专题5万有引力定律（2018版高三物理一轮复习5年真题分类物理）.docx

1、 专题专题 5 5 万有引力定律万有引力定律 1. （15 江苏卷） 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 “51 peg b” 的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕.“51 peg 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为 1 20 ，该中心恒星与太阳的质量比约为 A 1 10 B1 C5 D10 答案：B 解析：根据 2 2 2 4 T rm r GMm ，得 2 32 4 GT r M ， 所以1 4 365 20 1 )()( 232 51 3 51 ）（）（ 地 地日 恒 T T r r M M . 2.（15 北京卷

2、）假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星 到太阳的距离，那么 A.地球公转周期大于火星的公转周期 B地球公转的线速度小于火星公转的线速度 C地球公转的加速度小于火星公转的加速度 D地球公转的角速度大于火星公转的角速度 答案：D 解析：根据万有引力公式与圆周运动公式结合解题.再由地球环绕太阳的公转半径小于火星 环绕太阳的公转半径，利用口诀“高轨、低速、大周期”能够非常快的判断出，地球的轨道 “低” ，因此线速度大、周期小、角速度大.最后利用万有引力公式 a= 2 RGM ,得出地球的 加速度大. 因此为 D 选项. 3.（15 福建卷）如图，若两颗人造卫星a和b均绕地

3、球做匀速圆周运动，a、b到地心O的 距离分别为 r1、r2, 线速度大小分别为v1 、 v2.则 （ ） 答案：A 解析：由题意知，两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据 ，得：，所以，故 A 正确；B、C、D 错误. 4.（15 海南卷）若在某行星和地球上相对于各自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.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，该行星的半径为（） A. B. C. 2R D. 答案：C 解析： 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动， 即 0 xv t， 在竖直方向上做自由落体运动， 即 2

4、1 2 hgt，所以 0 2h xv g ，两种情况下， 抛出的速度相同， 高度相同， 所以 7 4 g g 行 地 ， 根据公式 2 Mm Gmg R 可得 2 GM g R ，故 2 2 7 4 M gR M g R 行 行行 地 地 地 ，解得2RR 行 ，故 C 正确. 5.（15 四川卷）登上火星是人类的梦想， “嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于 2020 年 登陆火星.地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响.根据下表，火星和 地球 相比 答案：B 解析：火星与地球都是绕太阳，由太阳对它们的万有引力提供其做圆周运动的 向心力， 设太阳的质量为M， 即有： 2 r Mm G

5、man 2 2 4 T mr， 解得：an 2 r M G 2 1 r ， T GM r 3 2 3 r，由表格数据可知，火星轨道半径较大，因此向心加速度an 较小，故选项 B 正确；公转周期T较大，故选项 A 错误；在表面处时，根据mg 2 R mm G ， 行星 半径/m 质量/kg 轨道半径/m 地球 6.410 6 6.010 24 1.510 11 火星 3.410 6 6.410 23 2.310 11 可得：g 2 R m ，即： 地 火 g g 2 )( 火 地 地 火 R R m m 122 122 24 23 104 . 3 104 . 6 100 . 6 104 . 6

6、1，所以火星表面的重力加速度 较小，故选项 C 错误；由第一宇宙速度公式v1 R Gm 可知， 地 火 1 1 v v 6 6 24 23 104 . 3 104 . 6 100 . 6 104 . 6 1， 所以火星的第一宇宙速度较小，故选项 D 错误. 6.（15 安徽卷）由三颗星体构成的系统，忽略其它星体对它们的作用，存在着一种运动形 式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共 同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动（图示为A、B、C三颗星体质量 不相同时的一般情况 ） .若A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m， 三角形的边长为a

7、， 求： （1）A星体所受合力大小FA； （2）B星体所受合力大小FB； （3）C星体的轨道半径RC； （4）三星体做圆周运动的周期T. 解析： （1）A星体受B、C两星体的引力大小相等， 2 2 2 BACA m FFG a ，合力 2 2 2 3 3 ABA Gm FF a ； （2）B星体受A星体的引力 2 2 2 ABBA m FFG a ，B星体受C星体的引力 2 2 CB m FG a ，三 角形定则结合余弦定理得， 2 22 2 7 2cos120o BABCBABCB Gm FFFFF a ； （3） 由对称性知，OA在BC的中垂线上， CB RR 对A星体： 2 2 2 2

8、3 2 A Gm mR a ， 对B星体： 2 2 2 7 B Gm mR a ，联立解得 3 7 AC RR，在三角形中， 222 3 ()( ) 22 AC a aRR，解得 7 4 C Ra，即 7 4 B Ra ； （4）把式代入式，得 3 2 Gm a ，即 3 2a T Gm 7.（15 重庆卷）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，距地面高度为，地球质量为，半径 为，引力常量为，则飞船所在处的重力加速度大小为 A.0 B. C. D. 答案：B 解析：对飞船受力分析知，所受到的万有引力提供匀速圆周运动的向心

9、力，等于飞船所在位 置的重力，即，可得飞船的重力加速度为，故选 B. 9.（15 广东卷） （多选题）在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运 动；当发射速度达到2v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球，已知地球、火星两星球的 质量比约为 101，半径比约为 21，下列说法正确的有 A探测器的质量越大，脱离星球所需的发射速度越大 B探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大 C探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等 D探测器脱离星球的过程中势能逐渐变大 答案：BD 解析： 探测器绕星球表面做匀速圆周运动的向心力由星球对它的万有引力提供， 设星球质量 为M， 探测器质

10、量为m， 运行轨道半径为r， 星球半径为R， 根据万有引力定律有：F 2 r Mm G， 在星球表面时rR， 所以探测器在地球表面和在火星表面受到的引力之比为： 火 地 F F 2 2 地 火 火 地 R R M M 2 5 ，故选项 B 正确；根据向心力公式有： 2 r Mm G r v m 2 ，解得：v r GM ，与探测器的质 量m无关，探测器绕地球表面和绕火星表面做匀速圆周运动的速度大小之比为： 火 地 v v 地 火 火 地 R R M M 5，又因为发射速度达到2v时，探测器可摆脱星球引力束缚脱离该星球，故 选项 A、C 错误；探测器脱离星球的过程中，高度逐渐增大，其势能逐渐变大，故选项 D 正 确. mhM RG 2 () GM Rh 2 () GMm Rh 2 GM h 2 () Mm Gmg Rh 2 = () GM g Rh