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【物理】2012年高考真题试题分类汇编:万有引力与航天


2012 年高考物理试题分类汇编:万有引力与航天
1(2012 海南卷).2011 年 4 月 10 日,我国成功发射第 8 颗北斗导航卫星,建成以后北斗导 航卫星系统将包含多可地球同步卫星,这有助于减少我国对 GPS 导航系统的依赖,GPS 由运 行周期为 12 小时的卫星群组成,设北斗星的同步卫星和 GPS 导航的轨道半径分别为 R1 和
3
<

br />R2 ,向心加速度分别为 a1 和 a2 ,则 R1 : R2 =____ 3 4 _。a1 : a2 =_____

2 (可用根式表示) 4

解析:

2 GMT T1 GMm 4? 2 GM ? m 2 R ? ma 得 : R ? 3 , a? 2 因而: ?2 ,由 2 2 4? T2 R T R

3 a ?R ? 2 R1 ? T1 ? 3 3 ?? ? ? 4 , 1 ?? 1 ? ? a2 ? R2 ? 4 R2 ? T2 ?

2

?2

2(2012 广东卷).如图 6 所示,飞船从轨道 1 变轨至轨道 2。若飞船在两轨道上都做匀速圆 周运动,不考虑质量变化,相对于在轨道 1 上,飞船在轨道 2 上的( ) A.动能大 B.向心加速度大 C.运行周期长 D.角速度小 答案:CD 3(2012 北京高考卷) .关于环绕地球卫星的运动,下列说法正确的是( ) A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期 B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率 C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,它们的轨道半径有可能不同 D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合 答案:B 4(2012 山东卷).2011 年 11 月 3 日, “神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实 施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道,等待与“神州九 号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道,对应的 轨道半径分别为 R1、R2,线速度大小分别为 v1 、 v 2 。则

v1 等于( v2
D.

)

A. 答案:B

R13 3 R2

B.

R2 R1

C.

2 R2 R12

R2 R1

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5(2012 福建卷) .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

0

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

0

,已知引力常量为 G,则这颗行星的质量为(

)

A.

mv 2
GN

B.

mv 4
GN

C.

Nv 2
Gm

D.

Nv 4
Gm

答案:B 6(2012 四川卷) .今年 4 月 30 日,西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星,其轨道半径为 2.8× 7m。它与另一颗同质量的同步轨道卫星(轨道半径为 4.2× 7m)相比( ) l0 l0 A.向心力较小 C.发射速度都是第一宇宙速度 答案:B 7.(2012 全国新课标).假设地球是一半径为 R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为 d。已 知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。 矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 ( ) B.动能较大 D.角速度较小

d R R?d 2 C. ( ) R
A. 1 ? [答案]A

d R R 2 D. ( ) R?d
B. 1 ?

[解析]物体在地面上时的重力加速度可由 mg ? G

? 4 ?R 3m 3
R2

得出。根据题中条件,球壳对其

内部物体的引力为零,可认为矿井部分为一质量均匀球壳, 故矿井底部处重力加速度可由

mg / ? G

? 4 ? ( R ? d )3 m 3
(R ? d )2

得出,故

g/ R ? d ? g R

8(2012 浙江卷) .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.太阳队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.小行星带内个小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值 答案:C 9(2012 天津卷).一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,加入该卫星变轨后仍做匀速圆周

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运动,动能减小为原来的

1 ,不考虑卫星质量的变化,则变轨前后卫星的( 4



A.向心加速度大小之比为 4:1 B.角速度大小之比为 2:1 C.周期之比为 1:8 D.轨道半径之比为 1:2 解析:根据向心加速度表达式 a ?

mv 2 知在动能减小时势能增大,地球卫星的轨道半径增 R

v2 Mm 大,则向心加速度之比大于 4;根据万有引力和牛顿第二定律有 m ? G 2 化简 R R
为 Rv ? GM ,知在动能减小速度减小则轨道半径增大到原来的 4 倍;同理有
2

m(

R 3 GM 2? 2 Mm ,则周期的平方增大到 8 倍;根据角速度关 ) R ? G 2 化简为 2 ? T T 4? 2 R

系式 ? ?

2? 1 ,角速度减小为 。答案 C。 T 8

10.B.人造地球卫星做半径为 r,线速度大小为 v 的匀速圆周运动。当其角速度变为原来 的 2 倍后,运动半径为_________,线速度大小为_________。 4 答案:2r, 2 v, 2

11(2012 安徽卷).我国发射的“天宫一号”和“神州八号”在对接前, “天宫一号”的运 行轨道高度为 350km,“神州八号”的运行轨道高度为 343km.它们的运行轨道均视为圆周, 则 ( ) A. “天宫一号”比“神州八号”速度大 B. “天宫一号”比“神州八号”周期长 C. “天宫一号”比“神州八号”角速度大 D. “天宫一号”比“神州八号”加速度大 14.B; 解析:有万有引力提供向心力易知: v ?

GM 、? ? r

r3 GM 、T ? 2? ;即轨道半 GM r3

径越大,线速度越小、角速度越小、周期越大。而由牛顿第二定律知: a ?

GM ,说明轨道 r2

半径越大,加速度越小。故只有 B 正确。 12(2012 江苏卷) .2011 年 8 月,“嫦娥二号”成功进入了绕“日地拉格朗日点”的轨道,我国 成为世界上第三个造访该点的国家, 如图所示, 该拉格朗日点位于太阳与地球连线的延长线 上,一飞行器位于该点,在几乎不消耗燃料的情况下与地球同 拉格朗日点 步绕太阳做圆周运动,则此飞行器的 地球 A.线速度大于地球的线速度 太阳 B.向心加速度大于地球的向心加速度

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C.向心力仅由太阳的引力提供 D.向心力仅由地球的引力提供

【解析】根据 v ? ?r ,A 正确;根据 a ? ? 2 r ,B 正确,向心力由太阳和地球的 引力的合力提供,C、D 错误。 【答案】AB 13(2012 全国理综).(19 分)一单摆在地面处的摆动周期与在某矿井底部摆动周期的比
值为 k。设地球的半径为 R。假定地球的密度均匀。已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的 引力为零,求矿井的深度 d。

【 解 析 】 单 摆 在 地 面 处 的 摆 动 周 期 T ? 2?

L ,在某矿井底部摆动周期 g

T ? 2?

L GM ' m T GMm ? mg ' ( M ' 表示某矿井底 ,已知 ? k ,根据 ? mg , 2 g' T' (R ? d ) 2 R

部 以 下 的 地 球 的 质 量 , g' 表 示 某 矿 井 底 部 处 的 重 力 加 速 度 ) 以 及
4 4 M ? ? ? ?R 3 , M ' ? ? ? ? ( R ? d ) 3 ,解得 d ? R ? k 2 R 3 3
14(2012 重庆卷) .冥王星与其附近的星体卡戎可视为双星系统,质量比约为 7:1,同时绕 它们连线上某点 O 做匀速圆周运动。由此可知冥王星绕 O 点运动的 A. 轨道半径约为卡戎的 1/7 B. 角速度大小约为卡戎的 1/7 C. 线度大小约为卡戎的 7 倍 D. 向心力小约为卡戎的 7 倍 答案:A

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