2018年高考物理真题汇编专题5万有引力与航天

（2018全国1,20,6分）2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波.根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100 s时，它们相距约400 km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（ ） A. 质量之积 B. 质量之和 C. 速率之和 D. 各自的自转角速度 【答案】BC

【解析】双中子星做匀速圆周运动的频率f=12Hz（周期T=1/12s），由万有引力等于向心力，可得，G=m1r1（2πf），G2

=m2r2（2πf），r1+ r2=r=40km，联立解得：（m1+m2）=

2

（2πf）2Gr3，选项B正确A错误；由v1=ωr1=2πf r1，v2=ωr2=2πf r2，联立解得：v1+ v2=2

πf r，选项C正确；不能得出各自自转的角速度，选项D错误.

5-2

（2018全国2,16,6分）2018年2月，我国500 m口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=5.19 ms，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为A. C. 【答案】C

B. D.

.以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为（ ）

【解析】设脉冲星值量为M，密度为 ，根据天体运动规律知：代入可得： 5-3

，故C正确；故选C

，

（2018全国3,15,6分）为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍.P与Q的周期之比约为

A. 2:1 B. 4:1 C. 8:1 D. 16:1 【答案】C

【解析】设地球半径为R，根据题述，地球卫星P的轨道半径为RP=16R，地球卫星Q的轨道半径为RQ=4R，根据开普勒定律，正确. 5-4

（2018北京，17,6分）若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证 A. 地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602 B. 月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602 C. 自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6 D. 苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/60

【答案】B

【解析】〓若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律——

2

万有引力定律，则应满足GMm/r=ma,即加速度a与距离r的平方成反比，由题中数据知，选项B正确，其余选项错误. 5-5

（2018天津，6,6分）2018年2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一.通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半径和地球表面处的重力加速度.若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响，根据以上数据可以计算

=

=，所以P与Q的周期之比为TP∶TQ=8∶1，选项C

出卫星的A.B.C.D.

密度

向心力的大小 离地高度

线速度的大小

【答案】 CD

22

【解析】 卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供，则有GMm/(R+h)=m(2π/T)(R+h),无法计算得到卫星的质量，更无法确定其密度及向心力大小，A、B项错误；又GMm0/R2=m0g，

22gRT联立两式可得h=3R，C项正确；由v=2π(R+h)/T，可计算出卫星的线速度的大24小，D项正确. 5-6

（2018江苏，1,3分）我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高．今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km，它们都绕地球做圆周运动．与“高分四号冶相比，下列物理量中“高分五号”较小的是（ ） A. 周期 B. 角速度 C. 线速度 D. 向心加速度 【答案】A

【解析】设地球质量为M，人造卫星质量为m，人造卫星做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力有

，得Mmv222GM，GM，2G2mmrm(）rmavrrTrr3，

r3T2GMGM，因为“高分四号”的轨道半径比“高分五号”的轨道半径大，a2r所以选项A正确，BCD错误.