考点6 万有引力定律及应用-【成功方案】2024年高考物理艺术生文化课总复习教师用书(Word)

考点6　万有引力定律及应用 1. 如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，小行星与地球绕太阳运动都看作匀速圆周运动。下列说法正确的是(　　) A．太阳对各小行星的引力都相同 B．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C．小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值 D．小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值 [答案]　C [解析]　各小行星质量不一定相同，太阳对小行星的引力可能不同，A错误；由G＝mr()2知，T＝2π ，则小行星的运行周期大于一年，B错误；由G＝ma＝m知，a＝，v＝ ，故C正确，D错误。 2．火星探测器绕火星近地做圆周轨道飞行，其线速度和相应的轨道半径为v0和R0，火星的一颗卫星在圆轨道上的线速度和相应的轨道半径为v和R，则下列关系正确的是(　　) A．lg()＝lg()　　　 B．lg()＝2lg() C．lg()＝lg() D．lg()＝2lg() [答案]　C [解析]　做圆周运动所需的向心力由万有引力提供，故有：G＝m① G＝m② 由①②两式得：＝，由对数运算可得：lg()＝lg()，所以lg()＝lg()。故C正确。 3．2016年10月19日凌晨，我国神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功，对接时轨道高度是3.93×102 km，地球同步卫星的轨道高度是3.59×104 km，则(　　) A．天宫二号的周期大于地球自转周期 B．对接后的它们的线速度介于近地卫星与同步卫星之间 C．为了完成对接，神舟飞船要在较高的轨道上减速飞行 D．漂浮在天宫二号内的水滴不受地球的吸引 [答案]　B [解析]　由地球的万有引力提供向心力，则有：G＝mr，则得T＝2π ，而对接时轨道高度小于地球同步卫星的轨道高度，因此天宫二号的周期小于地球自转周期，故A错误；由地球的万有引力提供向心力，则有：G＝m则得v＝，因为对接时轨道高度小于地球同步卫星的轨道高度，因此对接后的它们的线速度介于近地卫星与同步卫星之间，所以B选项是正确的；两者实现对接，神舟十一号需点火加速，使得万有引力不够提供向心力，做离心运动而实现对接。故神舟十一号飞船从低轨道上升到天宫二号所在轨道实现对接，故C错误；“天宫二号”内物体处于失重状态，仍然受到地球的吸引，故D错误；所以B选项是正确的。 4. (多选)距地心R＝3.6万千米的高度上，有一个“地球同步轨道”，各国向太空发射的同步卫星都运行在该轨道上，而从“地球同步轨道”再上升300千米，就是国际社会处理太空垃圾的地方，称为“墓地轨道”，轨道半径为r，如图所示。将废弃飞行物处理到这儿，可以为“地球同步轨道”释放更多的空间，这样的操作，没几个国家能做到。2022年1月，运行在地球同步轨道上的中国“实践21号”卫星，发挥“太空拖船”的作用，将一颗失效的北斗二号卫星送入到了“墓地轨道”。地球表面的重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．“地球同步轨道”处的重力加速度为0 B．北斗二号卫星在“墓地轨道”和“同步轨道”上运行的角速度之比为 C．北斗二号卫星从“同步轨道”到“墓地轨道”其机械能减小 D．“实践21号”卫星从“墓地轨道”返回“地球同步轨道”，需要减速 [答案]　BD [解析]　设地球质量为M，根据G＝mg，可得“地球同步轨道”处的重力加速度g′＝，可知“地球同步轨道”处的重力加速度不为0，故A错误；根据万有引力提供向心力G＝mω2R，可得ω＝，可得北斗二号卫星在“墓地轨道”和“同步轨道”上运行的角速度之比为 ，故B正确；北斗二号卫星从“同步轨道”到“墓地轨道”需要将北斗二号卫星加速做离心运动，除万有引力外其他力对其做正功，机械能增大，故C错误；“实践21号”卫星从“墓地轨道”返回“地球同步轨道”，需要使其减速做近心运动，故D正确。 5．(多选)随着地球资源的枯竭和空气污染如雾霾的加重，星球移民也许是最好的方案之一。美国NASA于2016年发现一颗迄今为止与地球最类似的太阳系外的行星，与地球的相似度为0.98，并且可能拥有大气层和流动的水，这颗行星距离地球约1 400光年，公转周期约为37年，这颗名叫Kepler452b的行星，它的半径大约是地球的1.6倍，重力加速度与地球相近。已知地球表面第一宇宙速度为7.9 km/s，则下列说法正确的是(　　) A．飞船在Kepler452b表面附近运行的速度小于7.9 km/s B．该行星的质量约为地球质量的1.6倍 C．该行星的平均密度约是地球平均密度的 D．在地球上发射航天器到达该星球，航天器的发射速度至少要达到第三宇宙速度 [答案]　CD [解析]　忽略行星自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式：G＝mg，g＝，这颗行星的重力加速度与地球相近，它的半径大约是地球的1.