高考物理万有引力和航天试题归类

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1、2014年高考物理万有引力和航天试题归类例析一、开普勒行星运动定律【例1】（2014•浙江卷）长期以來“卡戎星（Charon）”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径门二19600km,公转周期7；二6.39天。2006年3月,天文学家新发现两颗冥土星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r2=48000km,则它的公转周期盂最接近于（）A.15天B.25天C.35天D.45天二、行星的运动参数及规律【例2】（2014-上海卷）动能相等的两人造地球卫星力、〃的轨道半径之比凡:佑1:2,它们的角速度Z比二,质量Z比加

2、:皿Fo【例3】（2014•安徽卷）在科学研究中，科学家常将未知现彖同已知现彖进行比较，找岀其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律。法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引问题吋，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系。已知单摆摆长为厶引力常量为父地球的质量为必摆球到地心的距离为厂，则单摆振动周期T与距离厂的关系式为A.C.三、万有引力定律在天体运动中的综合应用【例4】（2014•海南卷）设地球口转周期为7；质量为必引力常量为假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为几同一物体在

3、南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为A.B.OMT•十c.~OM75D.—GW73—【例5】（2014•四川卷）石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发主革命性的变化，其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖。用右墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现。科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运动，实现外太空和地球之间便捷的物资交换。（1）若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为

4、々的同步轨道站，求轨道站内质量为％的货物相对地心运动的动能。设地球口转角速度为如地球半径为反（2）当电梯仓停在距地面高度為=4虑的站点时，求仓内质量W2=50kg的人对水平地板的压力人小。取地面附近重力加速度g=1Om/s2,地球H转角速度（w=7.3xl05rad/s，地球半径7?=6.4xl03kmo【例6]（2014•北京卷）万有引力定律揭示了天体运动规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。（1）用弹簧秤称量一个相对丁•地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为必自转周期为7

5、；万冇引力常量为久将地球视为半径为只质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是人。a.若在北极上空高出地面力处称量，弹簧秤读数为F、,求比值％的表达式,并就/7=1.0%/?的情形算出具体数值（计算结果保留两位冇效数字）；b.若在赤道地面称量，弹簧秤读数为凡，求比值E的表达式。（2）设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径为八太阳的半径为尺和地球的半径斤三者均减小为现在的1.0%,而太阳和地球的密度均匀且不变。仅考虑太阳和地球之间的相互作用，以现实地球的1年为标准，计算“设想地球”的一年

6、将变为多长？四、天体间的追及问题【例7]（2014•全国卷I卷）太阳系各行星几乎在同一平血内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现彖，天文学称为“行星冲日”。据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火里冲日；5月11日土星冲日；8月29F1海王星冲10月8F1天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断正确的是地球火星木星土星天王星海王星轨道半径（AU）1.01.55.29.51930A.各地外行星每年都

7、会出现冲口现象B.在2015年内一定会出现木星冲日C.天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半D.地外行星中，海王星相邻两次冲F1的吋间间隔最短五、同步卫星问题【例8】（2014•天津卷）研究表明，地球口转在逐渐变慢，3亿年丽地球口转的周期约为22小时。假设这利

8、趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在相比A.距地球的高度变大B.向心加速度变大C.线速度变大D.加速度变大【例9】（2014•大纲卷）已知地球的口转周期和半径分别为T和斤，地球同步一卫星/!的圆轨道半径为力。一卫星〃沿半

9、径为r（r