1、一、选择题1.【福建省厦门第一中学2016届高三下学期周考】嫦娥五号探测器是我国研制中的首个实施无人月面取样返回的航天器，预计在2017年由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，并从月球起飞返回地球，航天器返回地球开始阶段运行的轨道可以简化为：发射时，先将探测器发射至近月圆轨道1上，然后变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2进入圆形轨道3，忽略介质阻力，则以下说法正确的是（ ）A、探测器在轨道2上经过近月点A处的加速度大于在轨道1上经过近月点A处的加速度B、探测器在轨道2上从近月点A向远月点B运动的过程中速度减小，机械能增大C、探测器在轨道2上的运行周期小于在轨道3上
2、的运行周期，且由轨道2变为轨道3需要在近月点A处点火加速D、探测器在轨道2上经过远月点B处的运行速度小于在轨道3上经过远月点B处的运行速度【答案】D考点：万有引力定律的应用【名师点睛】在轨道2上运行时，根据万有引力做功情况判断A、B两点的速度大小，通过比较万有引力的大小，根据牛顿第二定律比较经过A点的加速度大小，从轨道2上A点进入轨道3需加速，使得万有引力等于向心力。2.【江苏省清江中学2016届高三考前一周双练冲刺模拟】2007年10月24日18时05分，中国第一颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心成功升空，已知月球半径为R，若“嫦娥一号”到达距月球表面高为2R处时，地面控制中心将其速度
3、调整为时恰能绕月球匀速飞行，将月球视为质量分布均匀的球体，则月球表面的重力加速度为（ ）A、 B、 C、 D、【答案】C考点：万有引力定律及其应用【名师点睛】根据万有引力提供向心力得出月球的质量，再根据万有引力等于重力得出月球表面的重力加速度。3.【天水一中2016届高考第四次模拟】如图，“嫦娥三号”卫星要经过一系列的调控和变轨，才能最终顺利降落在月球表面。它先在地月转移轨道的P点调整后进入环月圆形轨道1，进一步调整后进入环月椭圆轨道2有关“嫦娥三号”下列说法正确的是A在地球上的发射速度一定大于第二宇宙速度B在P点由轨道1进入轨道2需要减速C在轨道2经过P点时速度大于Q点速度D分别由轨道1与轨
4、道2经P点时，向心加速度相同【答案】BD【解析】试题分析：嫦娥三号发射出去后绕地球做椭圆运动，没有离开地球束缚，故嫦娥三号的发射速度大于7.9km/s，小于11.2km/s， A错误；卫星在轨道1上的P点处减速，使万有引力大于向心力做近心运动，才能进入轨道2，B正确；卫星做椭圆轨道运动时，从远月点P向近月点Q运动中，月球对卫星的引力做正功，故速度增大，即在轨道2经过P点时速度小于Q点速度，C错误；在A点嫦娥三号卫星产生的加速度都是由万有引力产生的，因为同在A点万有引力大小相等，故不管在哪个轨道上运动，在A点时万有引力产生的加速度大小相等，D正确；故选BD。考点：万有引力定律及其应用。【名师点睛
5、】本题要理解卫星变轨原理，嫦娥三号在轨道1上做圆周运动万有引力等于向心力，要进入轨道2需要做近心运动，使得在P点所受万有引力大于圆周运动向心力，因为同在P点万有引力不变，故嫦娥三号只有通过减速减小向心力而做近心运动进入轨道2。4.【青海省平安县第一高级中学2016届高三4月月考】据报道，美国国家航天航天局（NASA）首次在太阳系外发现“类地”行星Kepler-186f。若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”距该行星地面附近处自由释放一个小球（引力视为恒力），落地时间为。已知该行星半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）A、该行星的第
6、一宇宙速度为B、该行星的平均密度为C、如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度为D、宇宙飞船绕该星球做圆周运动的周期小于【答案】AB考点：万有引力定律及其应用；第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度【名师点睛】根据自由落体运动的位移时间公式求出行星表面的重力加速度，结合重力提供向心力求出行星的第一宇宙速度；根据万有引力等于重力求出行星的质量，结合密度公式求出行星的平均密度；根据万有引力提供向心力，求出行星同步卫星的轨道半径，从而得出卫星距离行星的高度。根据重力提供向心力求出宇宙飞船的最小周期。5.【辽宁省沈阳市东北育才学校2016届高三上学期第二次模拟】为了测量某行星的质量和半径，宇航员
7、记录了登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期T，登陆舱在行星表面着陆后，用弹簧称称量一个质量为m的砝码读数为N。已知引力常量为G。则下列计算中正确的是( )A在该行星的第一宇宙速度为 B该行星的密度为C该行星的质量为 D该行星的半径为 【答案】A考点：万有引力定律在天体运动中的应用。【名师点睛】明确行星为中心天体，宇航员随登陆舱绕行星做圆周运动，行星对登陆舱的万有引力提供登陆舱做圆周运动的向心力，利用万有引力定律和向心力公式，结合圆周运动的物理量关系式，求解各量进行判断。6.【湖北省沙市中学2016届高三下学期第三次半月考】北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能。“北斗”系统中
8、两颗工作卫星1和2均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径均为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置，如图所示。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力。以下判断中正确的是卫星1卫星2地球60ABOA这两颗卫星的向心加速度大小相等，均为B卫星1由位置A运动至位置B所需的时间 为 C如果使卫星1加速，它就一定能追上卫星2D卫星1由位置A运动到位置B的过程中万有引力不做功【答案】AD考点：万有引力与航天。【名师点睛】卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系做匀速圆周运动的卫星所受万有引力完全提供所需向心力，即F引F向G7.【河北省邯郸市第一中学2
9、016届高三第十次研究性考试】地球赤道上的重力加速度为，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为，卫星甲、乙、丙在如图所示三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切，以下说法中正确的是（ ）A、如果地球自转的角速度突然变为原来的倍，那么赤道上的物体将会“飘”起来B、卫星甲、乙经过P点时的加速度大小相等C、卫星甲的周期最大D、三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度【答案】BC考点：万有引力定律的应用【名师点睛】卫星绕地球运动，轨道高度越大，发射速度越大，发射越困难，卫星在近地点的速度越大在随圆轨道上运动的卫星，万有引力和卫星运动所需要向心力不是始终相等的，故在椭圆轨道上运动的卫星不
10、是始终处于完全失重状态。8.【江苏省清江中学2016届高三考前一周双练冲刺模拟】如图，地球赤道上山丘，近地卫星和同步通信卫星均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动，设、的圆周运动速率分别为、，向心加速度分别为、，则（ ）A、B、C、D、【答案】B考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【名师点睛】本题关键要将地球赤道上的山丘、近地资源卫星、同步通信卫星分为两组进行分析比较，最后再综合；一定不能将三个物体当同一种模型分析，否则会使问题复杂化。9.【安徽省六安市第一中学2016届高三下学期一模考试理科综合】某卫星在半径为r的轨道1上做圆周运动，动能为，变轨到轨道2上后，动能比在轨道1上减小了，在轨道2
11、上也做圆周运动，则轨道2的半径为A、 B、 C、 D、【答案】A考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，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10.【江西省赣州市2016届高三3月摸底考试（一模）理科综合】有a、b、c、d四颗质量相等的地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b是近地卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24h，所有卫星均视为做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则有（ ）Aa的向心
12、加速度等于地球表面重力加速度gBc在4 h内转过的圆心角是Ca、b、c、d四颗地球卫星中，b在相同时间内转过的弧长最长Dd的向心加速度大于地球表面重力加速度g【答案】BC【解析】a随赤道一起转动，向心力不是由万有引力提供，即，可知a的向心加速度不等于地球表面重力加速度g，故A错误；c为同步卫星，周期为24h，在4h内，转过圆周，即，故B正确；根据知，b的线速度大于c、d的线速度，a、c的角速度相等，根据知，c的线速度大于a的线速度，可知b的线速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故C正确；根据知，d的向心加速度小于地球表面重力加速度g，故D错误考点：考查了万有引力定律的应用11.【山东省青岛市
13、2016届高三3月自主练习物理试题】理想状态的“日地拉格朗日点”是只在太阳和地球对人造卫星引力作用下(忽略其它星体引力)，使人造卫星围绕太阳运行的周期与地球围绕太阳运行的周期相同的点其中两个“日地拉格朗日点”L1、L2在日地连线上，L1在地球轨道内侧，L2在地球轨道外侧，如图所示，下列说法中正确的是A人造卫星在L1处线速度大于地球的线速度B人造卫星在L1处角速度大于地球的角速度C人造卫星在上L1处加速度小于地球的加速度D同一人造卫星在L1处所受万有引力大于在L2处所受万有引力【答案】C考点：考查了万有引力定律的应用12.【山西省太原市第五中学2016届高三4月阶段性检测】第一宇宙速度又叫做环绕
14、速度，第二宇宙速度又叫做逃逸速度。理论分析表明，逃逸速度环绕速度的倍，这个关系对其他天体也是成立的。有些恒星，在核聚变反应的燃料耗尽而“死亡”后，强大的引力把其中的物质紧紧地压在一起，它的质量非常大，半径又非常小，以致于任何物质和辐射进入其中都不能逃逸，甚至光也不能逃逸，这种天体被称为黑洞。已知光在真空中传播的速度为c，太阳的半径为R，太阳的逃逸速度为。假定太阳能够收缩成半径为r的黑洞，且认为质量不变，则应大于A250 B500 C D 【答案】C【解析】第一宇宙速度为，由题目所提供的信息可知，任何天体均存在其所对应的逃逸速度，太阳的半径为R，太阳的逃逸速度为，假定太阳能够收缩成半径为r的黑洞
15、，且认为质量不变，解得：，C正确考点：考查了万有引力定律的应用13.【山西省太原市第五中学2016届高三4月阶段性检测】三角形传送带以1m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是2m，且与水平方向的夹角均为30。现有两质量相同的小物块A、B从传送带顶端都以1m/s的初速度沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数均为0.6，下列说法正确的是A下滑相同距离内物块A、B机械能的变化一定不相同B下滑相同时间内物块A、B机械能的变化一定相同C物块A、B一定不能同时到达传送带底端D物块A、B在传送带上的划痕长度相同【答案】AC考点：考查了匀变速直线运动，牛顿第二定律，14.【安徽省六安市第一中学201
16、6届高三下学期综合训练】如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，若已知一个极地轨道卫星从北纬60的正上方A点按图示方向第一次运行到南纬60的正上方B点所用的时间为1h,则下列说法正确的是A、该极地卫星与同步卫星的运行半径之比为1:4B、该极地卫星与同步卫星的运行速度之比为1:2C、该极地卫星的运行速度一定大于7.9km/sD、该极地卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能【答案】A考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，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
17、的计算量一是非常大的，所以需要细心计算15.【江苏省扬州中学2016届高三4月质量监测物理试题】“曹冲称象”是妇孺皆知的故事，当众人面对大象这样的庞然大物，在缺少有效的称量工具而束手无策的时候，曹冲称量出大象的体重，体现了他的智慧，被世人称道。下列物理学习或研究中用到的方法与“曹冲称象”的方法相同的是（ ）A“质点”的概念 B合力与分力的关系 C“瞬时速度”的概念 D研究加速度与合力、质量的关系【答案】B考点：物理问题的研究方法【名师点睛】曹冲称象故事用等重量的石头代替等重量的大象，是等效替代的思想；力的合成与分解、运动的合成与分解是等效替代思想；本题考查了等效替代法、理想模型法、极值法等思想
18、方法，是物理学的精髓所在，基础问题。二、非选择题16.【湖北省孝感高级中学2016届高三4月调考理科综合】（14分）一飞船在某星球表面附近，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为v1；飞船在离该星球表面高度为h处，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为v2已知万有引力常量为G试求（1）该星球的质量（2）若设该星球的质量为M，一个质量为m的物体在离该星球球心r远处具有的引力势能为EPr=，则一颗质量为m1的卫星由r1轨道变为r2（r1r2）轨道，对卫星至少做多少功？（卫星在r1、r2轨道上均做匀速圆周运动，结果请用M、m1、r1、r2、G表示）【答案】（1）（2）【解析】（1）由万有引力
19、提供向心力的速度表达式：，可知在星球表面时：，在高空h处：联立解得：（2）由得轨道半径为r时的动能为：，又引力势能为：EP=，卫星在该轨道上的机械能为：，则变轨需要对卫星做的功为卫星机械能的增加量，即：考点：万有引力定律定律及能量守恒定律【名师点睛】本题考查了万有引力定律定律及能量守恒定律的应用，解题时重点是要利用好给定的引力势能，知道变轨做的功应等于卫星在两个轨道上的机械能的差值；17.【杨浦区2015学年度第一学期高三年级“31”质量调研】一行星绕某恒星做圆周运动由天文观测可得其运行的周期为T、线速度的大小为v，已知引力常量为G，则行星运动的轨道半径为_，恒星的质量为_。【答案】 考点：万
20、有引力18.【北京市海淀区2016届高三下学期期中练习理科综合】16关于万有引力定律的建立，下列说法中正确的是A卡文迪许仅根据牛顿第三定律推出了行星与太阳间引力大小跟行星与太阳间距离的平方成反比的关系B“月地检验”表明物体在地球上受到地球对它的引力是它在月球上受到月球对它的引力的60倍C“月地检验”表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵从同样的规律D引力常量 G的大小是牛顿根据大量实验数据得出的【答案】 C【解析】卡文迪许的贡献是在引力常量的测定上，故AD均错；由牛顿第三定律可知作用力与反作用力是大小相等的，故B错；考点：牢记物理学发展史上的重大事件19.【北京市西城区2016 年高三一
21、模试卷理科综合能力测试】2016年2月11日，美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）团队向全世界宣布发现了引力波，这个引力波来自于距离地球13亿光年之外一个双黑洞系统的合并。已知光在真空中传播的速度为c，太阳的质量为M0，万有引力常量为G。（1）两个黑洞的质量分别为太阳质量的26倍和39倍，合并后为太阳质量的62倍。利用所学知识，求此次合并所释放的能量。（2）黑洞密度极大，质量极大，半径很小，以最快速度传播的光都不能逃离它的引力，因此我们无法通过光学观测直接确定黑洞的存在。假定黑洞为一个质量分布均匀的球形天体。a因为黑洞对其他天体具有强大的引力影响，我们可以通过其他天体的运动来推测黑洞的存在
22、。天文学家观测到，有一质量很小的恒星独自在宇宙中做周期为T，半径为r0的匀速圆周运动。由此推测，圆周轨道的中心可能有个黑洞。利用所学知识求此黑洞的质量M；b严格解决黑洞问题需要利用广义相对论的知识，但早在相对论提出之前就有人利用牛顿力学体系预言过黑洞的存在。我们知道，在牛顿体系中，当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时也会具有势能，称之为引力势能，其大小为（规定无穷远处势能为零）。请你利用所学知识，推测质量为M的黑洞，之所以能够成为“黑”洞，其半径R最大不能超过多少？【答案】 （1）3M0C2 （2）a. M=42r03/GT2 b. R=2GM/C2考点：能量守恒定律,天体运动20.【山东省烟台市2016届高三3月高考诊断性测试（一模）理科综合】（12分）一航天仪器在地面上重为F1，被宇航员带到月球表面上时重为F2。已知月球半径为R，引力常量为G，地球表面的重力加速度大小为g0，求：（1）月球的密度；（2）月球的第一宇宙速度和近月卫星（贴近月球表面）的周期。【答案】（1）（2）考点：万有引力定律的应用