号”可能经过无锡正上空B “风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度C与“风云四号”同轨道的卫星运动的动能都相等D “风云四号”的运行速度大于 7.9 km/s答案 B3(多选)(2018南京市、盐城市二模)某试验卫星在地球赤道平面内一圆形轨道上运行，每 5 天对某城市访问一次(即经过其正上方)，下列关于该卫星的描述中正确的是( )A角速度可能大于地球自转角速度2B线速度可能大于第一宇宙速度C高度一定小于同步卫星的高度D向心加速度一定小于地面的重力加速度答案 AD解析 设卫星的周期为 T，地球自转的周期为 T0，则有 5T

3、0 5T02，或者2T 2T05T02 5T0，可解得卫星的周期 T T0或者 T T0，即卫星的角速度可能大2T 2T0 56 54于地球自转角速度，也可能小于地球自转角速度，A 正确；由卫星的线速度 v 可知，GMr所有卫星的速度小于等于第一宇宙速度，B 错误；卫星的高度越高，周期越大，由 A 选项解析可知，卫星的周期可能大于也能小于同步卫星的周期，所以卫星的高度可能大于也可能小于同步卫星的高度，C 错误；根据牛顿第二定律 ma，向心加速度 a ，卫星的高度高GMmr2 GMr2于地面，所以其向心加速度小于地面的重力加速度，D 正确4(多选)(2018苏锡常镇一调)如图 2 所示，我国自主

4、研发的北斗卫星导航系统由 35 颗卫星组成，包括分布于 a 类型轨道的 5 颗同步轨道卫星、分布于 b 类型轨道的 3 颗倾斜轨道卫星(与同步卫星轨道半径相同，轨道倾角 55)和分布于 c 类型轨道的 27 颗中轨道卫星(轨道半径小于同步卫星的)，中轨道卫星运行在 3 个互成 120的轨道面上做圆周运动，预计2020 年全部建成下列说法正确的是( )图 2A a 类型轨道上的卫星相对于地面静止且处于平衡状态B a 类型轨道上的卫星运行速率等于 b 类型轨道上的卫星运行速率C b 类型轨道上的卫星也与地球保持相对静止D三类卫星相比， c 类卫星的向心加速度最大答案 BD解析 卫星做匀速圆周运动，

5、万有引力提供向心力，不是处于平衡状态，故 A 错误；人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则有： G m ，解得：Mmr2 v2rv ，由于 a 类型轨道上的卫星运行半径等于 b 类型轨道上的卫星运行半径，则 a 类型GMr轨道上的卫星运行速率等于 b 类型轨道上的卫星运行速率，选项 B 正确； b 类型卫星不能与3地球保持相对静止，只有同步轨道卫星才能与地球保持相对静止，故 C 错误； a ，由题GMr2知中轨道卫星 c 的轨道半径小于同步卫星 a，半径小的向心加速度大，故 D 正确5(多选)某卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为 T.已知地球半径为 R，地球表面重力加速

6、度为 g，引力常量为 G，假设地球的质量分布均匀，忽略地球自转以下说法正确的是( )A卫星运行半径 r3gR2T24 2B卫星运行半径 rRT2 3gC地球平均密度 3g4 GRD地球平均密度 3gR4 G答案 AC解析 由万有引力提供向心力有：G m r， G m gmMr2 4 2T2 MmR2联立解得： r ，故 A 正确，B 错误；3gR2T24 2地球的质量 M ，gR2G地球的体积 V ，4 R33所以地球的密度为 ，MVgR2G4 R33 3g4 GR故 C 正确，D 错误6.(多选)如图 3 所示，2018 年 5 月 21 日，我国成功发射嫦娥四号任务“鹊桥”中继星，该卫星由

7、地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨后进入圆形工作轨道，为在月球背面软着陆做准备，下列说法错误的是( )图 34A卫星在轨道上的运行速度比月球的第一宇宙速度大 B卫星在轨道上经过 P 点时的加速度比在轨道上经过 P 点时的加速度小C卫星在轨道上运行的周期比在轨道上短D卫星在轨道上的机械能比在轨道上大答案 ABD7(2018江苏省联盟大联考)已知质量为 m 的人造地球卫星与地心的距离为 r 时，引力势能可表示为 Ep G ，其中 G 为引力常量， M 为地球质量先从地面赤道某处发射一质量Mmrm0的卫星至离地球表面 h 高处的轨道上，使其绕地球做匀速圆周运动，则至少需对卫星做功(忽略地球自转

8、影响，设地球半径为 R)( )A G G B G GMm0R Mm02R h Mm0R Mm0R hC G D G GMm02R h Mm02R Mm0R h答案 A解析 根据万有引力提供向心力： G m0 ，所以卫星的动能：Mm0R h2 v2R hEk m0v2 ，从地面发射到离地面高 h 处，引力势能增加 Ep ，根据12 GMm02R h GMm0R GMm0R h能量守恒，至少需对卫星做功 W Ek Ep ，所以 A 正确GMm0R GMm02R h8.(多选)(2018泰州中学月考)2016 年 2 月 11 日，科学家宣布激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到由两个黑洞合并产生的

9、引力波信号，这是在爱因斯坦提出引力波概念 100 周年后，引力波被首次直接观测到在两个黑洞合并过程中，由于彼此间的强大引力作用，会形成短时间的双星系统如图 4 所示，黑洞 A、 B 可视为质点，它们围绕连线上 O 点做匀速圆周运动，且 AO 大于 BO，不考虑其他天体的影响下列说法正确的是( )图 4A黑洞 A 的向心力大于 B 的向心力B黑洞 A 的线速度大于 B 的线速度C黑洞 A 的质量大于 B 的质量D两黑洞之间的距离越大， A 的周期越大答案 BD解析 双星靠相互间的万有引力提供向心力，根据牛顿第三定律可知， A 对 B 的作用力与 B对 A 的作用力大小相等，方向相反，则黑洞 A 的向心力等于 B 的向心力，故 A 错误；双星靠5相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，由题意可知 A 的半径比较大，根据v r 可知，黑洞 A 的线速度大于 B 的线速度，故 B 正确；在匀速转动时的向心力大小关系为： mA 2rA mB 2rB，由于 A 的半径比较大，所以 A 的质量小，故 C 错误，双星系统的周期公式为： T ，所以两黑洞之间的距离越大， A 的周期越大，故 D 正确4 2L3GmA mB