（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第五章 全章闖關(guān)檢測（含解析）

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1、全章闖關(guān)檢測 一、選擇題 1.關(guān)于萬有引力公式F=Gm1m2r2,以下說法中正確的是(　　) A.公式只適用于星球之間的引力計算,不適用于質(zhì)量較小的物體 B.當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時,萬有引力趨近于無窮大 C.兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律 D.公式中引力常量G的值是牛頓規(guī)定的 答案　C　萬有引力公式F=Gm1m2r2,雖然是牛頓由天體的運(yùn)動規(guī)律得出的,但牛頓又將它推廣到了宇宙中的任何物體,適用于計算任何兩個質(zhì)點(diǎn)間的引力。當(dāng)兩個物體的距離趨近于0時,兩個物體就不能視為質(zhì)點(diǎn)了,萬有引力公式不再適用。兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律。公式中引力常量G的值是卡文迪許首先測定

2、的,而不是人為規(guī)定的。故答案為C。 2.(2018朝陽二模)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),其空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成,30顆非靜止軌道衛(wèi)星中有27顆是中軌道衛(wèi)星。中軌道衛(wèi)星高度約為2.15×104 km,靜止軌道衛(wèi)星的高度約為3.60×104 km。下列說法正確的是(　　) A.中軌道衛(wèi)星的周期一定小于靜止軌道衛(wèi)星的周期 B.中軌道衛(wèi)星的加速度一定小于靜止軌道衛(wèi)星的加速度 C.中軌道衛(wèi)星的動能一定小于靜止軌道衛(wèi)星的動能 D.中軌道衛(wèi)星的軌道平面與地球赤道平面一定重合 答案　A　由GMmr2=ma=mv2r=m4π2rT2,可知

3、a∝1r2,T2∝r3,v2∝1r,可知A正確,B錯誤;由于兩顆衛(wèi)星質(zhì)量關(guān)系未知,則動能關(guān)系未知,C錯誤;中軌道衛(wèi)星的軌道平面不一定與赤道平面重合,D錯誤。 3.(2018東城二模)由于通訊和廣播等方面的需要,許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星,這些衛(wèi)星的(　　) A.周期可以不同 B.離地高度可以不同 C.動能可以不同 D.運(yùn)行速率可以不同 答案　C　所有的地球同步軌道衛(wèi)星的運(yùn)行周期相同,軌道半徑相同,離地高度相同,運(yùn)行速率相同。動能Ek=12mv2與速率及質(zhì)量有關(guān),因不同的衛(wèi)星質(zhì)量可以不同,所以動能可以不同。 4.(2017海淀一模)2011年9月29日我國發(fā)射的首個目標(biāo)飛行器“天宮

4、一號”的平均軌道高度約為370 km;2016年9月15日我國又成功發(fā)射了“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室,它的平均軌道高度約為393 km。如果“天宮一號”和“天宮二號”在軌道上的運(yùn)動都可視為勻速圓周運(yùn)動,則對于二者運(yùn)動情況的比較,下列說法中正確的是(　　) A.“天宮二號”運(yùn)行的速率較大 B.“天宮二號”運(yùn)行的加速度較大 C.“天宮二號”運(yùn)行的角速度較大 D.“天宮二號”運(yùn)行的周期較長 答案　D　由F萬=F向可得v2∝1r,ω2∝1r3,T2∝r3,a∝1r2,已知r1

5、軌道,近地點(diǎn)M和遠(yuǎn)地點(diǎn)N的高度分別為200 km和350 km,如圖所示。關(guān)于“天宮二號”在該橢圓軌道上的運(yùn)行,下列說法正確的是(　　) A.在M點(diǎn)的速度小于在N點(diǎn)的速度 B.在M點(diǎn)的加速度大于在N點(diǎn)的加速度 C.在M點(diǎn)的機(jī)械能大于在N點(diǎn)的機(jī)械能 D.從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中引力始終做正功 答案　B　由開普勒第二定律知,“天宮二號”在M點(diǎn)的速度大于在N點(diǎn)的速度,A錯誤;“天宮二號”沿橢圓軌道運(yùn)動過程中,機(jī)械能守恒,C錯誤;從近地點(diǎn)M向遠(yuǎn)地點(diǎn)N運(yùn)動的過程中,引力做負(fù)功,D錯誤;“天宮二號”所受萬有引力F=GMmr2=ma,則a=GMr2,rMaN,則B對。 6.

6、若已知引力常量 G,則利用下列哪組數(shù)據(jù)可以算出地球的質(zhì)量(　　) A.一顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星的質(zhì)量和地球表面的重力加速度 B.一顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星的質(zhì)量和地球的第一宇宙速度 C.一顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星的運(yùn)行速率和周期 D.地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期和軌道半徑 答案　C　衛(wèi)星運(yùn)行時萬有引力提供向心力,則有GMmr2=mv2r,又知v=ωr,ω=2πT,可得地球質(zhì)量M=Tv32πG,故C正確,而由其他選項(xiàng)所給條件無法求得地球質(zhì)量。 7.赤道上隨地球自轉(zhuǎn)一起運(yùn)動的物體加速度為a1,近地圓軌道衛(wèi)星的加速度為a2,地球同步軌道衛(wèi)星的加速度為a3,則a1、a2、

7、a3的大小關(guān)系為(　　) A.a1>a2>a3 B.a1

8、R2,地球表面處的重力加速度為g,則(　　) A.“玉兔號”月球車在地球表面與月球表面質(zhì)量之比為G1G2 B.地球的質(zhì)量與月球的質(zhì)量之比為G1R22G2R12 C.地球表面處的重力加速度與月球表面處的重力加速度之比為G2G1 D.地球的第一宇宙速度與月球的第一宇宙速度之比為G1R1G2R2 答案　D　“玉兔號”月球車無論在月球表面還是在地球表面,質(zhì)量不會變化,所以“玉兔號”月球車在地球表面與月球表面質(zhì)量之比為1∶1,選項(xiàng)A錯;在地球表面月球車的重力G1=mg1,在月球表面月球車的重力G2=mg2,所以地球表面處的重力加速度與月球表面處的重力加速度之比g1g2=G1G2,選項(xiàng)C錯;行星

9、表面萬有引力提供重力,即G1=GM1mR12,G2=GM2mR22,可得M1M2=G1R12G2R22,選項(xiàng)B錯;第一宇宙速度等于天體表面衛(wèi)星的線速度即v=gR,據(jù)此可得v1=g1R1和v2=g2R2,可得地球的第一宇宙速度與月球的第一宇宙速度之比v1v2=g1R1g2R2=G1R1G2R2,選項(xiàng)D對。 9.“神舟十號”飛船繞地球的運(yùn)行可視為勻速圓周運(yùn)動,其軌道距離地面約340 km,則關(guān)于飛船的運(yùn)行,下列說法中正確的是(　　) A.飛船處于平衡狀態(tài) B.地球?qū)︼w船的萬有引力提供飛船運(yùn)行的向心力 C.飛船運(yùn)行的速度大于第一宇宙速度 D.飛船運(yùn)行的加速度大于地球表面的重力加速度 答案

10、　B　飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動時并不處于平衡狀態(tài),因?yàn)檫\(yùn)動其方向在改變,故A錯誤;地球?qū)︼w船的萬有引力提供飛船運(yùn)行的向心力,B正確;由于飛船的軌道半徑比地球的半徑大,由v=GMr、a=GMr2可知,飛船運(yùn)行的速度小于第一宇宙速度,飛船運(yùn)行的加速度小于地球表面的重力加速度,故C、D是錯誤的。 10.(2018房山一模)我國第五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星是一顆地球同步軌道衛(wèi)星。如圖所示,假若第五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星先沿橢圓軌道Ⅰ飛行,后在遠(yuǎn)地點(diǎn)P處由橢圓軌道Ⅰ變軌進(jìn)入地球同步圓軌道Ⅱ。下列說法正確的是(　　) A.衛(wèi)星在軌道Ⅱ運(yùn)行時的速度大于7.9 km/s B.衛(wèi)星在軌道Ⅱ運(yùn)行時不受地球引力作用 C.

11、衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ上的P點(diǎn)處減速進(jìn)入軌道Ⅱ D.衛(wèi)星在軌道Ⅱ運(yùn)行時的向心加速度比在赤道上相對地球靜止的物體的向心加速度大 答案　D　衛(wèi)星繞地球運(yùn)行時速度都小于7.9 km/s,且在軌道Ⅱ上地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力。由較低軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ需在P點(diǎn)處點(diǎn)火加速。 二、非選擇題 11.已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。 (1)推導(dǎo)第一宇宙速度v1的表達(dá)式; (2)若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動,運(yùn)行軌道距離地面高度為h,求衛(wèi)星的運(yùn)行周期T。 答案　(1)v1=Rg　(2)2πR(R+h)3g 解析　(1)設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m,地球的質(zhì)量為M 在地球表面附近滿

12、足GMmR2=mg 得GM=R2g 衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力等于它受到的萬有引力 mv12R=GMmR2 得到v1=Rg (2)衛(wèi)星受到的萬有引力為 F=GMm(R+h)2=mgR2(R+h)2 由牛頓第二定律F=m4π2T2(R+h) 聯(lián)立解得T=2πR(R+h)3g 12.“嫦娥一號”是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星,已知它在距月球表面高度為h的圓形軌道上運(yùn)行,運(yùn)行周期為T,引力常量為G,月球半徑為R。 (1)求月球的質(zhì)量; (2)求月球的密度; (3)求月球表面的重力加速度。 答案　(1)4π2(R+h)3GT2　(2)3π(R+h)3GT2R3　(3)4π2(R+h)3T2R2 解析　(1)設(shè)月球的質(zhì)量為M,探月衛(wèi)星的質(zhì)量為m,根據(jù)萬有引力提供向心力得GMm(R+h)2=m(R+h)4π2T2, 解得月球的質(zhì)量M=4π2(R+h)3GT2 (2)月球的體積V=43πR3, 則月球的密度ρ=MV=4π2(R+h)3GT24πR33=3π(R+h)3GT2R3 (3)根據(jù)萬有引力等于重力,得GMm'R2=m'g, 解得g=GMR2=4π2(R+h)3T2R2。 7