2019年高三物理一轮复习二模三模试题分项解析专题05万有引力和航天第01期含解析201905052114
完整word版2019年高考物理二轮复习专题05万有引力定律与航天测含解析
万有引力定律与航天【满分：110分时间：90分钟】•、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。
在每小题给出的四个选项中，广8题只有•项符合题目要求：9~12题有多项符合题目妥求。
全部选对的得5分，选对但不全的得3 分，有选错的得0分。
）1.2017年10月24日，在地球观测组织（GEO）全会期间举办的“中国日”活动上，我国正式向国际社会免费开放共学我国新•代地球同步静II：轨道气象卫星“风云四号”（如图所示）和全球第•颗二氧化碳监测科学实验卫星（简称“碳卫星”）的数据。
“碳卫星”是绕地球极地运行的卫星，在离地球农而700公里的圆轨道对地球进行扫描,汇集约140天的数据可制作•张无缝隙全球覆盖的二氧化碳监测图，有关这两颗卫星的说法正确的是（）A.“风云四号”卫星的向心加速度大于“碳卫星”的向心加速度B.“风云四号”卫星的线速度小于“碳卫星”的线速度C.“碳卫星”的运行轨道理论上可以和地球某•条经线重合D.“风云四号”卫星的线速度大于第-宇宙速度【答案】B【解析】风云四号”卫星星地珀的同!红星，2运行的乳逍半轻大于嵌卫星”的轨半亀福•餉=号，则其冋1、加連刻、于做卫愛的冋心加連爲迭项狀眾卄帧；•=、畔可知，’何云醇”卫星的线理劇吁诫卫星”的编虫度，迭项B正跖锻卫星•的运行耙宜是过地卜及地球两楊的固走平面，而地球的经线融地玫釉译动的，则獭卫星•的运行轨适不可能相地珠其一条至线莹合，迭顶C唐误；•凤云四号”卫星的运行半径大于删的半径，则其线速康小于第一宇宙速度，选项n错误J故选B.2.某行星半径R=2440km,行星周围没有空气且忽略行星自转。
若某宇航员在距行星农而h=l. 25m 处由静止释放-物块，经t=ls后落地，则此行星,slOm /A.农面重力加速度为：5m.衣面重力加速度为/ sBs/ 47km. 2.第-宇宙速度大约为C.D.第-宇宙速度大约为78m / s【答案】Ctmi AB；由人=沏喘0 = 2-Stn/s--,故A3两顶错诫■CD：由&话= 罟可得第一宇宙逮晦i\ = 存=V2.5X2440X1057K/«?a 2.47七“/几故C项正确，D项错误。
专题05 万有引力与航天-备战2019年高考物理优质原创试卷分项版(解析版)
一．选择题1. 末来不久人类能到火星旅行，，某旅客带的行李在地面上重为0F ，带到火星表面上时重为1F 。
已知这个火星的半径为R ，引力常公为G ，地球表面的重力加速度大小为g ，则下列说法正确的： A.B.C.D.【答案】AD2. 一物体静置在平均密度为ρ、半径为R 的星球表面上，以初速度v0竖直向上抛去一个物体，该物体上升的最大高是（已知万有引力常量为G ）A.2038v G RπρB. 2023v G R πρC. 2034v G RπρD. 2043v G Rπρ【答案】A【解析】在星球表面，有2GMm mg R =，密度M V ρ=，球的体积343V R π=，竖直上抛运动上升的最大高度202v H g =，解得238v H G Rπρ=，故A 正确，B 、C 、D 错误。
3. 一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上．已知万有引力常量为G ，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好是万有引力的一半，则天体自转周期为 （ ） ABCD ．【答案】 B 【解析】4. 宇航员乘坐航天飞船，在距月球表面高度为H 的圆轨道绕月运行。
经过多次变轨最后登上月球。
宇航员在月球表面做了一个实验：将一片羽毛和一个铅球从高度为h 处同时以速度v 0做平抛运动，二者同时落到月球表面，测量其水平位移为x 。
已知引力常量为G ，月球半径为R ，则下列说法不正确的是A.B.在月球上发射卫星的第一宇宙速度大小1v =C. 月球的密度20234hv GRxρπ== D.有一个卫星绕月球表面运行周期T =【答案】C，0x v t =A 正确；在月球上发射卫星的第一宇宙速度大小1v ==，故B 正确；月球的密度20232hv MV GRx ρπ== ，故C 错误；有一个卫星绕月球表面运行周期12R T v π==，故D 正确。
5. 2017年10月16日，南京紫金山天文台对外发布一项重大发现，我国南极巡天望远镜追踪探测到首例引力波事件光学信号。
2019年高考物理二轮复习专题05万有引力定律与航天测含解析
万有引力定律与航天【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。
在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
）1．2017年10月24日，在地球观测组织(GEO)全会期间举办的“中国日”活动上，我国正式向国际社会免费开放共享我国新一代地球同步静止轨道气象卫星“风云四号”(如图所示)和全球第一颗二氧化碳监测科学实验卫星(简称“碳卫星”)的数据。
“碳卫星”是绕地球极地运行的卫星，在离地球表面700公里的圆轨道对地球进行扫描，汇集约140天的数据可制作一张无缝隙全球覆盖的二氧化碳监测图，有关这两颗卫星的说法正确的是（）A．“风云四号”卫星的向心加速度大于“碳卫星”的向心加速度B．“风云四号”卫星的线速度小于“碳卫星”的线速度C．“碳卫星”的运行轨道理论上可以和地球某一条经线重合D．“风云四号”卫星的线速度大于第一宇宙速度【答案】 B2．某行星半径R=2440km，行星周围没有空气且忽略行星自转。
若某宇航员在距行星表面h=1.25m处由静止释放一物块，经t=1s后落地，则此行星A．表面重力加速度为10m／s2B．表面重力加速度为5m／s2C．第一宇宙速度大约为2．47km／sD．第一宇宙速度大约为78m／s【答案】 C点睛：第一宇宙速度是指绕星体表面运行卫星的速度。
是所有圆轨道卫星的最大的运行速度，也是卫星的最小发射速度。
3．如图所示，地球绕太阳做匀速圆周运动，地球处于运动轨道b位置时，地球和太阳连线上的a位置、c 与d位置均关于太阳对称，当一无动力的探测器处在a或c位置时，它仅在太阳和地球引力的共同作用下，与地球一起以相同的角速度绕太阳做圆周运动，下列说法正确的是A．该探测器在a位置受太阳、地球引力的合力等于在c位置受到太阳、地球引力的合力B．该探测器在a位置受太阳、地球引力的合力大于在c位置受到太阳、地球引力的合力C．若地球和该探测器分别在b、d位置，它们也能以相同的角速度绕太阳运动D．若地球和该探测器分别在b、e位置，它们也能以相同的角速度绕太阳运动【答案】 B【解析】探测器与地球具有相同的角速度，则根据F=ma=mω2r可知该探测器在a位置受太阳、地球引力的合力大于在c位置受到太阳、地球引力的合力，选项B正确，A错误；若地球和该探测器分别在b、d位置，根据可知，因转动的半径不同，则它们不能以相同的角速度绕太阳运动，选项C错误；同理若地球和该探测器分别在b、e位置，它们也不能以相同的角速度绕太阳运动，选项D错误；故选B.4．下列论述中正确的是A．开普勒根据万有引力定律得出行星运动规律B．爱因斯坦的狭义相对论，全面否定了牛顿的经典力学规律C．普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念D．玻尔提出的原子结构假说，成功地解释了各种原子光谱的不连续性【答案】 C5．如果把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，若从水星与金星在一条直线上开始计时，天文学家测得在相同时间内水星转过的角度为θ1，金星转过的角度为θ2(θ1、θ2均为锐角)，如图所示，则由此条件不可求得的是( )A．水星和金星的质量之比B．水星和金星到太阳的距离之比C．水星和金星绕太阳运动的周期之比D．水星和金星绕太阳运动的向心加速度大小之比【答案】 A【解析】【详解】A、水星和金星作为环绕体，无法求出质量之比，故A错误；相同时间内水星转过的角度为θ1；金星转过的角度为θ2，可知道它们的角速度之比，根据万有引力提供向心力：，，知道了角速度比，就可求出轨道半径之比．故B正确．C、相同时间内水星转过的角度为θ1；金星转过的角度为θ2，可知它们的角速度之比为θ1：θ2．周期，则周期比为θ2：θ1．故C正确．根据a=rω2，轨道半径之比、角速度之比都知道，很容易求出向心加速度之比．故D正确．本题求不可求的，故选A【点睛】在万有引力这一块，设计的公式和物理量非常多，在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算6．我们国家从 1999 年至今已多次将“神州”号宇宙飞船送入太空。
专题05 万有引力和航天(第02期)-2019年高三物理二模、三模试题分项解析(原卷版)
专题5 万有引力和航天2019年高三二模、三模物理试题分项解析（I ）一．选择题1. （2019河南郑州二模）.2018年12月8日2时23分，嫦娥四号探测器搭乘长征三号乙运载火箭，开始了奔月之旅，首次实现人类探测器月球背面软着陆。
12月12日16时45分，号探测器成功实施近月制动，顺利完成“太空刹车”，被月球捕获，进入了近月点约100km 的环月轨道，如图所示，则下列说法正确的是A.嫦娥四号的发射速度大于第二宇宙速度B.嫦娥四号在100km 环月轨道运行通过P 点时的加速度和在椭圆环月轨道运行通过P 点时加速度相同C.嫦娥四号在100km 环月轨道运动的周期等于在椭圆环月轨道运动周期D.嫦娥四号在地月转移轨道经过P 点时和在100km 环月轨道经过P 点时的速度相同2．（2019安徽合肥二模）¨嫦娥四号”在月球背面软着陆和巡视探测，创造了人类探月的历史。
为了实现“嫦娥四号”与地面间的太空通讯，我国于2018年5月发射了中继卫星“鹊桥”，它是运行于地月拉格朗日L 2点的通信卫星，L 2点位于地球和月球连线的延长线上。
若某飞行器位于L 2点，可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做匀速圆周运动，如图所示。
已知地球质量是月球质量的k 倍，飞行器质量远小于月球质量，地球与月球中心距离是L 2点与月球中心距离的n 倍。
下列说法正确的是A ．飞行器的加速度大于月球的加速度B ．飞行器的运行周期大于月球的运行周期C ．飞行器所需的向心力由地球对其引力提供D ．k 与n 满足k=133)1(223+++n n n n3．（2019广东省广州市下学期一模）位于贵州的“中国天眼”（FAST ）是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，通过FAST 可以测量地球与木星之间的距离。
当FAST 接收到来自木星的光线传播方向恰好与地球公转线速度方向相同时，测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k 倍。
若地球和木星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动且轨道共面，则可知木星的公转周期为A ．4321)(k +年B ．232)1(k +年C ．231)(k +年 D ．23k 年 4. （2019北京延庆模拟）2016年我国成功发射首颗微重力实验卫星——实践十号，可以达到10-6g 的微重力水平（10-6g 其实指的是加速度），跻身世界先进行列。
物理万有引力与航天模拟试题及解析
物理万有引力与航天模拟试题及解析一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1．如图所示，质量分别为m 和M 的两个星球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动，星球A 和B 两者中心之间距离为L ．已知A 、B 的中心和O 三点始终共线，A 和B 分别在O 的两侧，引力常量为G ．求：(1)A 星球做圆周运动的半径R 和B 星球做圆周运动的半径r ；(2)两星球做圆周运动的周期．【答案】（1） R=m M M +L, r=m Mm +L,（2）()3L G M m + 【解析】（1）令A 星的轨道半径为R ，B 星的轨道半径为r ，则由题意有L r R =+两星做圆周运动时的向心力由万有引力提供，则有：2222244mM G mR Mr L T T ππ== 可得 RM r m＝，又因为L R r =+ 所以可以解得：M R L M m =+,m r L M m =+； （2）根据（1）可以得到：2222244mM M G m R m L L T T M mππ==⋅+ 则：()()23342L L T M m GG m M π==++ 点睛：该题属于双星问题，要注意的是它们两颗星的轨道半径的和等于它们之间的距离，不能把它们的距离当成轨道半径．2．据每日邮报2014年4月18日报道，美国国家航空航天局目前宣布首次在太阳系外发现“类地”行星.假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为T ；宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近h 处自由释放-个小球(引力视为恒力)，落地时间为.t 已知该行星半径为R ，万有引力常量为G ，求：()1该行星的第一宇宙速度；()2该行星的平均密度．【答案】()()22231? 2?2h h R t Gt R π． 【解析】【分析】 根据自由落体运动求出星球表面的重力加速度，再根据万有引力提供圆周运动向心力，求出质量与运动的周期，再利用M Vρ=，从而即可求解． 【详解】 ()1根据自由落体运动求得星球表面的重力加速度212h gt = 解得：22h g t = 则由2v mg m R= 求得：星球的第一宇宙速度22h v gR R t==， ()2由222Mmh G mg m R t== 有：222hR M Gt = 所以星球的密度232M h V Gt R ρπ== 【点睛】本题关键是通过自由落体运动求出星球表面的重力加速度，再根据万有引力提供圆周运动向心力和万有引力等于重力求解．3．如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P 点沿水平方向以初速度v 0抛出一个小球，测得小球经时间t 落到斜坡上另一点Q ，斜面的倾角为α，已知该星球半径为R ，万有引力常量为G ，求：(1)该星球表面的重力加速度；(2)该星球的质量。
2019年高考物理真题和模拟题分项汇编(含解析)
2019年高考物理真题和模拟题分项汇编（含解析）专题目录专题01 ······物理常识单位制专题02 ······直线运动专题03 ······相互作用专题04 ······牛顿运动定律专题05 ······曲线运动专题06 ······万有引力与航天专题07 ······功和能专题08 ······动量专题09 ······静电场专题10 ······稳恒电流专题11 ······磁场专题12 ······电磁感应专题13 ······交流电专题14 ······原子结构、原子核和波粒二象性专题01 物理常识 单位制1．（2019·北京卷）国际单位制（缩写SI ）定义了米（m ）、秒（s ）等7个基本单位，其他单位均可由物理关系导出。
例如，由m 和s 可以导出速度单位m·s –1。
历史上，曾用“米原器”定义米，用平均太阳日定义秒。
但是，以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响，而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。
2019年高三物理一轮复习二模三模试题分项解析专题25物理学史和物理方法第01期含解析201905052140
物理学史和物理方法一．选择题1．（2019湖南岳阳一中第六次质检）静电场、磁场和重力场在某些特点上具有一定的相似性，结合有关“场”的知识，并进行合理的类比和猜想，判断以下说法中可能正确的是（ ）A ．电场和磁场的概念分别是奥斯特和楞次建立的B ．如果把地球抽象为一个孤立质点，用于形象描述它所产生的重力场的所谓“重力场线”的分布类似于真空中一个孤立的正电荷所产生的静电场的电场线分布C ．重力场与静电场相类比，重力场的“场强”等于 重力加速度，其“场强”大小的决定式为g=G/mD ．静电场与磁场相类比，如果在静电场中定义“电通量”这个物理量，则该物理量表示穿过静电场中某一平面或曲面的电场线的多少【参考答案】A【名师解析】场和场线概念,包含电场和磁场概念的第一位提出者是英国物理学家法拉第，选项A 错误；如果把地球抽象为一个孤立质点，用于形象描述它所产生的重力场的所谓“重力场线”的分布类似于真空中一个孤立的负电荷所产生的静电场的电场线分布，选项B 错误；重力场与静电场相类比，重力场的“场强”等于重力加速度，根据万有引力等于重力，G 2Mm R =mg ，其“场强”大小的决定式为g= G 2M R，而g=G/m 为定义式，选项C 错误；静电场与磁场相类比，如果在静电场中定义“电通量”这个物理量，则该物理量表示穿过静电场中某一平面或曲面的电场线的多少，选项D 正确。
2．（2019安徽芜湖期末）下列说法中正确的是A ．伽利略通过“斜面实验”成功测出了自由落体加速度B ．奥斯特首先提出“电场线”的概念用来直观描述电场C ．卡文迪许成功设计扭秤实验测量出万有引力常量D ．“北斗”导航卫星的发射速度大于第二宇宙速度【参考答案】C【名师解析】伽利略通过“斜面实验”推论得出自由落体运动是匀变速直线运动，没有测出自由落体加速度，选项A 错误；法拉第提出“电场线”的概念用来直观描述电场，选项B 错误；卡文迪许成功设计扭秤实验测量出万有引力常量，选项C 正确；“北斗”导航卫星的发射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，选项D 错误。
完整word版2019年高考物理二轮复习专题05万有引力定律与航天测含解析
万有引力定律与航天【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。
在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
）1．2017年10月24日，在地球观测组织(GEO)全会期间举办的“中国日”活动上，我国正式向国际社会免费开放共享我国新一代地球同步静止轨道气象卫星“风云四号”(如图所示)和全球第一颗二氧化碳监测科学实验卫星(简称“碳卫星”)的数据。
“碳卫星”是绕地球极地运行的卫星，在离地球表面700公里的圆轨道对地球进行扫描，汇集约140天的数据可制作一张无缝隙全球覆盖的二氧化碳监测图，有关这两颗卫星的说法正确的是（）A．“风云四号”卫星的向心加速度大于“碳卫星”的向心加速度B．“风云四号”卫星的线速度小于“碳卫星”的线速度C．“碳卫星”的运行轨道理论上可以和地球某一条经线重合D．“风云四号”卫星的线速度大于第一宇宙速度【答案】 B2．某行星半径R=2440km，行星周围没有空气且忽略行星自转。
若某宇航员在距行星表面h=1.25m 处由静止释放一物块，经t=1s后落地，则此行星／A．表面重力加速度为2 5m．表面重力加速度为／sBs2 s10m／47km．2．第一宇宙速度大约为C．D．第一宇宙速度大约为78m／s【答案】 C点睛：第一宇宙速度是指绕星体表面运行卫星的速度。
是所有圆轨道卫星的最大的运行速度，也是卫星的最小发射速度。
3．如图所示，地球绕太阳做匀速圆周运动，地球处于运动轨道b位置时，地球和太阳连线上的a位置、c与d位置均关于太阳对称，当一无动力的探测器处在a或c位置时，它仅在太阳和地球引力的共同作用下，与地球一起以相同的角速度绕太阳做圆周运动，下列说法正确的是A．该探测器在a位置受太阳、地球引力的合力等于在c位置受到太阳、地球引力的合力B．该探测器在a位置受太阳、地球引力的合力大于在c位置受到太阳、地球引力的合力C．若地球和该探测器分别在b、d位置，它们也能以相同的角速度绕太阳运动D．若地球和该探测器分别在b、e位置，它们也能以相同的角速度绕太阳运动【答案】 B地球引力的aF=ma=mωr可知该探测器在【解析】探测器与地球具有相同的角速度，2位置受太阳、则根据位置，、d错误；若地球和该探测器分别在B正确，Ab位置受到太阳、地球引力的合力，选项合力大于在c错误；同理若可知，因转动的半径不同，则它们不能以相同的角速度绕太阳运动，选项C根据地球和该探测器分别在b、e位置，它们也不能以相同的角速度绕太阳运动，选项D错误；故选B.4．下列论述中正确的是A．开普勒根据万有引力定律得出行星运动规律B．爱因斯坦的狭义相对论，全面否定了牛顿的经典力学规律C 变化”的传统观念．普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续D．玻尔提出的原子结构假说，成功地解释了各种原子光谱的不连续性【答案】 C5．如果把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，若从水星与金星在一条直线上开始计时，天文学家θθθθ均为锐角)、测得在相同时间内水星转过的角度为，金星转过的角度为，如图所示，则由此条(2121件不可求得的是( )A．水星和金星的质量之比B．水星和金星到太阳的距离之比C．水星和金星绕太阳运动的周期之比D．水星和金星绕太阳运动的向心加速度大小之比【答案】 A【解析】【详解】A、水星和金星作为环绕体，无法求出质量之比，故A错误；相同时间内水星转过的角度为θ；金星转过的角度为θ，可知道它们的角速度之比，根据万有引力提供21向心力：，，知道了角速度比，就可求出轨道半径之比．故B正确．期，．周θ可知它们的角速度之比为金星转过的角度为相同时间内水星转过的角度为C、θ；θ，θ：2121．故θ则周期比为：θC正确．122正确．D，轨道半径之比、角速度之比都知道，很容易求出向心加速度之比．故a=rω根据本题求不可求的，故选A【点睛】在万有引力这一块，设计的公式和物理量非常多，在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算6．我们国家从 1999 年至今已多次将“神州”号宇宙飞船送入太空。
【原创】2019届高考物理一轮复习真题解析：专题(5)万有引力与航天
万有引力与航天1.我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高．今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km，它们都绕地球做圆周运动．与“高分四号冶相比，下列物理量中“高分五号”较小的是（）A.周期B. 角速度C. 线速度D. 向心加速度【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 A点睛：本题考查人造卫星运动特点，解题时要注意两类轨道问题分析方法：一类是圆形轨道问题，利用万有引力提供向心力，即求解；一类是椭圆形轨道问题，利用开普勒定律求解。
2.如图所示的装置可以将滑块水平方向的往复运动转化为OB杆绕O点的转动,图中A、B、O 三处都是转轴。
当滑块在光滑的水平横杆上滑动时,带动连杆AB运动,AB杆带动OB杆以O 点为轴转动,若某时刻滑块的水平速度v,连杆与水平方向夹角为α,AB杆与OB杆的夹角为β,此时B点转动的线速度为( )A. B.C. D.【解析】选A。
A点的速度的方向沿水平方向,如图将A点的速度分解,根据运动的合成与分解可知,沿杆方向的分速度v A分=vcosα,B点做圆周运动,实际速度是圆周运动的线速度,可以分解为沿杆方向的分速度和垂直于杆方向的分速度,如图设B的线速度为v′,则v B分=v′cosθ=v′sinβ,又二者沿杆方向的分速度是相等的,即v A分=v B分,联立可得v′=,选项A 正确。
3.如图所示的装置可以将滑块水平方向的往复运动转化为OB杆绕O点的转动,图中A、B、O 三处都是转轴。
当滑块在光滑的水平横杆上滑动时,带动连杆AB运动,AB杆带动OB杆以O 点为轴转动,若某时刻滑块的水平速度v,连杆与水平方向夹角为α,AB杆与OB杆的夹角为β,此时B点转动的线速度为( )A. B.C. D.【解析】选A。
A点的速度的方向沿水平方向,如图将A点的速度分解,根据运动的合成与分解可知,沿杆方向的分速度v A分=vcosα,B点做圆周运动,实际速度是圆周运动的线速度,可以分解为沿杆方向的分速度和垂直于杆方向的分速度,如图设B的线速度为v′,则v B分=v′cosθ=v′sinβ,又二者沿杆方向的分速度是相等的,即v A分=v B分,联立可得v′=,选项A 正确。
2019高考物理一轮复习典型题新题《万有引力与航天》精品试题(含答案)
2019高考物理一轮好卷《万有引力与航天》学思卷一Gravity and space1．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．地球公转周期大于火星的公转周期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2．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()A．a2>a3>a1B．a2>a1>a3C．a3>a1>a2D．a3>a2>a13．若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2∶7。
已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R。
由此可知，该行星的半径约为()A.12R B.72R C．2R D.72R4．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120。
该中心恒星与太阳的质量比约为()A.110B．1 C．5 D．105．若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的p倍，半径为地球的q倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的()A.pq倍B.q p倍C.pq倍 D.pq3倍6．长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19600 km，公转周期T1＝6.39天。
2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r2＝48000 km，则它的公转周期T2最接近于()A．15天B．25天C．35天D．45天7．(多选)如图所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为θ，下列说法正确的是()A．轨道半径越大，周期越长B．轨道半径越大，速度越大C．若测得周期和张角，可得到星球的平均密度D．若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度8．据报道，科学家们在距离地球20万光年外发现了首颗系外“宜居”行星。
2019年高考物理真题和模拟题分项汇编(含解析)： 万有引力定律与航天
万有引力定律与航天1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）在星球M 上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P 轻放在弹簧上端，P 由静止向下运动，物体的加速度a 与弹簧的压缩量x 间的关系如图中实线所示。
在另一星球N 上用完全相同的弹簧，改用物体Q 完成同样的过程，其a –x 关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。
已知星球M 的半径是星球N 的3倍，则A ．M 与N 的密度相等B ．Q 的质量是P 的3倍C ．Q 下落过程中的最大动能是P 的4倍D ．Q 下落过程中弹簧的最大压缩量是P 的4倍【答案】AC【解析】A 、由a –x 图象可知，加速度沿竖直向下方向为正方向，根据牛顿第二定律有：，变形式为：k a g x m =-，该图象的斜率为k m-，纵轴截距为重力加速度g 。
根据图象的纵轴截距可知，两星球表面的重力加速度之比为：；又因为在某星球表面上的物体，所受重力和万有引力相等，即：，即该星球的质量2gR M G=。
又因为：343R M πρ=，联立得34g RG ρπ=。
故两星球的密度之比为：，故A 正确；B 、当物体在弹簧上运动过程中，加速度为0的一瞬间，其所受弹力和重力二力平衡，mg kx =，即：kx m g=；结合a –x 图象可知，当物体P 和物体Q 分别处于平衡位置时，弹簧的压缩量之比为：，故物体P 和物体Q 的质量之比为：，故B 错误；C 、物体P 和物体Q 分别处于各自的平衡位置（a =0）时，它们的动能最大；根据22v ax =，结合a –x 图象面积的物理意义可知：物体P 的最大速度满足，物体Q 的最大速度满足：2002Q v a x =，则两物体的最大动能之比：，C 正确；D 、物体P 和物体Q 分别在弹簧上做简谐运动，由平衡位置（a =0）可知，物体P 和Q 振动的振幅A 分别为0x 和02x ，即物体P 所在弹簧最大压缩量为20x ，物体Q 所在弹簧最大压缩量为40x ，则Q 下落过程中，弹簧最大压缩量时P 物体最大压缩量的2倍，D 错误；故本题选AC 。
专题05 选择题专题讲练——万有引力与航天部分-2019年高考物理北京各区二模真题专题汇编(原卷版)
2019高考北京各区物理二模真题汇编专题05 选择题——万有引力与航天部分【2019昌平二模】16．北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统，它由空间段、地面段和用户段三部分组成。
第三代北斗导航卫星计划由35颗卫星组成，如图3所示。
其中有5颗地球静止轨道卫星（运行在地球同步轨道，离地高度约3.6×104km）、27颗中地球轨道卫星（运行在3个互成120°的轨道面上，离地高度约2.15×104km）、3颗倾斜同步轨道卫星（其轨道平面与赤道平面有一定的夹角，周期与地球自转周期相同）。
假设所有北斗卫星均绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A．中地球轨道卫星的线速度最小B．倾斜同步轨道卫星能定点在北京上空C．中地球轨道卫星的运行周期小于地球同步卫星的运行周期D．倾斜同步轨道卫星的轨道半径大于地球静止轨道卫星的轨道半径【2019西城二模】17．地球绕着太阳公转，其运动可看成匀速圆周运动。
已知引力常量为G，如果要通过观测求得太阳的质量，还需要测量下列哪些量（）A．地球公转的轨道半径和自转周期B．地球公转的轨道半径和公转周期C．地球半径和地球的公转周期D．地球半径和地球的自转周期【2019顺义二模】16．2019年1月3日10时26分，“嫦娥四号”探测器成功在月球背面着陆，标志着我国探月航天工程达到了一个新高度，图示为“嫦娥四号”到达月球背面的巡视器。
已知地球和月球的半径之比约为4:1，其表面重力加速度之比约为6:1。
则地球和月球相比较，下列说法中最接近实际的是（）A．地球的密度与月球的密度比为3：2B．地球的质量与月球的质量比为64：1C．地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度比为8：1D．苹果在地球表面受到的引力与它在月球表面受到的引力比为60：1【2019东城二模】17．某行星外围有一圈厚度为d的光带，简化为如图甲所示模型，R为该行星除光带以外的半径。
现不知光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，当光带上的点绕行星中心的运动速度v，与它到行星中心的距离r，满足下列哪个选项表示的图像关系时，才能确定该光带是卫星群（）【2019丰台二模】20．两个靠得很近的天体绕着它们连线上的一点（质心）做匀速圆周运动，构成稳定的双星系统。
万有引力定律与航天-2019年高考真题和模拟题分项汇编物理+Word版含解析
专题 万有引力定律与航天1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）在星球M 上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P 轻放在弹簧上端，P 由静止向下运动，物体的加速度a 与弹簧的压缩量x 间的关系如图中实线所示。
在另一星球N 上用完全相同的弹簧，改用物体Q 完成同样的过程，其a –x 关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。
已知星球M 的半径是星球N 的3倍，则A ．M 与N 的密度相等B ．Q 的质量是P 的3倍C ．Q 下落过程中的最大动能是P 的4倍D ．Q 下落过程中弹簧的最大压缩量是P 的4倍【答案】AC【解析】A 、由a –x 图象可知，加速度沿竖直向下方向为正方向，根据牛顿第二定律有：，变形式为：k a g x m =-，该图象的斜率为k m-，纵轴截距为重力加速度g 。
根据图象的纵轴截距可知，两星球表面的重力加速度之比为：；又因为在某星球表面上的物体，所受重力和万有引力相等，即：，即该星球的质量2gR M G=。
又因为：343R M πρ=，联立得34g RG ρπ=。
故两星球的密度之比为：，故A 正确；B 、当物体在弹簧上运动过程中，加速度为0的一瞬间，其所受弹力和重力二力平衡，mg kx =，即：kx m g=；结合a –x 图象可知，当物体P 和物体Q 分别处于平衡位置时，弹簧的压缩量之比为：，故物体P 和物体Q 的质量之比为：，故B 错误；C 、物体P 和物体Q 分别处于各自的平衡位置（a =0）时，它们的动能最大；根据22v a x =，结合a –x 图象面积的物理意义可知：物体P 的最大速度满足，物体Q 的最大速度满足：2002Q v a x =，则两物体的最大动能之比：，C 正确；D 、物体P 和物体Q 分别在弹簧上做简谐运动，由平衡位置（a =0）可知，物体P 和Q 振动的振幅A 分别为0x 和02x ，即物体P 所在弹簧最大压缩量为20x ，物体Q 所在弹簧最大压缩量为40x ，则Q 下落过程中，弹簧最大压缩量时P 物体最大压缩量的2倍，D 错误；故本题选AC 。
3年高考2年模拟1年原创备战2019高考物理专题05 万有引力与航天(含解析)
3年高考2年模拟1年原创精品高考系列专题05 万有引力与航天【2019年高考考点定位】高考试题的考察集中于以下几点：1．物理学史中关于对天体运动认识的考察，对于开普勒三大定律的考察。
2．结合万有引力定律的公式对中心天体和环绕天体之间由于万有引力而做匀速圆周运动的考察。
3．绕同一个中心天体的各个环绕天体之间追击相遇问题的考察。
4．根据表面卫星的运动对未知天体的探究，包括未知天体的密度，未知天体表面的重力加速度等。
5．根据地球公转和自转周期与其他星体的运动相类比的估算类问题。
【考点pk 】名师考点透析 考点一、开普勒三大定律1．内容：○1开普勒第一定律：所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
○2开普勒第二定律：对任意一个行星的运动来说，它与太阳的连线在任意相等时间内扫过的面积相等。
○3所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，即32R k T=，k 的取值与中心天体有关，与其他无关。
2．虽然开普勒第二定律是关于行星绕太阳运动的描述，但是对于只收到万有引力的卫星，导弹在地球表面的运动也同样适用，另外所有的卫星绕中心天体的圆周运动也都适用，因为圆周就是一个特殊的半长轴等于半短轴的椭圆。
3．物理学史：○1关于行星运动的三大定律是开普勒提出的○2万有引力定律是牛顿提出的○3万有引力常量是卡文迪许测量的。
考点二、万有引力定律1．内容：自然界中任意两个物体都相互吸引，引力大小跟这两个物体质量的乘积成正比，跟他们距离的平方成反比。
公式即：2GMmF R =，G 为引力常量。
适用范围：适用于质点之间的相互作用，对于天体运动一般可以看做质点，此时距离为球心之间的距离。
2．万有引力提供向心力：卫星和环绕天体的运动分析中，以M 表示中心天体质量，以m 表示环绕天体质量，以R表示天体之间的距离，则根据万有引力提供向心力有222224GMm v ma m mR mR R R Tπω====，可得环绕天体或卫星的相信加速度2GMa R =，线速度v =T =ω=。
2019年高考物理试题分项解析【专题04】万有引力和航天
专题04 万有引力和航天1．【2018·福建卷】若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的p 倍，半径为地球的q 倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的（ ） A.pq 倍 B.p q 倍 C.qp 倍 D.3pq 倍2．【2018·江苏卷】已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为（ ）A ．3.5km/sB ．5.0km/sC ．17.7km/sD ．35.2km/s3．【2018·天津卷】研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。
假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比 A ．距地面的高度变大 B ．向心加速度变大 B ．线速度变大 D ．角速度变大4.【2018·新课标全国卷Ⅱ】假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g 0，在赤道的大小为g ；地球自转的周期为T ，引力常数为G ，则地球的密度为：A. 0203g g g GT π-B. 0203g g g GT π- C. 23GT π D. 023g g GT πρ=5.【2018·浙江卷】长期以来“卡戎星（Charon ）”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r 1=19600km ，公转周期T 1=6.39天。
2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r 2=48000km ，则它的公转周期T 2最接近于（ ） A.15天B.25天C.35天D.45天6.【2018·广东卷】如图所示，飞行器P 绕某星球做匀速圆周运动。
星球相对飞行器的张角为θ。
下列说法正确的是：A.轨道半径越大，周期越长B.轨道半径越大，速度越大C.若测得周期和张角，可得到星球的平均密度D.若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度7.【2018·安徽卷】在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律。
高考物理：专题5-万附引力与航天(附答案)
专题5 万有引力与航天1 （2019全国新课标理综1第2018-2019年6曰18日，神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km 的近圆轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接.对接轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，下面说法正确的是A.为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B.如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加C. 如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低D.航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用答案：BC解析：为实现对接，两者运行速度的大小都小于第一宇宙速度，选项A错误.如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的机械能减小，天宫一号的轨道高度将缓慢降低，重力做功，动能可能会增加，选项BC正确.航天员在天宫一号中处于失重状态，但是航天员仍受地球引力作用，选项D错误.2. (2013高考江苏物理第1题)火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（A）太阳位于木星运行轨道的中心（B）火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等（C）火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方（D）相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积答案：C解析：太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上，选项A错误.由于火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，火星和木星绕太阳运行速度的大小变化，选项B错误.根据开普勒行星运动定律可知，火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，选项C正确.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项D错误.3．（2013高考上海物理第9题）小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动.则经过足够长的时间后，小行星运动的(A)半径变大 (B)速率变大(C)角速度变大(D)加速度变大答案：A解析：恒星均匀地向四周辐射能量，根据爱因斯坦的质能方程关系式，恒星质量缓慢减小，二者之间万有引力减小，小行星运动的半径增大，速率减小，角速度减小，加速度减小，选项A正确BCD错误.4. （2013高考广东理综第14题）如图3，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是A. 甲的向心加速度比乙的小B. 甲的运行周期比乙的小C. 甲的角速度比乙大D. 甲的线速度比乙大 答案：A解析：由万有引力提供向心力得：2r Mm G=ma ，解得2r GMa =，甲的向心加速度比乙的小，选项A 正确.由r v m r Mm G 22= 解得：r GM v =，甲的线速度比乙小，选项D 错误.由2r MmG =r m 2ω解得：3r GM =ω，甲的角速度比乙小.选项C 错误.由2rMmG =mr 224T π解得：T=2πGMr 3,甲的运行周期比乙的大，选项B 错误.5．（2013高考上海物理第22B 题）若两颗人造地球卫星的周期之比为T 1∶T 2＝2∶1，则它们的轨道半径之比R 1∶R 2＝＿＿＿＿，向心加速度之比a 1∶a 2＝＿＿＿＿.∶1 1∶解析：由开普勒定律，R 1∶R 2 1.由牛顿第二定律，G2MmR=ma ，向心加速度之比a 1∶a 2＝R 22∶R 12＝1∶.6.（2013高考天津理综物理第9题）（1）“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行，标志着我国探月工程的第一阶段己经完成.设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h ，己知月球的质量为M 、半径为R ，引力常量为G ，则卫星绕月球运动的向心加速度a ＝ ，线速度v= .答案：（1）()2GMR h +解析：万有引力提供卫星运动的向心力，有：G()2MmR h +=m a ，解得a=()2GMR h +.由G()2MmR h +=m 2v R h+解得7. （2013高考福建理综第13题）设太阳质量为M ，某行星绕太阳公转周期为T ，轨道可视为r 的圆.已知万有引力常量为G ，则描述该行星运动的上述物理量满足A ．2324r GM T π= B ．2224r GM T π= C ．2234r GM Tπ= D ．324r GM T π= 答案：A解析：由G 2Mm r=mr(2T π)2,，可得描述该行星运动的上述物理量满足2324r GM T π=，选项A 正确.8．（2013全国高考大纲版理综第18题）“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km 的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟.已知引力常量G ＝6.67×10–11N•m 2/kg 2，月球的半径为1.74×103km.利用以上数据估算月球的质量约为（ ） A ．8.1×1010kg B ．7.4×1013kg C ．5.4×1019kg D ．7.4×1022kg 答案：D 解析：由G()2MmR h +=m(R+h)(2Tπ)2 ，解得月球的质量M=4π2(R+h)3/GT 2， 代入数据得：M=7.4×1022kg,，选项D 正确.9. （2013高考山东理综第20题）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，两星之间的距离变为原来的n 倍，则此时圆周运动的周期为A B TC ．D ．T答案：B解析：设两恒星中一个恒星的质量为m ，围绕其连线上的某一点做匀速圆周运动的半径为r ，两星总质量为M ，两星之间的距离为R ，由G ()2m M m R -=mr 224T π,，G ()2m M m R -=(M-m)(R-r)224T π,，联立解得：T=2π经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k 倍，两星之间的距离变为原来的n 倍，则此时圆周运动的周期为T ’=2πT.选项B 正确. 10．（2013高考浙江理综第18题）如图所示，三颗质量均为m 的地球同步卫星等间隔分布在半径为r 的圆轨道上，设地球质量为M ，半径为R.下列说法正确的是 A ．地球对一颗卫星的引力大小为2)(R r GMm- B ．一颗卫星对地球的引力大小为2r GMmC ．两颗卫星之间的引力大小为223r GmD ．三颗卫星对地球引力的合力大小为23r GMm答案：BC解析：由万有引力定律，地球对一颗卫星的引力大小为2r GMm ，一颗卫星对地球的引力大小为2rGMm，选项A 错误B 正确.由2rcos30°=L 可得两颗卫星之间的距离为，由万有引力定律，两颗卫星之间的引力大小为223r Gm ，选项C 正确.三颗卫星对地球引力的合力大小为零，选项D 错误.11．（2013高考四川理综第4题）太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Glicsc581”运行的行星“Gl-581c ”却很值得我们期待.该行星的温度在0℃到40℃之间，质量是地球的6倍，直径是地球的1.5倍、公转周期为13个地球日.“Glicsc581”的质量是太阳质量的0.31倍.设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则 A ．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同2 B ．如果人到了该行星，其体重是地球上的322倍 C ．该行星与“Glicsc581”的距离是日地距离的36513倍 D ．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短 答案：B解析：由Gm=gR 2，可得该行星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为g g '=22''R R m m =6·25.11=38，如果人到了该行星，其体重是地球上的38=322倍，选项B 正确.在该行星上发射卫星的第一宇宙速度v=''R g =4gR ，是地球上发射卫星的第一宇宙速度的4倍，选项A 错误.由G 2r Mm =mr 22⎪⎭⎫⎝⎛T π，G 2''r m M =mr 2'2⎪⎭⎫⎝⎛T π，可得33'r r = M M '·22'T T =0.31·2213365，该行星与“Glicsc581”的距离r ’是日地距离r 的3221336531.0⨯倍，选项C 错误.该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，在该行星上观察，其长度不变，选项D 错误.12. （2013高考安徽理综第17题）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E P =-GMmr，其中G 为引力常量，M 为地球质量.该卫星原来的在半径为R 1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R 2，此过程中因摩擦而产生的热量为A. GMm (21R -11R ) B. GMm (11R -21R )C.12GMm (21R -11R ) D. 12GMm (11R -21R )答案： C解析:卫星降低轨道，减少的引力势能，△E P =-G1Mm R -(-G 2Mm R )=GMm (21R -11R ).由G 2Mm R=mv 2/R ，可得卫星在半径为R 1的轨道上绕地球做匀速圆周运动的动能E k1=12mv 2= 12GMmR ，卫星在半径为R 2的轨道上绕地球做匀速圆周运动的动能E k2=12mv 2= 22GMmR ，动能增加△E k =22GMm R -12GMm R ，由功能关系△E P =△E k +Q ，联立解得：此过程中因摩擦而产生的热量为Q=12GMm (21R -11R )，所以正确选项为C.。
专题05 万有引力与航天问题(讲义)(解析版)(1)
专题05 万有引力与航天问题01专题网络·思维脑图02考情分析·解密高考03高频考点·以考定法04核心素养·难点突破05创新好题·轻松练习考点内容考情预测一般题型即求m 、ρ、g 、v 、ω、T 等 万有引力与航天问题在所有省份的高考题中属于必考题型，基本以每年各国发射卫星或天文观测数据为命题点。
对于一般性求m 、ρ、g 、v 、ω、T 等和卫星参数问题以及卫星发射变轨问题属于简单的公式化简命题，只需要熟悉万有引力等于向心力和地球表面的万有引力等于重力两个公式即可解决问题。
对于卫星追及和双星问题属于较难题型，需要进行复杂的公式运算，需重点记忆这两类问题的公式。
卫星和赤道上物体参数的大小问题卫星发射和变轨问题 卫星追及问题 双星问题学 习 目 标 1. 熟悉掌握一般性求m 、ρ、g 、v 、ω、T 等天体问题，将万有引力等于向心力和地球表面的万有引力等于重力两个公式联立即可解决问题。
2.理解卫星参数问题中的两类，一类是卫星与卫星的比较，一类是卫星与赤道上的物体进行比较。
3.掌握卫星变轨的规律，理解v 、a 、T 、E 在各个轨道上的大小关系，记住三大宇宙速度。
4.熟悉追及相遇问题的两类问题的计算公式。
5.熟悉掌握双星系统的计算公式，理解处理方法，以及记住双星的周期和角速度相等。
【典例1】（2023·广东·统考高考真题）如图（a ）所示，太阳系外的一颗行星P 绕恒星Q 做匀速圆周运动。
由于P 的遮挡，探测器探测到Q 的亮度随时间做如图（b ）所示的周期性变化，该周期与P 的公转周期相同。
已知Q 的质量为M ，引力常量为G 。
关于P 的公转，下列说法正确的是（ ）A ．周期为2t 1−t 0B ．半径为√GM (t 1−t 0)24π23C ．角速度的大小为πt 1−t 0D ．加速度的大小为√2πGM t 1−t 03【答案】B【详解】A ．由图（b ）可知探测器探测到Q 的亮度随时间变化的周期为T =t 1−t 0则P 的公转周期为t 1−t 0，故A 错误；B ．P 绕恒星Q 做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得GMm r 2=m 4π2T2r 解得半径为r =√GMT 24π23=√GM (t 1−t 0)24π23故B 正确； C ．P 的角速度为ω=2πT =2πt 1−t 0故C 错误；D ．P 的加速度大小为a =ω2r =(2πt 1−t 0)2⋅√GM (t 1−t 0)24π23=2πt 1−t 0⋅√2πGM t 1−t 03故D 错误。
2019年高三物理一轮复习二模三模试题分项解析专题05万有引力和航天第02期含解析
万有引力和航天一．选择题1. （2019河南郑州二模）.2018年12月8日2时23分，嫦娥四号探测器搭乘长征三号乙运载火箭，开始了奔月之旅，首次实现人类探测器月球背面软着陆。
12月12日16时45分，号探测器成功实施近月制动，顺利完成“太空刹车”，被月球捕获，进入了近月点约100km的环月轨道，如图所示，则下列说法正确的是A.嫦娥四号的发射速度大于第二宇宙速度B.嫦娥四号在100km环月轨道运行通过P点时的加速度和在椭圆环月轨道运行通过P点时加速度相同C.嫦娥四号在100km环月轨道运动的周期等于在椭圆环月轨道运动周期D.嫦娥四号在地月转移轨道经过P点时和在100km环月轨道经过P点时的速度相同【参考答案】B【命题意图】本题以嫦娥四号实施近月制动为情景，考查对宇宙速度的理解、万有引力定律和牛顿运动定律、开普勒定律、探测器的变轨及其相关知识点。
【解题思路】若嫦娥四号的发射速度大于第二宇宙速度，则嫦娥四号将脱离地球的引力范围，就不会被月球捕获，因此若嫦娥四号的发射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，选项A错误；嫦娥四号通过同一点时所受的万有引力相等，根据牛顿第二定律，嫦娥四号在100km环月轨道运行通过P点时的加速度和在椭圆环月轨道运行通过P点时的加速度相同，选项B正确；嫦娥四号在100km环月轨道运行的轨道半径大于在椭圆环月轨道运行的轨道半长轴，根据开普勒第三定律，嫦娥四号在100km环月轨道运行的周期大于在椭圆环月轨道运行的周期，选项C错误；嫦娥四号在地月转移轨道经过P点时需要“太空刹车”（即减小速度）才能被月球捕获环月运行，选项D错误。
【易错警示】解答此题常见错误主要有：一是对宇宙速度理解掌握不到位，导致错选A；二是对探测器变轨时速度加速度等相关物理量理解掌握不到位，导致错选C或D。
2．（2019安徽合肥二模）¨嫦娥四号”在月球背面软着陆和巡视探测，创造了人类探月的历史。
为了实现“嫦娥四号”与地面间的太空通讯，我国于2018年5月发射了中继卫星“鹊桥”，它是运行于地月拉格朗日L2点的通信卫星，L2点位于地球和月球连线的延长线上。
2019年高考物理二轮复习 专题05 万有引力定律与航天(讲).doc
2019年高考物理二轮复习专题05 万有引力定律与航天（讲）纵观近几年高考试题，预测2018年物理高考试题还会考：1．一般以选择题形出现，主要有天体运动中的基本参数求解与比较；双星问题的分析与计算2．分析人造卫星的运行规律，是考试中的热点，一般以选择题的形式出现；从命题趋势上看，几乎年年有题，年年翻新，以近几年中国及世界空间技术和宇宙探索为背景的题目备受青睐，对本部分内容的考查仍将延续与生产、生活以及科技航天相结合，形成新情景的物理题。
考向01 万有引力定律天体运动1.讲高考（1）考纲要求掌握万有引力定律的内容、公式（2）命题规律一般以选择题形出现，主要有天体运动中的基本参数求解与比较；双星问题的分析与计算案例1．【2017·北京卷】利用引力常量G和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是：（）A．地球的半径及重力加速度（不考虑地球自转）B．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C．月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离D．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离【答案】D【考点定位】万有引力定律的应用【名师点睛】利用万有引力定律求天体质量时，只能求“中心天体”的质量，无法求“环绕天体”的质量。
案例2．【2017·新课标Ⅱ卷】（多选）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T。
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0/4TB．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【答案】CD【解析】从P到Q的时间为12T0，根据开普勒行星运动第二定律可知，从P到M运动的速率大于从M到Q运动的速率，可知P到M所用的时间小于14T0，选项A错误；海王星在运动过程中只受太阳的引力作用，故机械能守恒，选项B错误；根据开普勒行星运动第二定律可知，从P到Q阶段，速率逐渐变小，选项C正确；从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，选项D正确；故选CD。
2019届高三物理二轮复习习题专题一考点五万有引力与航天(18年真题汇编)Word版含答案
考点五 万有引力与航天1.(2018·全国卷I ·T20) 2017年,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。
根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100 s 时,它们相距约400 km,绕二者连线上的某点每秒转动12圈。
将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体,由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识,可以估算出这一时刻两颗中子星( )A.质量之积B.质量之和C.速率之和D.各自的自转角速度【命题意图】此题以最新科学发现为情景,考查了天体运动、万有引力定律、牛顿运动定律及其相关的知识点。
意在考查考生的理解能力、推理能力。
【解析】选B 、C 。
由题可知双中子星相距L 约400 km 、万有引力常量G 、双中子星做匀速圆周运动的频率f=12 Hz 。
由万有引力提供向心力可得122m m G L =m 1(2πf)2r 1、122m m G L =m 2(2πf)2r 2,r 1+r 2=L,联立解得:m 1+m 2=2234f L G,故选项A 错误,选项B 正确;v 1=2πfr 1、v 2=2πfr 2解得v 1+v 2=2πfL,故选项C 正确;各自的自转角速度无法估算,故选项D 错误。
2.(2018·全国卷II ·T16)2018年2月,我国500 m 口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5.19 ms 。
假设星体为质量均匀分布的球体,已知万有引力常量为 6.67×10-11 N·m2/kg2。
以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为( ) A.5×109 kg/m3 B.5×1012 kg/m3C.5×1015 kg/m3D.5×1018 kg/m3【命题意图】本题意在考查应用圆周运动的规律分析天体运动问题的能力。
【解析】选C。
星体自转的最小周期发生在其赤道上的物质所受向心力正好全部由引力提供时,根据牛顿第二定律又因为V=43πR3、ρ=MV;联立可得ρ=23GTπ≈5×1015 kg/m3,选项C正确。
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万有引力和航天一．选择题1. （2019全国考试大纲调研卷3）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B．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【参考答案】CD2（2019江苏宿迁期末）2018年12月8日2时23分，我国成功发射“嫦娥四号”探测器。
“嫦娥四号”探测器经历地月转移、近月制动、环月飞行，最终于2019年1月3日10时26分实现人类首次月球背面软着陆。
假设“嫦娥四号”在环月圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则“嫦娥四号”（）A．在减速着陆过程中，其引力势能减小B．在环月椭圆轨道上运行时，其速率不变C．由地月转移轨道进入环月轨道，应让其加速D．若知其环月圆轨道的半径、运行周期和引力常量，则可算出月球的密度【参考答案】A【名师解析】嫦娥三号在着陆过程中，万有引力做正功，引力势能减小，故A正确。
在椭圆轨道上，由远月点到近月点，万有引力做正功，速度增加，则远点的速度小于近月点的速度，故B错误。
嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，需点火减速，使得万有引力大于向心力，做近心运动，故C错误。
已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，根据万有引力提供向心力可以求出月球的质量，但是月球的半径未知，无法求出月球的体积，则无法得出月球的密度，故D 错误。
3．（2019广东茂名一模）嫦娥四号于2019年1月3日在月球背面着陆，嫦娥五号也计划在今年发射。
如果嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面h 的高度处绕月球做匀速圆周运动，然后开启反冲发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球。
月球的半径为R 且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为g 0且小于地球表面的重力加速度，引力常量为G 。
不考虑月球的自转，则下列说法正确的是A.嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度B.月球的平均密度GRg πρ430= C.嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的t 时间内，绕月球运转圈数D.根据题目给出数据无法求出月球的第一宇宙速度【参考答案】BC4（2019洛阳联考）某地区的地下发现天然气资源，如图所示，在水平地面P 点的正下方有一球形空腔区域 内储藏有天然气．假设该地区岩石均匀分布且密度为ρ，天然气的密度远小于ρ，可忽略 不计．如果没有该空腔，地球表面正常的重力加速度大小为g ；由于空腔的存在，现测得P 点处的重力加速度大小为kg(k<l)．已知引力常量为G ，球形空腔的球心深度为d ，则此球形空腔的体积是A． B．C． D．【名师解析】如果将近地表的球形空腔填满密度为ρ的岩石，则该地区重力加速度便回到正常值，因此，如果将空腔填满，地面质量为m的物体的重力为mg，没有填满时是kmg，故空腔填满后引起的引力为1k mg（）；根据万有引力定律，有：。
解得：，故选项D正确。
-【参考答案】D5. （2019广东惠州调研）科学家发现了一颗距离地球14光年的“另一个地球”沃尔夫，它是迄今为止在太阳系外发现的距离最近的宜居星球。
沃尔夫的质量为地球的4倍，它围绕红矮星运行的周期为18天。
设想从地球发射一颗科学探测卫星围绕沃尔夫表面运行。
已知万有引力常量为G，天体的环绕运动可看作匀速圆周运动。
则下列说法正确的是A．从地球发射该探测卫星的速度应该小于第三宇宙速度B．根据沃尔夫围绕红矮星运行的运动周期可求出红矮星的密度C．若已知围绕沃尔夫表面运行的探测卫星的周期和地球的质量，可近似求沃尔夫半径D．沃尔夫绕红矮星公转和地球绕太阳公转的轨道半径的三次方之比等于【参考答案】C6 (2019·银川市高三联考)我国首颗量子科学实验卫星于2016年8月16日1点40分成功发射。
量子卫星成功运行后，我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。
假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。
已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m 倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍，图中P 点是地球赤道上一点，由此可知( )A.同步卫星与量子卫星的运行周期之比为n 3m 3 B.同步卫星与P 点的速度之比为1nC.量子卫星与同步卫星的速度之比为n mD.量子卫星与P 点的速度之比为n 3m【参考答案】D7（2019四川攀枝花一模）2018年10月9日10时43分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丙运载火箭成功将遥感三十二号01组卫星发射升空，卫星进入距地面高为h 的预定圆轨道。
已知地球半径为R ，地球两极的重力加速度为g ，则遥感三十二号01组卫星在预定圆轨道上运行的速度大小为A ．)(h R g + BC ．hR gR +2D ．32)(h R gR + 【参考答案】C 【名师解析】由万有引力等于向心力，G ()2+Mm R h =m 2+v R h ，又G 2Mm R =mg ，联立解得v=h R gR +2，选项C 正确。
8.. （2019年1月云南昆明复习诊断测试）2018年12月8日，中国长征三号运载火箭把“嫦娥四号”探测器送入地月转移轨道，踏上了奔赴月球的征程，“嫦娥四号”将经过多次变轨，预计2019年初降落在月球背面。
如图所示为某次变轨时的示意图，轨道Ⅰ为绕月运行的椭圆轨道，轨道II为绕月运行的圆轨道，两轨道相切于P点，下列说法正确的是A.“嫦娥四号”在轨道I上经过Q点时的速度小于在轨道I上经过P点时的速度B.“嫦娥四号”在轨道I上经过P点时的速度小于在轨道Ⅱ上经过P点时的速度C.“嫦娥四号”在轨道1上经过P点时的加速度等子在轨道Ⅱ上经过P点时的加速度D.若已知“嫦娥四号”绕月圆轨道Ⅱ的半径、运动周期和引力常量，可算出月球的密度【参考答案】AC9．（2019年1月湖北黄冈调研）据报道，2020年我国首颗“人造月亮”将完成从发射、入轨、展开到照明的整体系统演示验证。
“人造月亮”是一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星，将部署在距离地球500km以内的低地球轨道上，其亮度是月球亮度的8倍，可为城市提供夜间照明。
假设“人造月亮”绕地球做匀速圆周运动，则“人造月亮”在轨道上运动时A．“人造月亮”的线速度等于第一宇宙速度B．“人造月亮”的角速度大于月球绕地球运行的角速度C．“人造月亮”的向心加速度大于地球表面的重力加速度D．“人造月亮”的公转周期大于月球绕地球运行的周期【参考答案】B10. （2019江苏宿迁期末）2018年12月8日2时23分，我国成功发射“嫦娥四号”探测器。
“嫦娥四号”探测器经历地月转移、近月制动、环月飞行，最终于2019年1月3日10时26分实现人类首次月球背面软着陆。
假设“嫦娥四号”在环月圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则“嫦娥四号”（）A．在减速着陆过程中，其引力势能减小B．在环月椭圆轨道上运行时，其速率不变C．由地月转移轨道进入环月轨道，应让其加速D．若知其环月圆轨道的半径、运行周期和引力常量，则可算出月球的密度【参考答案】A二．计算题1（2019安徽江淮十校第二次联考）2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空。
如图所示，现假设有一“太空电梯”悬在赤道上空某处，相对地球表面静止，忽略下面缆线的质量。
已知地球半径为R，自转周期为T，地球质量为M，万有引力常量为G。
试讨论（1）太空电梯的距地高度（2）若赤道平面内的一颗卫星环绕地球做圆周运动，环绕方向与地球自转方向相反，周期为2T,某一时刻卫星在太空电梯正上方，问至少经过多长时间卫星再次经过太空电梯正上方？2T【参考答案】（1）（2）3【名师解析】(1)太空电梯在轨运行，万有引力提供向心力，有（2分）解得（2分）（2）太空电梯与卫星环绕方向相反，所以卫星再次运行到太空电梯正上方时，它们与球心的连线扫过的圆心角形成一个周角。
有得 12=+Tt T t （直接写该式也对） （2分） 解得 32T t =（2分） 2. （2019辽宁锦州质检）为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在2050年前建造成太空升降机，就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住升降机，放开绳升降机能达地球上，人坐在升降机里，在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上，已知地球表面的重力加速度g=10m/2s ，地球半径R=6400km ．地球自转周期为T 。
求：（1）某人在地球表而用体重计称得重800N ，站在升降机中，当升降机以加速度a=g （g 为地球表面处的重力加速度）垂直地面上升，在某一高度时此人再一次用同一体重计称得重为850N ，忽略地球公转的影响，求升降机此时距地面的高度。
（2）如果把绳的一端搁置在同步卫星上，绳的长度至少为多长？（结果用g 、R 、T 表达）（2）H 为同步卫星的高度，由万有定律得：⑤ 2分⑥ 2分 得：2分。