专题05 万有引力-十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（山东专版）

十年（2012-2021）高考物理真题分项详解（山东专版） 专题05 万有引力 1、 山东省最近10年高考物理分析： 2021年，单独命题，单科 2020年，单独命题，单科 2019年，全国I卷，理综物理 2018年，全国I卷，理综物理 2017年，全国I卷，理综物理 2016年，全国I卷，理综物理 2015年，单独命题，理综物理 2014年，单独命题，理综物理 2013年，单独命题，理综物理 2012年，单独命题，理综物理 二、2012-2021年高考物理试题全解全析： 1、（2012·山东卷·T15）2011年11月3日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接．任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神舟九号”交会对接．变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为v1、v2．则等于（　　） A． B． C． D． 【考点】向心力；万有引力定律及其应用；人造卫星 【分析】天宫一号绕地球做匀速圆周运动，靠万有引力提供向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律比较线速度的大小关系． 【解析】“神舟八号”飞船与“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动，靠万有引力提供向心力： 得：，故．故B正确、ACD错误。 故选：B。 【点评】本题的关键根据万有引力提供向心力，解出线速度与轨道半径的关系． 2、（2013•山东）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．T B．T C．T D．T 【考点】万有引力定律及其应用．菁优网版权所有 【分析】双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，根据牛顿第二定律分别对两星进行列式，来求解． 【解析】设m1的轨道半径为R1，m2的轨道半径为R2．两星之间的距离为L。 由于它们之间的距离恒定，因此双星在空间的绕向一定相同，同时角速度和周期也都相同。由向心力公式可得： 对m1：G＝m1R1…① 对m2：G＝m2R2…② 又因为R1+R2＝L，m1+m2＝M 由①②式可得：T＝2π 所以当两星总质量变为KM，两星之间的距离变为原来的n倍，所以此时圆周运动的周期为， 【答案】D。 【点评】解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，能运用万有引力提供向心力进行解题． 3、（2014·山东卷·T20）2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接，“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程，某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球，设“玉兔”质量为m，月球半径为R，月面的重力加速度为g月．以月面为零势能面，“玉兔”在h高度的引力势能可表示为Ep＝，其中G为引力常量，M为月球质量，若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为（　　） A．（h+2R） B．（h+R） C．（h+R） D．（h+R） 【考点】向心力；万有引力定律及其应用；功能关系．菁优网版权所有 【分析】先根据万有引力提供向心力，以及重力等于万有引力，求出“玉兔”绕月球做圆周运动的动能，再根据功能关系求解需要对“玉兔”做的功。 【解析】根据万有引力提供向心力，得： G＝m 在月球表面上，由重力等于万有引力，则得：G＝m′g月 即有：GM＝g月R2； “玉兔”绕月球做圆周运动的动能为：Ek＝ 联立以上三式解得：Ek＝ “玉兔”在h高度的引力势能为：Ep＝＝＝ 根据功能关系得：从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为：W＝Ep+Ek＝（h+R） 故选：D。 【点评】解决本题的关键掌握万有引力的两个重要理论：1、万有引力等于重力，2、万有引力提供向心力，并能灵活运用。 4、（2015·山东卷·T15）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＞a1 B．a2＞a1＞a3 C．a3＞a1＞a2 D．a3＞a2＞a1 【考点】开普勒定律；万有引力定律及其应用；同步卫星．菁优网版权所有 【分析】由题意知，空间站在L1点能与月球同步绕地球运动，其绕地球运行