内容正文:
第五章 万有引力与宇宙航行
第1节 万有引力定律及其应用
开普勒行星运动定律T4、5 万有引力定律T1、2、3、6、7 天体质量和平均密度的计算T8、9
高考真题
1.★★(2024全国甲,16,6分)2024年5月,嫦娥六号探测器发射成功,开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。将采得的样品带回地球,飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的。下列说法正确的是( )
A.在环月飞行时,样品所受合力为零
B.若将样品放置在月球正面,它对月球表面压力等于零
C.样品在不同过程中受到的引力不同,所以质量也不同
D.样品放置在月球背面时对月球的压力,比放置在地球表面时对地球的压力小
1.答案 D
2.★★(2024甘肃,3,4分)小杰想在离地表一定高度的天宫实验室内,通过测量以下物理量得到天宫实验室轨道处的重力加速度,可行的是( )
A.用弹簧秤测出已知质量的砝码所受的重力
B.测量单摆摆线长度、摆球半径以及摆动周期
C.从高处释放一个重物,测量其下落高度和时间
D.测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径
2.答案 D
3.★★(2023河北,3,4分)我国自古就有“昼涨为潮,夜涨为汐”之说,潮汐是月球和太阳对海水的引力变化产生的周期性涨落现象,常用引潮力来解释。月球对海水的引潮力大小与月球质量成正比、与月地距离的3次方成反比,方向如图1。随着地球自转,引潮力的变化导致了海水每天2次的潮涨潮落。太阳对海水的引潮力与月球类似,但大小约为月球引潮力的0.45倍。每月2次大潮(引潮力最大)和2次小潮(引潮力最小)是太阳与月球引潮力共同作用的结果。结合图2,下列说法正确的是( )
A.月球在位置1时会出现大潮
B.月球在位置2时会出现大潮
C.涨潮总出现在白天,退潮总出现在夜晚
D.月球引潮力和太阳引潮力的合力一定大于月球引潮力
3.答案 A
4.★★(2025湖南,4,4分)我国研制的“天问二号”探测器,任务是对伴地小行星及彗星交会等进行多目标探测。某同学提出探究方案,通过释放卫星绕小行星进行圆周运动,可测得小行星半径R和质量M。为探测某自转周期为T0的小行星,卫星先在其同步轨道上运行,测得距离小行星表面高度为h,接下来变轨到小行星表面附近绕其做匀速圆周运动,测得周期为T1。已知引力常量为G,不考虑其他天体对卫星的引力,可根据以上物理量得到R=h,M=。下列选项正确的是( )
A.a为T1,b为T0,c为T1
B.a为T1,b为T0,c为T0
C.a为T0,b为T1,c为T1
D.a为T0,b为T1,c为T0
4.答案 A
5.★★★(2024浙江6月,8,3分)与地球公转轨道“外切”的小行星甲和“内切”的小行星乙的公转轨道如图所示,假设这些小行星与地球的公转轨道都在同一平面内,地球的公转半径为R,小行星甲的远日点到太阳的距离为R1,小行星乙的近日点到太阳的距离为R2,则( )
A.小行星甲在远日点的速度大于近日点的速度
B.小行星乙在远日点的加速度小于地球公转加速度
C.小行星甲与乙的运行周期之比≈
D.甲乙两星从远日点到近日点的时间之比≈
5.答案 D
高考模拟
6.★★(2025届江苏南通海安调研)如图所示为一半径为R、质量均匀分布的球体,从中挖去直径为R的球体,虚线过两球的球心,一质点分别位于图中的1、2、3点时,受到的万有引力分别为F1、F2、F3,则有( )
A.F1<F2=F3 B.F1<F2<F3
C.F1=F2=F3 D.F1=F2<F3
6.答案 D
7.★★(多选)(2026届河北石家庄一中开学考)如图甲所示,地球卫星仅在地球万有引力作用下沿椭圆轨道绕地球运动,在任意位置,将卫星与地心的距离记为r,卫星的加速度a在轨迹切线方向上的分量记为切向加速度aτ。卫星Ⅰ和卫星Ⅱ从近地点到远地点过程中aτ的大小随r的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的轨道半长轴之比为4∶5
B.卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的轨道半长轴之比为1∶1
C.卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度最大值之比为16∶25
D.卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度最大值之比为4∶5
7.答案 BC
8.★★★(2026届云南曲靖罗平二中月考)北京时间2024年8月29日,云遥一号17星搭乘谷神星一号海射型遥三运载火箭在山东附近海域成功发射,并顺利进入预定轨道。云遥一号17星的运动视为绕地球做匀速圆周运动。已知云遥一号17星在时间t内绕地球转过的圆心角为θ,地球半径为R,地球表面重力加速度为g,引力常量为G。忽略地球自转,下列说法正确的是( )
A.地球的质量为
B.地球的平均密度为
C.云遥一号17星的离地高度为-R
D.云遥一号17星的线速度大小为
8.答案 C
9.★★★(2026届重庆八中开学考)当月球运动到地球与太阳之间时,三者的相对位置关系近似如图所示。其中O为地球球心,虚线与月球、太阳相切。若地球半径是月球半径的p倍,地球绕太阳做圆周运动的周期与月球绕地球做圆周运动的周期的比值为k,则地球与太阳的平均密度的比值约为( )
A. B. C.p3k2 D.
9.答案 B
创新风向·模块融合
运用简谐运动振幅巧解星体的密度
(2024黑吉辽,7,4分)如图(a),将一弹簧振子竖直悬挂,以小球的平衡位置为坐标原点O,竖直向上为正方向建立x轴。若将小球从弹簧原长处由静止释放,其在地球与某球状天体表面做简谐运动的图像如图(b)所示(不考虑自转影响)。设地球、该天体的平均密度分别为ρ1和ρ2,地球半径是该天体半径的n倍。的值为( )
A.2n B. C. D.
答案 C
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