2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编专题5 万有引力和天体运动.pdf

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1、专题5万有引力和天体运动1．[2014·新课标全国卷Ⅰ]太阳系各行星几乎在同一平面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象，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日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日．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.各地外行星每年都会出现冲日现象B．在2015年内一定会出现木星冲日C．天王星相邻两次冲日

2、的时间间隔为土星的一半D．地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短答案：BD解析：本题考查万有引力知识，开普勒行星第三定律，天体追及问题．因为冲日现象实质上是角速度大的天体转过的弧度恰好比角速度小的天体多出2π，所以不可能每年都出现(ATr选项)．由开普勒行星第三定律有＝＝140.608，周期的近似比值为12，故木星的周期为12Tr2π2π12年，由曲线运动追及公式t－t＝2nπ，将n＝1代入可得t＝年，为木星两次冲日T1T211的时间间隔，所以2015年能看到木星冲日现象，B正确．同理可算出天王星相邻两次冲日的时间间隔为1.01年．土星两次冲日的时间间隔为1.03年．海王星

3、两次冲日的时间间隔为1.006年，由此可知C错误，D正确．2．[2014·新课标Ⅱ卷]假设地球可视为质量均匀分布的球体．已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G.地球的密度为()3πg0－g3πg0A.B.GT2g0GT2g0－g3π3πg0C.D.GT2GT2g答案：BGMm解析：在两极物体所受的重力等于万有引力，即＝mg0，在赤道处的物体做圆周运动的R2GMm4π23M3g0R2周期等于地球的自转周期T，则－mg＝mR，则密度ρ＝＝＝R2T24πR34πR3G3πg0.B正确．GT2（g0－g）3．[2014·天津卷]研究表

4、明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，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的相比()A．距地面的高度变大B．向心加速度变大C．线速度变大D．角速度变大答案：A解析：本题考查万有引力和同步卫星的有关知识点，根据卫星运行的特点“高轨、低速、长周期”可知周期延长时，轨道高度变大，线速度、角速度、向心加速度变小，A正确，B、C、D错误．4．[2014·浙江卷]长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19600km，公转周期T1＝6.39天.2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小

5、卫星，其中一颗的公转轨道半径r2＝48000km，则它的公转周期T2最接近于()A．15天B．25天C．35天D．45天答案：Brr解析：本题考查开普勒第三定律、万有引力定律等知识．根据开普勒第三定律＝，代入TT数据计算可得T2约等于25天．选项B正确．5．[2014·安徽卷]在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，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力问题时，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l，引力常量为G，地球质量为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振动周期T与

6、距离r的关系式为()GMlA．T＝2πrB．T＝2πrlGM2πGMrC．T＝D．T＝2πlrlGM答案：B解析：本题考查单摆周期公式、万有引力定律与类比的方法，考查推理能力．在地球表面MmMmll有G＝mg，解得g＝G.单摆的周期T＝2π·＝2πr，选项B正确．r2r2gGM6．[2014·福建卷Ⅰ]若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的p倍，半径为地球的q倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的()qpA.pq倍B.倍C.倍D.pq3倍pq答案：CMmv2GM　解析：由G＝m可知，卫星的环绕速度v＝，由于“宜居”行星的质量为地球的R2RRv宜M宜R地p1pp倍，半径为地球

7、的q倍，则有＝·＝·＝，故C项正确．v地M地R宜1qq22B（2014上海）、动能相等的两人造地球卫星A、B的轨道半径之比R:R1:2，它们的AB角速度之比:，质量之比m:m。ABAB答案：B、22：1；1：2MmGMGMGM解析：根据G＝mω2R得出ω＝,则ωA:ωB＝：＝22：1；又R2R3R3R3AB221R因动能E＝mv2相等以及v=ωR,得出m:m＝BB＝1：2K2AB22RAA7．[2014·广东卷]如图13所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对