（江蘇專用）2019高考物理總復(fù)習(xí) 優(yōu)編題型增分練：基礎(chǔ)回扣練5 萬有引力定律及應(yīng)用

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1、 5.萬有引力定律及應(yīng)用 1．(多選)(2018·南京市金陵中學(xué)模擬)天文社的同學(xué)長期觀測一顆繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星，測得其繞行周期是T，已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，由此可以求出(　　) A．衛(wèi)星受到的地球的引力 B．衛(wèi)星運動的向心加速度 C．衛(wèi)星運動的機(jī)械能 D．衛(wèi)星的軌道離地面的高度 答案　BD 2．(2018·無錫市高三期末)如圖1所示，2017年9月25日至9月28日期間，微信啟動新界面，其畫面視角從人類起源的非洲(左)變?yōu)槿A夏大地中國(右)．新照片由我國新一代靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)“風(fēng)云四號”拍攝，見證著科學(xué)家15年的辛苦和努力．下列說法正確的

2、是(　　) 圖1 A．“風(fēng)云四號”可能經(jīng)過無錫正上空 B．“風(fēng)云四號”的向心加速度大于月球的向心加速度 C．與“風(fēng)云四號”同軌道的衛(wèi)星運動的動能都相等 D．“風(fēng)云四號”的運行速度大于7.9 km/s 答案　B 3．(多選)(2018·南京市、鹽城市二模)某試驗衛(wèi)星在地球赤道平面內(nèi)一圓形軌道上運行，每5天對某城市訪問一次(即經(jīng)過其正上方)，下列關(guān)于該衛(wèi)星的描述中正確的是(　　) A．角速度可能大于地球自轉(zhuǎn)角速度 B．線速度可能大于第一宇宙速度 C．高度一定小于同步衛(wèi)星的高度 D．向心加速度一定小于地面的重力加速度 答案　AD 解析　設(shè)衛(wèi)星的周期為T，地球自轉(zhuǎn)的周期為

3、T0，則有×5T0＝×5T0＋2π，或者×5T0＋2π＝×5T0，可解得衛(wèi)星的周期T＝T0或者T＝T0，即衛(wèi)星的角速度可能大于地球自轉(zhuǎn)角速度，也可能小于地球自轉(zhuǎn)角速度，A正確；由衛(wèi)星的線速度v＝可知，所有衛(wèi)星的速度小于等于第一宇宙速度，B錯誤；衛(wèi)星的高度越高，周期越大，由A選項解析可知，衛(wèi)星的周期可能大于也能小于同步衛(wèi)星的周期，所以衛(wèi)星的高度可能大于也可能小于同步衛(wèi)星的高度，C錯誤；根據(jù)牛頓第二定律＝ma，向心加速度a＝，衛(wèi)星的高度高于地面，所以其向心加速度小于地面的重力加速度，D正確． 4．(多選)(2018·蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))如圖2所示，我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由35顆衛(wèi)星組成，包括分

4、布于a類型軌道的5顆同步軌道衛(wèi)星、分布于b類型軌道的3顆傾斜軌道衛(wèi)星(與同步衛(wèi)星軌道半徑相同，軌道傾角55°)和分布于c類型軌道的27顆中軌道衛(wèi)星(軌道半徑小于同步衛(wèi)星的)，中軌道衛(wèi)星運行在3個互成120°的軌道面上做圓周運動，預(yù)計2020年全部建成．下列說法正確的是(　　) 圖2 A．a(chǎn)類型軌道上的衛(wèi)星相對于地面靜止且處于平衡狀態(tài) B．a(chǎn)類型軌道上的衛(wèi)星運行速率等于b類型軌道上的衛(wèi)星運行速率 C．b類型軌道上的衛(wèi)星也與地球保持相對靜止 D．三類衛(wèi)星相比，c類衛(wèi)星的向心加速度最大 答案　BD 解析　衛(wèi)星做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，不是處于平衡狀態(tài)，故A錯誤；人造地球衛(wèi)

5、星繞地球做勻速圓周運動，由地球的萬有引力提供向心力，則有：G＝m，解得：v＝，由于a類型軌道上的衛(wèi)星運行半徑等于b類型軌道上的衛(wèi)星運行半徑，則a類型軌道上的衛(wèi)星運行速率等于b類型軌道上的衛(wèi)星運行速率，選項B正確；b類型衛(wèi)星不能與地球保持相對靜止，只有同步軌道衛(wèi)星才能與地球保持相對靜止，故C錯誤；a＝，由題知中軌道衛(wèi)星c的軌道半徑小于同步衛(wèi)星a，半徑小的向心加速度大，故D正確． 5．(多選)某衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，周期為T.已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，引力常量為G，假設(shè)地球的質(zhì)量分布均勻，忽略地球自轉(zhuǎn)．以下說法正確的是(　　) A．衛(wèi)星運行半徑r＝ B．衛(wèi)星運行半徑r＝

6、 C．地球平均密度ρ＝ D．地球平均密度ρ＝ 答案　AC 解析　由萬有引力提供向心力有： G＝mr，G＝m′g 聯(lián)立解得：r＝，故A正確，B錯誤； 地球的質(zhì)量M＝， 地球的體積V＝， 所以地球的密度為ρ＝＝＝， 故C正確，D錯誤． 6.(多選)如圖3所示，2018年5月21日，我國成功發(fā)射嫦娥四號任務(wù)“鵲橋”中繼星，該衛(wèi)星由地面發(fā)射后，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)多次變軌后進(jìn)入圓形工作軌道Ⅲ，為在月球背面軟著陸做準(zhǔn)備，下列說法錯誤的是(　　) 圖3 A．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的運行速度比月球的第一宇宙速度大 B．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上經(jīng)過P點時的加速度比在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時的加速度小

7、 C．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運行的周期比在軌道Ⅰ上短 D．衛(wèi)星在軌道Ⅳ上的機(jī)械能比在軌道Ⅱ上大 答案　ABD 7．(2018·江蘇省聯(lián)盟大聯(lián)考)已知質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時，引力勢能可表示為Ep＝－G，其中G為引力常量，M為地球質(zhì)量．先從地面赤道某處發(fā)射一質(zhì)量m0的衛(wèi)星至離地球表面h高處的軌道上，使其繞地球做勻速圓周運動，則至少需對衛(wèi)星做功(忽略地球自轉(zhuǎn)影響，設(shè)地球半徑為R)(　　) A．G－G B．G－G C．G D．G－G 答案　A 解析　根據(jù)萬有引力提供向心力：G＝m0，所以衛(wèi)星的動能：Ek＝m0v2＝，從地面發(fā)射到離地面高h(yuǎn)處，引力勢能增加ΔEp＝－，根據(jù)

8、能量守恒，至少需對衛(wèi)星做功W＝Ek＋ΔEp＝－，所以A正確． 8.(多選)(2018·泰州中學(xué)月考)2016年2月11日，科學(xué)家宣布激光干涉引力波天文臺(LIGO)探測到由兩個黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號，這是在愛因斯坦提出引力波概念100周年后，引力波被首次直接觀測到．在兩個黑洞合并過程中，由于彼此間的強大引力作用，會形成短時間的雙星系統(tǒng)．如圖4所示，黑洞A、B可視為質(zhì)點，它們圍繞連線上O點做勻速圓周運動，且AO大于BO，不考慮其他天體的影響．下列說法正確的是(　　) 圖4 A．黑洞A的向心力大于B的向心力 B．黑洞A的線速度大于B的線速度 C．黑洞A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量 D．兩黑洞之間的距離越大，A的周期越大 答案　BD 解析　雙星靠相互間的萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第三定律可知，A對B的作用力與B對A的作用力大小相等，方向相反，則黑洞A的向心力等于B的向心力，故A錯誤；雙星靠相互間的萬有引力提供向心力，具有相同的角速度，由題意可知A的半徑比較大，根據(jù)v＝ωr可知，黑洞A的線速度大于B的線速度，故B正確；在勻速轉(zhuǎn)動時的向心力大小關(guān)系為：mAω2rA＝mBω2rB，由于A的半徑比較大，所以A的質(zhì)量小，故C錯誤，雙星系統(tǒng)的周期公式為：T＝，所以兩黑洞之間的距離越大，A的周期越大，故D正確． 5