2020年高考物理试卷分类汇编之3--圆周运动和万有引力定律(含解析）

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2020年高考试卷分类汇编--圆周运动和万有引力定律
1.2020年上海学业考试3．一电动车在水平面内以恒定速率沿图示轨迹行驶，在a、b、c位置所受向心力大小分别为Fa、Fb、Fc，（ ）
（A）Fc＞Fa＞Fb （B）Fa＜Fc＜Fb
（C）Fc＜Fa＜Fb （D）Fa＞Fc＞Fb
答案：A
解析：由牛顿第二定律得，恒定速率沿图示轨迹行驶，v恒定，曲率半径最小的c点受到的向心力最大，曲率半径最大的b点受到的向心力最小，故A正确。
2.2020年北京学业考试5．我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是
A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
答案∶A
解析∶A．当发射速度大于第二宇宙速度时，探测器将脱离地球的引力在太阳系的范围内运动，火星在太阳系内，所以火星探测器的发射速度应大于第二宇宙速度，故A正确；
B．第二宇宙速度是探测器脱离地球的引力到太阳系中的临界条件，当发射速度介于地球的第一和第二宇宙速度之间时，探测器将围绕地球运动，故B错误；
C．万有引力提供向心力，则有
解得第一宇宙速度为
所以火星的第一宇宙速度为
所以火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故C错误；
D． 万有引力近似等于重力，则有
解得星表面的重力加速度
所以火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，故D错误。
故选A。
3.2020年浙江卷7.火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的（ ）
A．轨道周长之比为2∶3
B．线速度大小之比为
C．角速度大小之比为
D．向心加速度大小之比为9∶4
答案：C
解析：由周长公式可得，
则火星公转轨道与地球公转轨道周长之比为，A错误；
万有引力提供向心力，可得
则有， ， ，
即， ，
BD错误，C正确。
故选C。
4.2020年天津学业考试2．北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星
A．周期大 B．线速度大
C．角速度大 D．加速度大
【答案】A
【解析】卫星有万有引力提供向心力有
可解得，，，
可知半径越大线速度，角速度，加速度都越小，周期越大；故与近地卫星相比，地球静止轨道卫星周期大，故A正确，BCD错误。
故选A。
5.2020年山东学业考试7.我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（　　）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】忽略星球的自转，万有引力等于重力
则
解得
着陆器做匀减速直线运动，根据运动学公式可知
解得
匀减速过程，根据牛顿第二定律得
解得着陆器受到的制动力大小为
ACD错误，B正确。
故选B。
6.2020年理综新课标Ⅰ卷3.如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　）
A. 200 N B. 400 N
C. 600 N D. 800 N
【答案】B
【解析】在最低点由， 得T=410N
即每根绳子拉力约为410N，故选B。
7.2020年理综新课标Ⅰ卷2.火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为（　　）
A. 0.2 B. 0.4 C. 2.0 D. 2.5
【答案】B
【解析】 设物体质量为m，则在火星表面有
在地球表面有
由题意知有 ，
故联立以上公式可得
故选B。
8.2020年理综新课标Ⅱ卷15．（6分）若一均匀球形星体的密度为ρ，引力常量为G，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是（　　）
A． B． C． D．
答案：A
解析：设星球的质量为M，半径为R，卫星的质量为m，运行周期为T，在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星所需的向心力由星球对其的万有引力提供，则根据牛顿第二定律得：
①
星球的密度： ②
联立①②解得，故A正确，BCD错误；
故选：A。
9.2020年理综新课标Ⅲ卷16．（6分）“嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某段时间可认为绕月做匀速圆周运动，圆周半径为月球半径的K倍。已知地球半径R是月球半径的P倍，地球质量是月球质量的Q倍，地球表面重力加速度大小为g。则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为（　　）
A． B． C． D．
答案：D
解析：令月球的半径为R1，月球的质量为M1，地球的质量为M，嫦娥四号的质量为m，则嫦娥四号”绕月球做匀速圆周运动的半径为KR1，
根据牛顿第二定律有：
所以
根据黄金代换式有：GM＝gR2，
所以嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为：，故ABC错误，D正确。
故选：D。
10.2020年物理江苏卷7.甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍。下列应用公式进行的推论正确的有（　　）
A. 由可知，甲的速度是乙的倍
B. 由可知，甲的向心加速度是乙的2倍
C. 由可知，甲的向心力是乙的
D. 由可知，甲的周期是乙的倍
【答案】CD
【解析】卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，则
A．因为在不同轨道上g是不一样的，故不能根据得出甲乙速度的关系，
卫星的运行线速度，代入数据可得 ，故A错误；
B．因为在不同轨道上两卫星的角速度不一样，故不能根据得出两卫星加速度的关系，
卫星的运行加速度代入数据可得，，故B错误；
C．根据，两颗人造卫星质量相等，可得 ，故C正确；
D．两卫星均绕地球做圆周运动，根据开普勒第三定律，可得，故D正确。
故选CD。
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