高考物理五高考真题库专题库五.doc
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1、考点一万有引力定律及其应用1(2015重庆理综,2,6分)(难度)宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象若飞船质量为m,距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为()A0 B. C. D.解析对飞船由万有引力定律和牛顿第二定律得,mg,解得飞船所在处的重力加速度为g,B项正确答案B2(2015海南单科,6,3分)(难度)若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体,它们在水平方向运动的距离之比为2,已知该行星质量约为地球的7倍,地球的半径为R.由此可知,该行星的半径约
2、为()A.R B.R C2R D.R解析平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,即xv0t,在竖直方向上做自由落体运动,即hgt2,所以xv0,两种情况下,抛出的速率相同,高度相同,所以,根据公式Gmg可得R2故2,解得R行2R,故C正确答案C3(2015江苏单科,3,3分)(难度)过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕“51peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的,该中心恒星与太阳的质量比约为()A. B1 C5 D10解析根据万有引力提供向心力,有Gmr,可得M,所以恒星质量与太
3、阳质量之比为1,故选项B正确答案B4(2014福建理综,14,6分)(难度)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()A.倍 B.倍 C.倍 D.倍解析对于中心天体的卫星,Gm,v,设行星卫星的环绕速度为v,地球卫星的环绕速度为v,则,C正确答案C5(2014浙江理综,16,6分)(难度)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r119 600 km,公转周期T16.39天.2006年3月,天文学家新发现两颗冥王星的小卫星,其中一颗的公转轨道半径r248 000 km,则它的公转周期T2最接近于
4、()A15天 B25天 C35天 D45天解析由Gmr,解得T2,所以,解得T224.49天,所以B项正确答案B6(2014江苏单科,2,3分)(难度)已知地球的质量约为火星质量的10倍,地球的半径约为火星半径的2倍,则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为()A3.5 km/s B5.0 km/sC17.7 km/s D35.2 km/s解析航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动,由火星对航天器的万有引力提供航天器的向心力得同理所以()2v火v地,而v地7.9 km/s故v火 km/s3.5 km/s,选项A正确答案A7(2014广东理综,21,6分)(难度)(多选)如图所示,
5、飞行器P绕某星球做匀速圆周运动,星球相对飞行器的张角为,下列说法正确的是()A轨道半径越大,周期越长B轨道半径越大,速度越大C若测得周期和张角,可得到星球的平均密度D若测得周期和轨道半径,可得到星球的平均密度解析由GmR得T2,可知A正确;由Gm得v,可知B错误;设轨道半径为R,星球半径为R0,由M和VR得()3()3,可判定C正确;当测得T和R而不能测得R0时,不能得到星球的平均密度,故D错误答案AC8(2013江苏物理,1,3分)(难度)火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知()A太阳位于木星运行轨道的中心B火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C火星与木星公转周
6、期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积解析行星做椭圆运动,且在不同的轨道上所以A、B错误;根据开普勒第三定律,可知C正确;对在某一轨道上运动的天体来说,天体与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,而题中是对两个天体、两个轨道所以D错误答案C9(2013福建理综,13,6分)(难度)设太阳质量为M,某行星绕太阳公转周期为T,轨道可视做半径为r的圆已知万有引力常量为G,则描述该行星运动的上述物理量满足()AGMBGMCGM DGM解析行星绕太阳做圆周运动,万有引力提供向心力,Gm,化简得GM,A正确答案A10(2013安徽理综,1
7、7,6分)(难度)质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时,引力势能可表示为Ep,其中G为引力常量,M为地球质量该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动,由于受到极稀薄空气的摩擦作用,飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2,此过程中因摩擦而产生的热量为()AGMm BGMmC. D.解析卫星绕地球做匀速圆周运动满足Gm,动能Ekmv2,机械能EEkEp,则E.卫星由半径为R1的轨道降到半径为R2的轨道过程中损失的机械能EE1E2(),即下降过程中因摩擦而产生的热量,所以C项正确答案C11(2013上海单科,9,2分)(难度)小行星绕恒星运动,恒星均匀地向四周辐射能量,质量缓慢减小,可
8、认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动则经过足够长的时间后,小行星运动的()A半径变大 B速率变大C角速度变大 D加速度变大解析因恒星质量M减小,所以万有引力减小,不足以提供行星所需向心力,行星将做离心运动,半径R变大,A项正确;再由v,a可知,速度、角速度、加速度均变小,故B、C、D均错误答案A12(2012浙江理综,15,6分)(难度)如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动下列说法正确的是()A太阳对各小行星的引力相同B各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值D小
9、行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值解析由万有引力定律知FG,各小行星质量及距太阳的距离都可能不同,A错误;对小行星有a,v,T2,小行星距太阳的距离比地球远,其周期比地球公转的周期长,线速度值比地球公转线速度值小,B、D均错误;小行星内侧比外侧距太阳近,向心加速度大,C正确答案C13(2012福建理综,16,6分)(难度)一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为v.假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为N.已知引力常量为G,则这颗行星的质量为()A.B.C.D.解析对卫星:mmg;对被测物体:mgN,联立
10、可得M,故B正确答案B14(2014四川理综,9,15分)(难度)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世纪的世界发生革命性的变化,其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖.用石墨烯制作超级缆绳,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行,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h1的同步轨道站,求轨道站内质量为m1的货物相对地心运动的动能.设地球自转角速度为,地球半径为R.(2)当电梯仓停在距地面高度h24R的站点
11、时,求仓内质量m250 kg的人对水平地板的压力大小取地面附近重力加速度g10 m/s2,地球自转角速度7.3105 rad/s,地球半径R6.4103 km.解析(1)设货物相对地心的距离为r1,线速度为v1,则r1Rh1v1r1货物相对地心运动的动能为Ekm1v联立得Ekm12(Rh1)2(2)设地球质量为M,人相对地心的距离为r2,向心加速度为a,受地球的万有引力为F,则r2Rh2a2r2FGg设水平地板对人的支持力大小为N,人对水平地板的压力大小为N,则FNm2aNN联立式并代入数据得N11.5 N答案(1)m12(Rh1)2(2)11.5 N15(2014重庆理综,7,15分)(难度
12、)如图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图首先在发动机作用下,探测器受到推力在距月面高度为h1处悬停(速度为0,h1远小于月球半径);接着推力改变,探测器开始竖直下降,到达距月面高度为h2处的速度为v;此后发动机关闭,探测器仅受重力下落至月面.已知探测器总质量为m(不包括燃料),地球和月球的半径比为k1,质量比为k2,地球表面附近的重力加速度为g,求:(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小;(2)从开始竖直下降到刚接触月面时,探测器机械能的变化解析(1)设地球质量和半径分别为M和R,月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为M、R和g,探测器刚接触月面时
13、的速度大小为v-t.则k2,k1由mgG和mgG得gg由vv22gh2得v-t.(2)设机械能变化量为E,动能变化量为Ek,重力势能变化量为Ep.由EEkEp有Emvmgh1m(v2)mgh1得Emv2mg(h1h2)答案(1)g(2)mv2mg(h1h2)16(2014北京理综,23,18分)(难度)万有引力定律揭示了天体运行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于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M,自转周期为T,万有引力常量为G.将地球视为半径为R、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
14、F0.a若在北极上空高出地面h处称量,弹簧秤读数为F1,求比值F1/F0的表达式,并就h1.0%R的情形算出具体数值(计算结果保留两位有效数字);b若在赤道地面称量,弹簧秤读数为F2,求比值F2/F0的表达式(2)设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径r、太阳的半径Rs和地球的半径R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1年将变为多长?解析(1)设小物体质量为m.a在北极地面有GF0在北极上空高出地面h处有GF1得当h1.0%R时0.98b在赤道地面,小物体随地球自转做匀速圆周运动,受到万有引力和弹簧秤的作用
15、力,有GF2mR得1(2)地球绕太阳做匀速圆周运动,受到太阳的万有引力设太阳质量为Ms,地球质量为M,地球公转周期为TE,有GMr得TE其中为太阳的密度由上式可知,地球公转周期TE仅与太阳的密度、地球公转轨道半径与太阳半径之比有关因此“设想地球”的1年与现实地球的1年时间相同答案(1)a.0.98b.1(2)“设想地球”的1年与现实地球的1年时间相同考点二人造卫星宇宙速度1(2015新课标全国,16,6分)(难度)由于卫星的发射场不在赤道上,同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时,发动机点火,给卫星一附加速度,使卫星沿同步轨道运行.已知同步卫星的
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