1、2011年高考物理真题分类汇编（详解+精校）万有引力和航天1（2011年高考北京理综卷）由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的（ ）A质量可以不同 B轨道半径可以不同C轨道平面可以不同 D速率可以不同1.A 解析：地球同步轨道卫星轨道必须在赤道平面内，离地球高度相同的同一轨道上，角速度、线速度、周期一定，与卫星的质量无关。A正确，B、C、D错误。2（2011年高考福建理综卷）“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星。若测得“嫦娥二号”在月球（可视为密度均匀的球体）表面附近圆形轨道运行的周期T，已知引力常量为G，半径为R的球体体积公式，则可估算月球的A密度 B
2、质量 C半径 D自转周期2A 解析：“嫦娥二号”在近月表面做周期已知的匀速圆周运动，有。由于月球半径R未知，所以无法估算质量M，但结合球体体积公式可估算密度（与成正比），A正确。不能将“嫦娥二号”的周期与月球的自转周期混淆，无法求出月球的自转周期。3（2011年高考江苏理综卷）一行星绕恒星作圆周运动。由天文观测可得，其运动周期为T，速度为v，引力常量为G，则A恒星的质量为 B行星的质量为C行星运动的轨道半径为 D行星运动的加速度为3.ACD 解析：根据、 得：、,A、C正确，B错误；根据、得：，D正确。4（2011年高考广东理综卷）已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m
3、，引力常量为G。有关同步卫星，下列表述正确的是A卫星距离地面的高度为 B卫星的运行速度小于第一宇宙速度C卫星运行时受到的向心力大小为 D卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度4.BD 解析：卫星距地面的高度为，A错误。第一宇宙速度是最小的发射卫星的速度，卫星最大的环绕速度，B正确。同步卫星距地面有一定的高度h，受到的向心力大小为， C错误。卫星运行的向心加速度为，地球表面的重力加速度为，D正确。5（2011年高考山东理综卷）甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是A甲的周期大于乙的周期 B乙的速度大于第一宇宙速度
4、C甲的加速度小于乙的加速度 D甲在运行时能经过北极的正上方5.AC 解析：对地球卫星，万有引力提供其做圆周运动的向心力，则有，可知半径越大速度越小，半径越大加速度越小，同步卫星的轨道与赤道共面，第一宇宙速度为最大环绕速度，可见 A正确、C正确。6（2011年高考天津理综卷）质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的（ ）A线速度 B角速度 C运行周期 D向心加速度6.AC 解析：万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，代入相关公式即可。7（2011年高考四川卷）据报道
5、，天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”，名为“55Cancri e”，该行星绕母星（中心天体）运行的周期约为地球绕太阳运行周期的1/480，母星的体积约为太阳的60倍。假设母星与太阳密度相同，“55 Cancri e”与地球均做匀速圆周运动，则“55 Cancri e”与地球的A轨道半径之比约为 B轨道半径之比约为C向心加速度之比约为 D向心加速度之比约为7.B 解析：根据牛顿第二定律和万有引力定律得，变形得轨道半径之比为，A错误，B正确；向心加速度 ，所以向心加速度之比约为，C D错误。8（2011年高考全国卷新课标版）卫星电话信号需要通地球同步卫星传送。如果你与同学在地面上用
6、卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8105km，运行周期约为27天，地球半径约为6400km，无线电信号的传播速度为3108m/s。）A0.1s B0.25s C0.5s D1s8.B 解析：同步卫星和月球都是地球的卫星，r3T2，因此同步卫星的轨道半径是地月距离的1/9约为42000km，同步卫星离地面高度约为36000km，电磁波往返一次经历时间约为(3.61072)(3108)s=0.24s9（2011年高考全国大纲版理综卷）我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行（即绕地球一圈需要2
7、4小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相（ ） A卫星动能增大，引力势能减小 B卫星动能增大，引力势能增大 C卫星动能减小，引力势能减小 D卫星动能减小，引力势能增大9.D 解析：依题意可将“嫦娥一号”视为圆周运动，且质量变化可忽略不计，则变轨后，轨道更高，由卫星运动规律可知高轨道速度小，故变轨后动能变小，排除A、B选项；卫星发射越高，需要更多能量，由能量守恒定律可知高轨道的卫星能量大，而高轨道动能反而小，因此高轨道势能一定大（当然也可直接通过离地球越远引力势能越大来判断），D对
8、。10（2011年高考重庆理综卷）某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示。该行星与地球的公转半径比为 （ ）太阳地球行星A B C D10.B 解析：由图可知行星的轨道半径大周期长。每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明从最初在日地连线的延长线上开始，每一年地球都在行星的前面比行星多转圆周的N分之一，N年后地球转了N圈，比行星多转1圈，即行星转了N-1圈，从而再次在日地连线的延长线上。所以行星的周期是年，根据开普勒第三定律有则答案是B。11（2011年高考浙江理综卷）为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为
9、r1的圆轨道上运动，周期为T1。总质量为m1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2，则（ ）AX星球的质量为 BX星球表面的重力加速度为C登陆舱在r1与r2轨道上运动时的速度大小之比为 D登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为11.AD 解析：根据、，可得、，故A、D正确；登陆舱在半径为的圆轨道上运动的向心加速度，此加速度与X星球表面的重力加速度并不相等，故C错误；根据，得，则，故C错误。12（2011年高考上海卷）人造地球卫星在运行过程中由于受到微小的阻力，轨道半径将缓慢减小。在此运动过程中，卫星所受万有引力大小将 （填“减小”或“增大”
10、）；其动能将 （填“减小”或“增大”）。12.增大；增大 解析：本题考查万有引力定律及人造地球卫星。根据万有引力定律可知，人造地球卫星离地球越近，受到的万有引力越大，故轨道半径缓慢减小时，万有引力大小会增大。由Gm可知，v02反比于轨道半径R，故R缓慢减小时，卫星的速率越来越大，故动能将增大。13（2011年高考海南卷）2011年4月10日，我国成功发射第8颗北斗导航卫星，建成以后北斗导航卫星系统将包含多可地球同步卫星，这有助于减少我国对GPS导航系统的依赖，GPS由运行周期为12小时的卫星群组成，设北斗星的同步卫星和GPS导航的轨道半径分别为R1和R2，向心加速度分别为和，则=_。=_ _。
11、（可用根式表示）13.； 解析：，由得：，因而： ，。14（2011年高考安徽理综卷）开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比，即，k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G，太阳的质量为M太。开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统）都成立。经测定月地距离为3.84108m，月球绕地球运动的周期为2.36106s，试计算地球的质M地。（G=6.6710-11Nm2/kg2，结果保留一位有效数字）14.解析：（1）因行星绕太阳作匀速圆周运动，于是轨道的半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力定律和牛顿第二定律有G=m行()2r，于是有=M太，即k=M太。（2）在月地系统中，设月球绕地球运动的轨道半径为R，周期为T，由（1）问可得M地，解得M地61024kg（M地=51024kg也算对）。
