物理专题18.docx
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物理专题18
总题数：
22题
第375题（2008年普通高等学校夏季招生考试物理（海南卷））
题目
一探月卫星在地月转移轨道上运行，某一时刻正好处于地心和月心的连线上，卫星在此处所受地球引力与月球引力之比为4∶1．已知地球与月球的质量之比约为81∶1，则该处到地心与到月心的距离之比约为 .
答案
9∶2
解析：
由万有引力公式得F1=G，F2=G，因为 ,代入可得r1∶r2=9∶2.
第376题（2008年普通高等学校夏季招生考试理科综合能力测试（宁夏卷））
题目
天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。
双星系统在银河系中很普遍。
利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量。
已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量。
（引力常量为G）
答案
设两颗恒星的质量分别为m1、m2，做圆周运动的半径分别为r1、r2，角速度分别为w1、w2。
根据题意有
w1=w2 ①
r1+r2=r ②
根据万有引力定律和牛顿定律，有
G ③
G ④
联立以上各式解得
⑤
根据角速度与周期的关系知
⑥
联立③⑤⑥式解得
⑦
第377题（2007年普通高等学校夏季招生考试物理（广东卷新课标））
题目
16.土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动，其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心的距离分别为rA=8.0×104km和rB=1.2×104km.忽略所有岩石颗粒间的相互作用.（结构可用根式表示）
（1）求岩石颗粒A和B的线速度之比.
（2）求岩石颗粒A和B的周期之比.
（3）土星探测器上有一物体,在地球上重为10N,推算出它在距土星中心3.2×105km处受到土星的引力为0.38N.已知地球半径为6.4×103km.请估算土星质量是地球质量的多少倍?
答案
解：
（1）设土星质量为M0,颗粒质量为m，颗粒距土星中心距离为r，线速度为v，根据牛顿第二定律和万有引力定律：
①
解得v＝，对于A、B两颗粒分别有：
vA=和vB=，
得：
②
（2）设颗粒绕土星作圆周运动的周期为T，则：
T＝ ③
对于A、B两颗粒分别有：
TA＝和TB＝
得：
④
（3）设地球质量为M，地球半径为r0，地球上物体的重力可视为万有引力，探测器上物体质量为m0，在地球表面重力为G0，距土星中心r′0＝3.2×105km处的引力为G′0，根据万有引力定律：
G0＝ ⑤
G′0＝ ⑥
由⑤⑥得：
倍 ⑦
第378题（2007年普通高等学校夏季招生考试综合能力测试（山东卷新课标））
题目
24.
（1）“神舟”六号载人飞船上，宇航员用湿纸巾“洗脸”而不能跟在地面上一样用水洗脸，为什么？
（2）航天员在太空进行科学实验获得的实验数据在传输和存储过程中通常需要采用复杂的密码技术进行加密。
对数据加密就是将被保密的数据（称为明文）按一定规律进行重新编码，变换成难以读懂的乱码字符（密文）、从而隐藏原信息，使非授权用户无法获得真实内容。
假设明文仅由英文字母组成，加密规则：
①如下图，将明文中出现的字符A替换为E，B替换为F，C替换为G，…，W替换为A，X替换为B，…；②将明文中出现的字符进行大小写转换。
那么，密文mpSZIgLMRE解密后的明文应是 。
（3）2005年10月15日16时28分，胡锦涛总书记通过“天地语音系统”和宇航员进行了通话。
“天地语音系统”的地面设备有通信设备、数据传输设备、光纤网、分组交换设备和卫星地面通信站等，飞船上则配备了无线通信、视频传输及数据记录等设备，航天员之间、航天员与指挥中心随时都可进行信息交流。
根据上述材料，下列说法不正确的是
A.信息技术的迅猛发展为多媒体信息的远距离实时传输提供了可靠保证
B.较之文字信息来说，声音和画面信息的存储不需要太大空间
C.上述“天地语音系统”既包括硬件设备也包括软件系统
D.现代信息技术改变了传统的信息交流方式，打破了时空限制
答案
（1）因为失重。
水在失重状态下处于悬浮状态，受外力作用，会发散为悬浮水滴，人吸入肺中会对人造成危害。
（2）ILoveChina
（3）B
第379题（2007年普通高等学校夏季招生考试物理（海南卷新课标））
题目
11、设地球绕太阳做匀速圆周运动，半径为R，速率为v，则太阳的质量可用v、R和引力常量G表示为 。
太阳围绕银河系中心的运动可视为匀速圆周运动，其运动速率约为地球公转速率的7倍，轨道半径约为地球公转轨道半径的2×109倍。
为了粗略估算银河系中恒星的数目，可认为银河系中所有恒星的质量都集中在银河系中心，且银河系中恒星的平均质量约等于太阳质量，则银河系中恒星数目约为 。
答案
； 1011
解析：
由牛顿第二定律G,
则太阳的质量M=.
由G则M银=
因v太=7v,r=2×109R,则=1011.
第380题（2006年普通高等学校夏季招生考试理综天津卷（新课程））
题目
25.神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。
天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成。
两星视为质点，不考虑其它天体的影响，A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。
引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T。
（1）可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m′的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2，试求m′（用m1、m2表示）；
（2）求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式；
（3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量ms的2倍，它将有可能成为黑洞。
若可见星A的速率v=2.7×105m/s，运行周期T=4.7π×104s，质量m1=6ms，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?
（G=6.67×10-11N·m2/kg2，ms=2.0×1030kg）
答案
（1）
（2）
（3）暗星B有可能是黑洞。
解析:
（1）设A、B的圆轨道半径分别为r1、r2，由题意知，A、B做匀速圆周运动的角速度相同，设其为ω。
由牛顿运动定律，有
FA=m1ω2r1
FB=m2ω2r2
FA=FB
设A、B之间的距离为r，又r=r1+r2，由上述各式得
r=r1 ①
由万有引力定律，有
FA=G
将①代入得
FA=G
令
FA=G
比较可得
m′= ②
（2）由牛顿第二定律，有
G=m1 ③
又可见星A的轨道半径
r1= ④
由②③④式解得
⑤
（3）将m1=6ms代入⑤式，得
代入数据得
=3.5ms ⑥
设m2=nms（n＞0），将其代入⑥式，得
ms=3.5ms ⑦
可见，的值随n的增大而增大，试令n=2，得
ms=0.125ms＜3.5ms ⑧
若使⑦式成立，则n必大于2，即暗星B的质量m2必大于2ms，由此得出结论：
暗星B有可能是黑洞。
第381题（2006年普通高等学校夏季招生考试物理江苏卷（新课程））
题目
14．如图所示，A是地球的同步卫星．另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h．已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心．
（1）求卫星B的运行周期．
（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，他们再一次相距最近?
答案
（1）由万有引力定律和向心力公式得
………………………………………………①
=mg ……………………………………………………………………②
联立①②得
TB=2π …………………………………………………………③
（2）由题意得
（ωB-ω0）t=2π ……………………………………………………………④
由③得 ωB= ………………………………………………⑤
代入④得 t=
第382题（2006年普通高等学校夏季招生考试物理广东卷（新课程））
题目
17．宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。
已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：
一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。
设每个星体的质量均为。
（1）试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期。
（2）假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？
答案
第383题（2006年普通高等学校夏季招生考试理综四川卷（新课程））
题目
23.荡秋千是大家喜爱的一项体育活动。
随着科技的迅速发展，将来的某一天，同学们也许会在其它星球上享受荡秋千乐趣。
假设你当时所在星球的质量是M、半径为R，可将人视为质点，秋千质量不计、摆长不变、摆角小于90°，万有引力常量为G。
那么，
（1）该星球表面附近的重力加速度等于多少？
（2）若经过最低位置的速度为v0，你能上升的最大高度是多少？
答案
（1）
（2）
解析:
（1）设人的质量为m，在星球表面附近的重力等于万有引力，有
①
解得 ②
（2）设人能上升的最大高度为h，由功能关系得
③
解得 ④
第384题（2005年普通高等学校夏季招生考试物理广东卷（新课程））
题目
15.已知万有引力常量G，地球半径R，月球和地球之间的距离r，同步卫星距地面的高度h，月球绕地球的运转周期T1，地球的自转周期T2，地球表面的重力加速度g.某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M的方法：
同步卫星绕地心作圆周运动，由G
（1）请判断上面的结果是否正确，并说明理由。
如不正确，请给出正确的解法和结果。
（2）请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。
答案
15.答案：
见解析
（1）上面结果是错误的，地球的半径R在计算过程中不能忽略。
正确的解法和结果：
G ①
得M= ②
（2）方法一：
对月球绕地球作圆周运动，由=m得M= ③
方法二：
在地面重力近似等于万有引力，由=mg得M= ④
第385题（2005年普通高等学校春季招生考试理综北京卷（新课程））
题目
25.近期《科学》中文版的文章介绍了一种新技术——航天飞缆，航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统。
飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖曳力，它还能清理“太空垃圾”等。
从1967年至1999年的17次试验中，飞缆系统试验已获得部分成功。
该系统的工作原理可用物理学的基本定律来解释。
下图为飞缆系统的简化模型示意图，图中两个物体P，Q的质量分别为mP，mQ，柔性金属缆索长为l，外有绝缘层，系统在近地轨道作圆周运动，运动过程中Q距地面高为h。
设缆索总保持指向地心，P的速度为vp。
已知地球半径为R，地面的重力加速度为g。
（1）飞缆系统在地磁场中运动，地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。
设缆索中无电流，问缆索P、Q哪端电势高？
此问中可认为缆索各处的速度均近似等于vP，求P、Q两端的电势差；
（2）设缆索的电阻为R1，如果缆索两端物体P、Q通过周围的电离层放电形成电流，相应的电阻为R2，求缆索所受的安培力多大；
（3）求缆索对Q的拉力FQ。
答案
25.
（1）缆索的电动势E=BLvp
P、Q两点电势差 UPQ=BlvP，P点电势高
（2）缆索电流I== 安培力FA=IlB=
（3）Q的速度设为vQ,Q受地球引力和缆索拉力FQ作用
G－FQ＝mQ ①
P、Q角速度相等 ＝ ②
又g= ③
联立①、②、③解得FQ＝mQ[]
第386题（2004年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅱ（新课程））
题目
23.在勇气号火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。
假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0，求它第二次落到火星表面时速度的大小，计算时不计火星大气阻力。
已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T，火星可视为半径为r0的均匀球体。
答案
23.
以g′表示火星表面附近的重力加速度，M表示火星的质量，m表示火星的卫星质量，m′表示火星表面处某一物体的质量，由万有引力定律和牛顿第二定律，有
G=m′g′ ①
G=m（）2r ②
设v表示着陆器第二次落到火星表面时的速度，它的竖直分量为v1，水平分量仍为v0，有
v12=2g′h ③
v= ④
由以上各式解得
v= ⑤
第387题（2004年普通高等学校夏季招生考试物理广东卷（新课程））
题目
16.某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星.试问,春分那天（太阳光直射赤道）在日落后12小时内有多长时间该观察者看不见此卫星?
已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,地球自转周期为T,不考虑大气对光的折射.
答案
16.设所求的时间为t,用m、M分别表示卫星和地球的质量,r表示卫星到地心的距离.有
G＝mr（）2 ①
春分时,太阳光直射地球赤道,如图所示,图中圆E表示赤道,S表示卫星,A表示观察者,O表示地心.由图可看出当卫星S绕地心O转到图示位置以后（设地球自转是沿图中逆时针方向），其正下方的观察者将看不见它.据此再考虑到对称性，有
rsinθ＝R ②
t＝T ③
G＝g ④
由以上各式可解得
t＝arcsin（） ⑤
第388题（2004年普通高等学校夏季招生考试大综广东卷（新课程））
题目
2003年10月，神舟五号载人航天飞船成功发射并顺利返回，标志着我国已经成为载人航天技术大国，这是中国人数千年飞天梦想的实现。
41.在图8的甲、乙两地区中，神舟五号返回舱的着陆场应该选择在 地区。
图8
42.所选地区较适宜返回舱着陆的条件有（将正确选项的代号填在答题卡上）（ ）
A.地势较平坦，居民点稀少
B.水网密布，交通比较方便
C.分布着广阔的温带草原
D.分布着大片的耕地
43.飞船降落过程中，在离地面高度为h处速度为v0，此时开动反冲火箭，使船开始做减速运动，最后落地时的速度减为v。
若把这一过程当作为匀减速运动来计算，则其加速度的大小等于 。
已知地球表面处的重力加速度为g，航天员的质量为m，在这过程中航天员对坐椅的压力等于 。
答案
41.乙
42.AC
43.
第389题（2004年普通高等学校春季招生考试理综北京卷（旧课程卷））
题目
24.
神舟五号载人飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度h=342km的圆形轨道。
已知地球半径R=6.37×103km，地面处的重力加速度g=10m/s2。
试导出飞船在上述圆轨道上运行的周期T的公式（用h、R、g表示），然后计算周期T的数值（保留两位有效数字）。
答案
第390题（2004年普通高等学校春季招生考试大综上海卷）
题目
由“嫦娥奔月”到“万户飞天”，由“东方红”乐曲响彻寰宇到航天员杨利伟遨游太空，中华民族载人航天的梦想已变成现实。
25.杨利伟是“中国太空第一人”。
他能乘坐“神舟”五号飞船顺利上天的客观条件是 。
（填写条目前的序号）
①天生聪慧且学习勤奋
②具有奉献精神和顽强毅力
③妻子的充分理解和全力支持
④我国具备相当的综合国力
⑤我国拥有掌握先进航天科技的航天人队伍
26.“神舟”五号飞船升空后，先运行在近地点高度200千米、远地点高度350千米的椭圆轨道上，实施变轨后，进入343千米的圆轨道。
读《大气圈的垂直分层》示意图（图中的曲线是气温随高度变化的曲线）可知，“神舟”五号飞船的运行轨道位于大气圈中（ ）
A.散逸层
B.平流层
C.热层
D.中间层
27.假设“神舟”五号实施变轨后做匀速圆周运动，共运行了n周，起始时刻为t1，结束时刻为t2,运行速度为v，半径为r则计算其运动周期可用…………………………………………………………………………（ ）
①T＝ ②T＝
③T＝ ④T＝
A.①③
B.①④
C.②③
D.②④
28.“神舟”五号的飞行可看成近地运行。
杨利伟的质量为65千克，他在运行过程中的向心力可估算为
×102牛。
29.载人飞船对着陆场有严格的要求。
内蒙古自治区中部的阿木古郎牧场作为“神舟”五号飞船的着陆场，其有利的自然条件有 、 、 、 等。
30.载人飞船的返回舱内必须设有环境控制和生命保障系统，该系统应有…………………………………（ ）
①气压控制 ②温度、温度控制
③气体成分控制 ④生活支持设施
⑤食品制造系统
A.①②③④
B.①②④⑤
C.①③④⑤
D.②③④⑤
31.为了节省载人飞船的空间，提高发射时的有效载荷，保障航天员生活， 航天食品应具备的特点有 、 等。
32.载人飞船上两副硅太阳能电池帆板提供了飞船所需的电力。
请画出硅原子的原子结构示意图 。
33.1970年我国第一颗人造卫星发射成功后，没有及时启动载人航天计划，主要是由于当时国内正经历着“ ”运动。
1978年党的十一届三中全会作出了把全党工作的重点转移到 上来的战略决策，为航天事业的快速发展奠定了基础。
答案
25.③④⑤
26.C
27.A
28.5.5～6.5
29.位于飞船运行轨道下方 地势平坦 气候干燥阴雨天少 树木稀 少 几乎没有河流等
30.A
31.质量小 体积小 营养丰富 不含残渣
32.
33.略
第391题（2003年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷（新课程））
题目
24.中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。
现有一中子星，观测到它的自转周期为T=s。
问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定，不致因自转而瓦解。
计算时星体可视为均匀球体。
（引力常数G=6.67×10－11m3/kg·s2）
答案
24.解：
考虑中子星赤道处一小块物质，只有当它受到的万有引力大于或等于它随星体一起旋转所需的向心力时，中子星才不会瓦解。
设中子星的
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