2016-2017学年高中物理第5章万有引力定律及其应用单元综合评估鲁科版必修2资料
鲁科版高中物理必修二高一单元测试第五章万有引力定律及其应用1.docx
高中物理学习材料桑水制作第五章《万有引力定律及其应用》单元测试71.我国未来将建立月球基地,并在绕月轨道上建造空间站.如图1所示,关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近,并将与空间站在B 处对接,已知空间站绕月轨道半径为r ,周期为T ,万有引力常量为G ,下列说法中正确的是 ( )A .图中航天飞机正加速飞向B 处B .航天飞机在B 处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速 图1C .根据题中条件可以算出月球质量D .根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小解析:月球对航天飞机的引力与其速度的夹角小于90°,故航天飞机飞向B 处时速度增大,即加速,A 正确;B 处基本上是椭圆轨道的近月点,航天飞机在该处所受月球引力小于它所需的向心力,而在圆形轨道上运动时要求月球引力等于所需向心力,故B 正确;由G Mm r 2=mr 4π2T 2知月球质量可表示为M =4π2r 3GT 2,C 正确;因空间站的质量未知,故D 错误.答案:ABC2.为纪念伽利略将望远镜用于天文观测400周年,2009年被定为以“探索我的宇宙”为主题的国际天文年.我国发射的“嫦娥一号”卫星绕月球经过一年多的运行,完成了预定任务,于2009年3月1日16时13分成功撞月.如图2所示为“嫦娥一号”卫星撞月的模拟图,卫星在控制点1开始进入撞月轨道.假设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为R ,周期为T ,引力常量为G .根据题中信息,以下说法正确的是( ) 图2A .可以求出月球的质量B .可以求出月球对“嫦娥一号”卫星的引力C .“嫦娥一号”卫星在控制点1处应加速D .“嫦娥一号”在地面的发射速度大于11.2 km/s解析:由GMm R 2=m 4π2T 2R 可得月球质量M =4π2R 3GT 2,A 正确;但因不知“嫦娥一号”卫星的质量,无法求出月球对“嫦娥一号”的引力,B 错误;“嫦娥一号”从控制点1处开始做向心运动,应在控制点1处减速,C 错误;“嫦娥一号”最终未脱离地球束缚和月球一齐绕地球运动.因此在地面的发射速度小于11.2 km/s ,D 错误.答案:A3.“嫦娥一号”月球探测器在环绕月球运行过程中,设探测器运行的轨道半径为r ,运行速率为v ,当探测器飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时( )A .r 、v 都将略为减小B .r 、v 都将保持不变C .r 将略为减小,v 将略为增大D .r 将略为增大,v 将略为减小解析:当探测器飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时,受到的万有引力即向心力会变大,故探测器的轨道半径会减小,由v =GM r得出运行速率v 将增大,故选C. 答案:C4.一物体从一行星表面某高度处 自由下落(不计阻力).自开始下落计时,得到物体离行星表面高度h 随时间t 变化的图象如图3所示,则根据题设条件可以计算 出( )A .行星表面重力加速度的大小图3B .行星的质量C .物体落到行星表面时速度的大小D .物体受到行星引力的大小解析:从题中图象看到,下落的高度和时间已知(初速度为0),所以能够求出行星表面的加速度和落地的速度,因为物体的质量未知,不能求出物体受到行星引力的大小,又因为行星的半径未知,不能求出行星的质量.答案:AC5.2007年美国宇航员评出了太阳系外10颗最神奇的行星,包括天文学家1990年发现的第一颗太阳系外行星以及最新发现的可能适合居住的行星.在这10颗最神奇的行星中排名第三的是一颗不断缩小的行星,命名为HD209458b ,它的一年只有3.5个地球日.这颗行星以极近的距离绕恒星运转,因此它的大气层不断被恒星风吹走.据科学家估计,这颗行星每秒就丢失至少10000吨物质,最终这颗缩小行星将只剩下一个死核.假设该行星是以其球心为中心均匀减小的,且其绕恒星做匀速圆周运动.下列说法正确的是 ( )A .该行星绕恒星运行周期会不断增大B .该行星绕恒星运行的速度大小会不断减小C .该行星绕恒星运行周期不变D .该行星绕恒星运行的线速度大小不变解析:由于该行星是以其球心为中心均匀减小的,所以其运行的半径不变,由于该行星的质量改变而恒星的质量不变,由GMm R 2=mv 2R 和GMm R 2=4π2mR T 2可知,周期和线速度大小均不改变.选项C 、D 正确.答案:CD6.如图4所示,在同一轨道平面上的三个人造地球卫星A 、B 、C 在某一时刻恰好在同一直线上,下列说法正确的有( ) 图4A .根据v =gr ,可知v A <vB <v CB .根据万有引力定律,F A >F B >F CC .向心加速度a A >a B >a CD .运动一周后,C 先回到原地点解析:由GMm r 2=m v 2r =ma 可得:v =GM r.故v A >v B >v C ,不可用v =gr 比较v 的大小,因卫星所在处的g 不同,A 错误;由a =GMr 2,可得a A >a B >a C ,C 正确;万有引力F =GMm r 2,但不知各卫星的质量大小关系,无法比较F A 、F B 、F C 的大小,B 错误;由T =2πr v可知,C 的周期最大,最晚回到原地点,故D 错误.答案:C7.宇宙中两个星球可以组成双星,它们只在相互间的万有引力作用下,绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动.根据宇宙大爆炸理论,双星间的距离在不断缓慢增加,设双星仍做匀速圆周运动,则下列说法错误的是 ( )A .双星相互间的万有引力减小B .双星做圆周运动的角速度增大C .双星做圆周运动的周期增大D .双星做圆周运动的半径增大解析:距离增大万有引力减小,A 正确;由m 1r 1ω2=m 2r 2ω2及r 1+r 2=r 得,r 1=m 2r m 1+m 2,r 2=m 1r m 1+m 2,可知D 正确;F =G m 1m 2r2=m 1r 1ω2=m 2r 2ω2,r 增大F 减小,r 1增大,故ω减小,B 错;由T =2πω知C 正确.答案:B 8.有一宇宙飞船到了某行星上(该行星没有自转运动),以速度v 接近行星表面匀速飞行,测出运动的周期为T ,已知引力常量为G ,则可得 ( )A .该行星的半径为vT 2πB .该行星的平均密度为3πGT2 C .无法测出该行星的质量 D .该行星表面的重力加速度为2πv T解析:由T =2πR v 可得:R =vT 2π,A 正确;由GMm R 2=m v 2R 可得:M =v 3T 2πG,C 错误;由M =43πR 3·ρ得:ρ=3πGT 2,B 正确;由GMm R 2=mg 得:g =2πv T,D 正确.答案:ABD 9.在2003~2008年短短5年时间内,我国就先后成功发射了三艘载人飞船:“神舟五号”于2003年10月15日9时升空,飞行21小时11分钟,共计14圈后安全返回;“神舟六号”于2005年10月12日9时升空,飞行115小时32分钟,共计77圈后安全返回;“神舟七号”于2008年9月25日21时升空,飞行68小时27分钟,共计45圈后安全返回.三艘载人飞船绕地球运行均可看做匀速圆周运动,则下列判断正确的是 ( ) A .它们绕地球飞行时所受的万有引力一定相等B .可以认为它们绕地球飞行的线速度大小相同C .它们在绕地球飞行的过程中,宇航员处于平衡状态D .飞船中的宇航员可使用弹簧测力计来测量自身所受到的重力解析:通过计算发现三艘载人飞船绕地球运行的周期近似相等,根据开普勒第三定律可知:三艘载人飞船绕地球飞行的半径是相等的.所以它们绕地球飞行的线速度大小相同,但三艘载人飞船的质量不一定相等,因而它们所受的万有引力不一定相等.它们在绕地球飞行的过程中,宇航员不是处于平衡状态,而是处于失重状态,因而宇航员不能使用弹簧测力计来测量自身所受到的重力,故只有B 正确.答案:B10.发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同 图5步圆轨道3.轨道1、2相切于Q 点,轨道2、3相切于P 点(如图5所示).则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是 ( )A .卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B .卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C .卫星在轨道1上经过Q 点时的加速度大于它在轨道2上经过Q 点时的加速度D .卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度解析:卫星在半径为r 的轨道上运行时,速度v =GM r ,可见轨道半径r 越大,运行速度越小,由v =ωr 可得ω= GM r 3,r 越大,ω越小,A 错B 正确;卫星的向心加速度由万有引力产生,在不同的轨道上运动时,由a =GMr 2知,在同一点它们的加速度是相同的,故C 错D 正确.答案:BD11.在半径R =5 000 km 的某星球表面,宇航员做了如下实验,实验装置如图6甲所示.竖直平面内的光滑轨道由轨道AB 和圆弧轨道BC 组成,将质量m =0.2 kg 的小球,从轨道AB 上高H 处的某点静止滑下,用力传感器测出小球经过C 点时对轨道的压力F ,改变H 的大小,可测出相应的F 大小,F 随H 的变化关系如图乙所示.求:图6(1)圆轨道的半径及星球表面的重力加速度.(2)该星球的第一宇宙速度.解析:(1)小球过C 点时满足F +mg =m v C 2r又根据mg (H -2r )=12mv C 2 联立解得F =2mg rH -5mg 由题图可知:H 1=0.5 m 时F 1=0;可解得r =0.2 mH 2=1.0 m 时F 2=5 N ;可解得g =5 m/s 2(2)据m v 2R=mg 可得v =Rg =5×103 m/s. 答案:(1)0.2 m 5 m/s 2 (2)5×103 m/s12.中国首个月球探测计划“嫦娥工程”预计在2017年送机器人上月球,实地采样送回地球,为载人登月及月球基地选址做准备.设想我国宇航员随“嫦娥”号登月飞船绕月球飞行,飞船上备有以下实验仪器:A.计时表一只;B.弹簧测力计一把;C.已知质量为m 的物体一个;D.天平一只(附砝码一盒).在飞船贴近月球表面时可近似看成绕月球做匀速圆周运动,宇航员测量出飞船在靠近月球表面的圆形轨道绕行N 圈所用的时间为t .飞船的登月舱在月球上着陆后,遥控机器人利用所携带的仪器又进行了第二次测量,利用上述两次测量的物理量可以推导出月球的半径和质量.(已知引力常量为G ,忽略月球的自转的影响)(1)说明机器人是如何进行第二次测量的?(2)试推导用上述测量的物理量表示的月球半径和质量的表达式.解析:(1)机器人在月球上用弹簧测力计竖直悬挂物体,静止时读出弹簧测力计的读数F ,即为物体在月球上所受重力的大小.(2)设月球质量为M ,半径为R ,在月球上(忽略月球的自转的影响)可知G MmR 2=mg 月①又mg月=F ②飞船绕月球运行时,因为是靠近月球表面,故近似认为其轨道半径为月球的半径R,由万有引力提供飞船做圆周运动的向心力,可知G MmR2=m4π2T2R ③又T=tN④由①②③④式可知月球的半径R=FT24π2m =Ft24π2N2m.月球的质量M=F3t416π4N4Gm3.答案:(1)见解析(2)R=Ft24π2N2m M=F3t416π4N4Gm3。
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高中物理学习材料(鼎尚**整理制作)第5章《万有引力定律及其应用》单元测试一、选择题(10×4分)1.在越野赛车时,一辆赛车在水平公路上减速转弯,从俯视图可以看到,赛车沿圆周由P 向Q 行驶.下列图中画出了赛车转弯时所受合力的四种方式,其中正确的是( )【解析】将F 向切向和径向分解,切向分力使其减速,径向的分力产生向心加速度,故D 正确. [答案] D2.备受关注的京沪高速铁路预计在2010年投入运营.按照设计,乘高速列车从北京到上海只需4个多小时,由于高速列车的速度快,对轨道、轨基的抗震动和抗冲击力的要求都很高.如图所示,列车转弯可以看成是做匀速圆周运动,若某弯道的半径为R ,列车设计时速为v ,则该弯道处铁轨内外轨的设计倾角θ应为( )A .arctan v2RgB .arcsin v2RgC .arccot v2RgD .arccos v2Rg【解析】设计的倾角θ应使列车过弯道时重力与支持力的合力提供向心力:mgtan θ=m v2R ,解得:θ=arctan v2Rg.[答案] A3.2005年12月11日,有着“送子女神”之称的小行星“婚神”(Juno)冲日,在此后十多天的时间里,国内外天文爱好者凭借双筒望远镜可观测到它的“倩影”.在太阳系中除了八大行星以外,还有成千上万颗肉眼看不见的小天体,沿着椭圆轨道不停地围绕太阳公转.这些小天体就是太阳系中的小行星.冲日是观测小行星难得的机遇.此时,小行星、太阳、地球几乎成一条直线,且和地球位于太阳的同一侧.“婚神”星冲日的虚拟图如图所示,则( )A .2005年12月11日,“婚神”星的线速度大于地球的线速度B .2005年12月11日,“婚神”星的加速度小于地球的加速度C .2006年12月11日,必将发生下一次“婚神”星冲日D .下一次“婚神”星冲日必将在2006年12月11日之后的某天发生【解析】由G Mm r2=m v2r 得v2∝1r ,“婚神”的线速度小于地球的线速度,由a =F m =G Mr2知,“婚神”的加速度小于地球的加速度,地球的公转周期为一年,“婚神”的公转周期大于一年,C 错误,D 正确.[答案] BD 源:高考%资源网 KS%5U] 4.2007年11月5日,嫦娥一号探月卫星沿地月转移轨道到达月球附近,在距月球表面200 km 的P 点进行第一次“刹车制动”后被月球俘获,进入椭圆轨道 Ⅰ 绕月飞行,如图所示.之后,卫星在P 点经过几次“刹车制动”,最终在距月球表面200 km 、周期127 min 的圆形轨道 Ⅲ 上绕月球做匀速圆周运动.若已知月球的半径R 月和引力常量G ,忽略地球对嫦娥一号的引力作用,则由上述条件( )A .可估算月球的质量B .可估算月球表面附近的重力加速度C .可知卫星沿轨道Ⅰ经过P 点的速度小于沿轨道Ⅲ经过P 点的速度D .可知卫星沿轨道Ⅰ经过P 点的加速度大于沿轨道Ⅱ经过P 点的加速度【解析】由G Mm (R 月+h)2=m(R 月+h)4π2T2可得:月球的质量M =4π2(R 月+h)3GT2,选项A 正确.月球表面附近的重力加速度为:g 月=G M R 月2=4π2(R 月+h)3R 月2T2,选项B 正确.卫星沿轨道Ⅰ经过P 点时有:m vPⅠ2R 月+h >G Mm(R 月+h)2沿轨道Ⅲ经过P 点时:m vPⅢ2(R 月+h)=G Mm(R 月+h)2 可见vPⅢ<vPⅠ,选项C 错误.加速度aP =F m =G M(R 月+h)2,与轨迹无关,选项D 错误.[答案] AB5.假设太阳系中天体的密度不变,天体的直径和天体之间的距离都缩小到原来的 12,地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动,则下列物理量变化正确的是( ) A .地球绕太阳公转的向心力变为缩小前的 12B .地球绕太阳公转的向心力变为缩小前的 116C .地球绕太阳公转的周期与缩小前的相同D .地球绕太阳公转的周期变为缩小前的 12【解析】天体的质量M =ρ43πR3,各天体质量变为M′=18M ,变化后的向心力F′=G 164Mm (r2)2=116F ,B 正确.又由G Mm r2=m 4π2T2r ,得T′=T . [答案] BC6.假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200 km 的赤道上空绕地球做匀速圆周运动,地球半径约为6400 km ,地球同步卫星距地面高为36000 km ,宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动,每当两者相距最近时.宇宙飞船就向同步卫星发射信号,然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站,某时刻两者相距最远,从此刻开始,在一昼夜的时间内,接收站共接收到信号的次数为( )A .4次B .6次C .7次D .8次【解析】设宇宙飞船的周期为T 有: T2242=(6400+42006400+36000)3解得:T =3 h设两者由相隔最远至第一次相隔最近的时间为t1,有:(2πT -2πT0)·t1=π解得t1=127h再设两者相邻两次相距最近的时间间隔为t2,有:(2πT -2πT0)·t2=2π解得:t2=247h由n =24-t1t2=6.5(次)知,接收站接收信号的次数为7次.[答案] C7.图示为全球定位系统(GPS).有24颗卫星分布在绕地球的6个轨道上运行,它们距地面的高度都为2万千米.已知地球同步卫星离地面的高度为3.6万千米,地球半径约为6400 km ,则全球定位系统的这些卫星的运行速度约为( )A .3.1 km/sB .3.9 km/sC .7.9 km/sD .11.2 km/s【解析】同步卫星的速度v1=2πT r =3.08 km/s .又由v2∝1r ,得定位系统的卫星的运行速度v2=3.9 km/s .[答案] B8.均匀分布在地球赤道平面上空的三颗同步通信卫星够实现除地球南北极等少数地区外的全球通信.已知地球的半径为R ,地球表面的重力加速度为g ,地球的自转周期为T .下列关于三颗同步卫星中,任意两颗卫星间距离s 的表达式中,正确的是( ) A .3R B .23R C .334π2gR2T2 D .33gR2T24π2【解析】设同步卫星的轨道半径为r ,则由万有引力提供向心力可得:G Mm r2=m 4π2T2r解得:r =3gR2T24π2由题意知,三颗同步卫星对称地分布在半径为r 的圆周上,故s =2rcos 30°=33gR2T24π2,选项D 正确. [答案] D9.发射通信卫星的常用方法是,先用火箭将卫星送入一近地椭圆轨道运行;然后再适时开动星载火箭,将其送上与地球自转同步运行的轨道.则( ) A .变轨后瞬间与变轨前瞬间相比,卫星的机械能增大,动能增大 B .变轨后瞬间与变轨前瞬间相比,卫星的机械能增大,动能减小C .变轨后卫星运行速度一定比变轨前卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度要大D .变轨后卫星运行速度一定比变轨前卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度要小【解析】火箭是在椭圆轨道的远地点加速进入同步运行轨道的,故动能增大,机械能增大,A 正确.设卫星在同步轨道上的速度为v1,在椭圆轨道的近地点的速度为v2,再设椭圆轨道近地点所在的圆形轨道的卫星的速度为v3.由G Mm r2=m v2r ,知v3>v1;又由向心力与万有引力的关系知v2>v3.故v1<v2.选项C 错误,D正确. [答案] AD10.如图所示,在水平方向的匀强电场中,一绝缘细线的一端固定在O 点,另一端系一带正电的小球,小球在重力、电场力、绳子的拉力的作用下在竖直平面内做圆周运动,小球所受的电场力的大小与重力相等.比较a 、b 、c 、d 这四点,小球( )A .在最高点a 处的动能最小B .在最低点c 处的机械能最小C .在水平直径右端b 处的机械能最大D .在水平直径左端d 处的机械能最大【解析】①由题意知,小球受的重力与电场力的合力沿∠bOc 的角平分线方向,故小球在a 、d 两点的动能相等;②小球在运动过程中,电势能与机械能相互转化,总能量守恒,故在d 点处机械能最小,b 点处机械能最大. [答案] C二、非选择题(共60分)11.(7分)图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图.(1)图乙是正确实验取得的数据,其中O 为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为______________m/s .(2)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长L =5 cm ,通过实验,记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为________m/s ;B 点的竖直分速度为________m/s .【解析】(1)方法一 取点(19.6,32.0)分析可得:0.196=12×9.8×t120.32=v0t1 解得:v0=1.6 m/s .方法二 取点(44.1,48.0)分析可得:0.441=12×9.8×t220.48=v0t2 解得:v0=1.6 m/s .(2)由图可知,物体由A→B 和由B→C 所用的时间相等,且有:Δy =gT2 x =v0T 解得:v0=1.5 m/s ,vBy =yAC2T=2 m/s .[答案] (1)1.6 (2分) (2)1.5 (3分) 2 (2分)12.(8分)图甲为测量电动机转动角速度的实验装置,半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上,在电动机的带动下匀速转动.在圆形卡纸的旁边安装一个改装了的电火花计时器.下面是该实验的实验步骤:①使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触; ②启动电动机,使圆形卡纸转动起来;③接通电火花计时器的电源,使它工作起来;④关闭电动机,拆除电火花计时器,研究卡纸上留下的一段痕迹(如图乙所示),写出角速度ω的表达式,代入数据得出ω的测量值.(1)要得到角速度ω的测量值,还缺少一种必要的测量工具,它是________. A .秒表 B .游标卡尺 C .圆规 D .量角器(2)写出ω的表达式,并指出表达式中各个物理量的含义:_____________________________________________________________________________. (3)为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠,在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时,可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动.这样,卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆,而是类似一种螺旋线,如图7-4丙所示.这对测量结果有影响吗?____________(填“有影响”或“没有影响”)理由是:____________________________________________________________________________________________________________________________________.【解析】(1)角速度ω=θt,需量角器测量转过的夹角,故选项D 正确.(2)ω=θ(n -1)t ,θ是n 个点的分布曲线所对应的圆心角,t 是电火花计时器的打点时间间隔(3)没有影响,因为电火花计时器向卡纸中心移动时不影响角度的测量. [答案] (1)D (2分)(2)ω=θ(n -1)t ,θ是n 个点的分布曲线所对应的圆心角,t 是电火花计时器的打点时间间隔 (3分)(3)没有影响 (1分) 电火花计时器向卡纸中心移动时不影响角度的测量 (2分) 13.(10分)火星和地球绕太阳的运动可以近似看做是同一平面内同方向的匀速圆周运动.已知火星公转轨道半径大约是地球公转轨道半径的32.从火星、地球于某一次处于距离最近的位置开始计时,试估算它们再次处于距离最近的位置至少需多少地球年.[计算结果保留两位有效数字,⎝ ⎛⎭⎪⎫3232=1.85]【解析】由G Mm r2=m 4π2T2r 可知,行星环绕太阳运行的周期与行星到太阳的距离的二分之三次方成正比,即T∝r 32所以地球与火星绕太阳运行的周期之比为: T 火T 地=(r 火r 地)32=(32)32=1.85 (3分) 设从上一次火星、地球处于距离最近的位置到再一次处于距离最近的位置,火星公转的圆心角为θ,则地球公转的圆心角必为2π+θ,它们公转的圆心角与它们运行的周期之间应有此关系:θ=2πt T 火,θ+2π=2πt T 地(3分)得:2π+2πt T 火=2πt T 地 (2分) 最后得:t =T 火T 地T 火-T 地=1.850.85T 地≈2.2年 (2分)[答案] 2.214.(11分)若宇航员完成了对火星表面的科学考察任务,乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱,如图所示. 为了安全,返回舱与轨道舱对接时,必须具有相同的速度. 已知:该过程宇航员乘坐的返回舱至少需要获得的总能量为E(可看做是返回舱的初动能),返回舱与人的总质量为m ,火星表面重力加速度为g ,火星半径为R ,轨道舱到火星中心的距离为r ,不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响. 问:(1)返回舱与轨道舱对接时,返回舱与人共具有的动能为多少?(2)返回舱在返回轨道舱的过程中,返回舱与人共需要克服火星引力做多少功? 【解析】(1)在火星表面有:GMR2=g (2分) 设轨道舱的质量为m0,速度大小为v ,则有 : GMm0r2=m0v2r(2分) 返回舱和人应具有的动能Ek =12mv2 (1分)联立解得Ek =mgR22r. (1分)(2)对返回舱在返回过程中,由动能定理知: W =Ek -E (2分)联立解得:火星引力对返回舱做的功W =mgR22r -E (2分)故克服引力做的功为:-W =E -mgR22r . (1分)[答案] (1)mgR22r (2)E -mgR22r15.(11分)中国首个月球探测计划嫦娥工程预计在2017年送机器人上月球,实地采样送回地球,为载人登月及月球基地选址做准备.设想机器人随嫦娥号登月飞船绕月球飞行,飞船上备有以下实验仪器:A .计时表一只;B .弹簧秤一把;C .已知质量为m 的物体一个;D .天平一台(附砝码一盒).在飞船贴近月球表面时可近似看成绕月球做匀速圆周运动,机器人测量出飞船在靠近月球表面的圆形轨道绕行N 圈所用的时间为t .飞船的登月舱在月球上着陆后,遥控机器人利用所携带的仪器又进行了第二次测量,利用上述两次测量的物理量可出推导出月球的半径和质量.(已知引力常量为G),要求:(1)说明机器人是如何进行第二次测量的.(2)试推导用上述测量的物理量表示的月球半径和质量的表达式.【解析】(1)机器人在月球上用弹簧秤竖直悬挂物体,静止时读出弹簧秤的示数F ,即为物体在月球上所受重力的大小. (3分) (2)在月球上忽略月球的自转可知: mg 月=F (1分) G MmR2=mg 月 (1分) 飞船在绕月球运行时,因为是靠近月球表面,故近似认为其轨道半径为月球的半径R ,由万有引力提供物体做圆周运动的向心力可知: G Mm R2=mR 4π2T2,又T =t N (2分) 联立可得:月球的半径R =FT24π2m =Ft24π2N2m(2分) 月球的质量M =F3t416π4GN4m3. (2分)[答案] (1)机器人在月球上用弹簧秤竖直悬挂物体,静止时读出弹簧秤的示数F ,即为物体在月球上所受重力的大小. (2)R =Ft24π2N2m M =F3t416π4GN4m316.(13分)如图所示,一半径为R 的光滑绝缘半球面开口向下,固定在水平面上.整个空间存在磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场.一电荷量为q(q >0)、质量为m 的小球P 在球面上做水平的匀速圆周运动,圆心为O′.球心O 到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ(0<θ<π2).为了使小球能够在该圆周上运动,求磁感应强度B 的最小值及小球P 相应的速率.(已知重力加速度为g)【解析】据题意可知,小球P 在球面上做水平的匀速圆周运动,该圆周的圆心为O′.P 受到向下的重力mg 、球面对它沿OP 方向的支持力FN 和磁场的洛伦兹力f 洛,则: f 洛=qvB (1分)式中v 为小球运动的速率,洛伦兹力f 洛的方向指向O′ 根据牛顿第二定律有: FNcos θ-mg =0 (2分)f 洛-FNsin θ=mv2Rsin θ(2分)可得:v2-qBRsin θm v +gRsin2θcos θ=0 (2分)由于v 是实数,必须满足:Δ=(qBRsin θm )2-4gRsin2θcos θ≥0 (2分)由此得:B≥2mq gRcos θ(1分)可见,为了使小球能够在该圆周上运动,磁感应强度B 的最小值为:Bmin =2m qgRcos θ此时,带电小球做匀速圆周运动的速率为: v =qBminRsin θ2m (2分)解得:v =gRcos θsin θ. (1分) 答案 2m qgRcos θgRcos θsin θ。
高中物理 第5章万有引力定律及其应用单元测试32 鲁科版必修2
高中物理 第5章万有引力定律及其应用单元测试32 鲁科版必修2一、选择题( 在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确. ).1.万有引力定律的发现实现了物理学史上的第一次大统一——“地上物理学”和“天上物理学”的统一.它表明天体运动和地面上物体的运动遵循相同的规律.牛顿在发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道运动假想成圆周运动;另外,还应用到了其它的规律和结论,其中有( ABC ) A .牛顿第二定律 B .牛顿第三定律C .开普勒的研究成果D .卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常数2.对于万有引力定律的表述式221rm m GF =,下面说法中不正确的是( B ) A.公式中G 为引力常量,它是由实验测得的,而不是人为规定的 B.当r 趋近于零时,万有引力趋于无穷大C. m 1与m 2受到的引力总是大小相等的,方向相反,是一对作用力与反作用力D. m 1与m 2受到的引力总是大小相等的,而与m 1、m 2是否相等无关 3.同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星( D )A.可以在地球上任意一点的正上方,且离地心的距离可按需要选择不同的值B.可以在地球上任意一点的正上方但离地心的距离是一定的C.只能在赤道的正上方,但离地心的距离可按需要选择不同的值D.只能在赤道的正上方离地心的距离是一定的4.第一宇宙速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的速度,则有( CD )A.被发射的物体质量越大,第一宇宙速度越大B.被发射的物体质量越小,第一宇宙速度越大C.第一宇宙速度与被发射物体的质量无关D.第一宇宙速度与地球的质量有关5.某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,假如它的轨道半径增加到原来的n 倍后,仍能够绕地球做匀速圆周运动,则( CD )A .根据r v ω=,可知卫星运动的线速度将增大到原来的n 倍B .根据r mv F 2=,可知卫星受到的向心力将减小到原来的n1倍C .根据2r GMm F =,可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的21n倍 D .根据r mv r GMm 22=,可知卫星运动的线速度将减小到原来的n1倍 6.自1957年世界上发射第一颗人造卫星以来,人类的活动范围逐步扩展,现在已经能成功地把探测器送到火星上。
高中物理 第五章 万有引力定律及其应用单元测试 鲁科版必修2
第五章万有引力定律及其应用一、单选题(共12题;共24分)1.在物理学发展的过程中,某位科学家开创了以实验检验猜想和假设的科学方法,并用这种方法研究了落体运动的规律,这位科学家是()A. 焦耳B. 牛顿 C. 库仑 D. 伽利略2.“神舟十号”载人飞船在甘肃酒泉卫星发射中心发射升空,并成功进入预定轨道.飞船人轨后,先后与“天宫一号“进行了一次自动交会对接和一次航天员手控交会对接,它在轨飞行了15天.现若知道该飞船绕地球做匀速圆周运动的周期T、轨道半径R及引力常量G,则由题中已知条件可求得()A. 该飞船的质量B. 该飞船绕地球做圆周运动的向心加速度的大小C. 该飞船绕地球做圆周运动的向心力的大小D. 地球公转的角速度3.某人造地球卫星绕地球运行的椭圆轨道如图所示,E和F是椭圆轨道的两个焦点,卫星在A点的速度比在B点的速度大,则地球位于()A. F点B. O 点C. E点 D. A点4.设行星绕恒星运动轨道为圆形,则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比=K为常数,此常数的大小()A. 只与恒星质量有关B. 与恒星质量和行星质量均有关C. 只与行星质量有关D. 与恒星和行星的速度有关5.下列说法中不正确的是()A. 振源的振动频率越高,则波传播一个波长的距离所用的时间越短B. 1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的C. 调谐是电磁波发射应该经历的过程,调制是电磁波接收应该经历的过程D. 寒冷的冬天,当人们在火炉旁烤火时,人的皮肤正在接受红外线带来的温暖6.用比值法定义物理量是物理学中一种很重要的思想方法,下列物理量的确定不是由比值法定义的是()A. 加速度B. 电场强度C. 电阻D. 磁感应强度7.小行星绕恒星运动,而恒星均匀地向四周辐射能量,根据爱因斯坦相对论,恒星的质量由于辐射能量将缓慢减小,可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动。则经过足够长的时间后,小行星运动的( ).A. 半径变大B. 速率变大 C. 角速度变大 D. 加速度变大8.月球与地球质量之比约为1:80,有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统,他们都围绕地球与月球连线上某点O做匀速圆周运动.据此观点,可知月球与地球绕O点运动线速度大小之比约为()A. 1:6400B. 1:80 C. 80:1 D. 6400:19.2010年10月1日,我国成功发射“嫦娥二号”月球探测器,在探测器靠近月球的过程中(探测器质量不变),月球对它的万有引力()A. 变小B. 变大 C. 不变 D. 无法确定10.据报道,“嫦娥一号”卫星绕月工作轨道为圆形轨道,轨道距月球表面高度为200km,运行周期为127min.若要求出月球的质量,除上述信息外,只需要再知道()A. 引力常量和“嫦娥一号”的质量B. 引力常量和月球对“嫦娥一号”的吸引力C. 引力常量和地球表面的重力加速度D. 引力常量和月球表面的重力加速度11.万有引力常量G=6.67×10﹣11N•m2/kg2是由下述哪位物理学家测定的()A. 卡文迪许B. 牛顿 C. 胡克 D. 开普勒12.下列说法中符合物理史实的是()A. 开普勒发现了万有引力定律B. 伽利略发现了行星的运动规律C. 牛顿首次在实验室里较准确地测出了万有引力常量D. 牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体,得出了万有引力定律二、多选题(共5题;共15分)13.伽利略在研究力与运动的关系时成功地设计了理想斜面实验.下面关于理想实验的叙述中正确的是()A. 理想实验是建立在经验事实基础上的合乎逻辑的科学推断B. 理想实验完全是逻辑思维的结果,不需要经过客观事实的检验C. 理想实验抓住了客观事实的主要因素,忽略了次要因素,从而更深刻地揭示了自然规律D. 理想实验所提出的设想是不合乎实际的,因此得出的结论是脱离实际的、不可靠的14.在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学研究方法,如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法和科学假说法、微元法、建立物理模型法等等.以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是()A. 在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫假设法B. 根据平均速度定义式v= ,当△t非常非常小时,就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义应用了极限思维法C. 在用打点计时器研究自由落体运动时,把重物在空气中的落体运动近似看做自由落体运动,这里采用了控制变量法D. 在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法15.伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律的科学方法,利用这种方法伽利略发现的规律有()A. 力不是维持物体运动的原因 B. 物体之间普遍存在相互吸引力C. 忽略空气阻力,重物与轻物下落得同样快D. 物体间的相互作用力总是大小相等,方向相反16.对于公式F=理解正确的是()A. m1与m2之间的相互作用力,总是大小相等、方向相反,是一对平衡力B. m1与m2之间的相互作用力,总是大小相等、方向相反,是一对作用力与反作用力C. 当r趋近于零时,F趋向无穷大 D. 当r趋近于零时,公式不适用17.如图所示,发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火将卫星送入椭圆轨道2,然后再次点火,将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点,2、3相切于P点,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,下列说法中正确的是()A. 卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率B. 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度三、填空题(共3题;共5分)18.地球半径为R ,卫星A、B均环绕地球做匀速圆周运动,其中卫星A以第一宇宙速度环绕地球运动,卫星B的环绕半径为4R ,则卫星A与卫星B的速度大小之比为________;周期之比为________。
高中物理第5章万有引力定律及其应用章末复习方案与全优评估课件鲁科版必修2
据此观点,可知月球与地球绕O点运动的线速度大小之比约
为
()
A.1∶6 400
B.1∶80
C.80∶1
D.6 400∶1
[解析] 设地球与月球之间的距离为l,地球到O点的
距离为r,月球质量为m,则地球质量为80m,地球绕O点
运动的角速度为ω,由万有引力定律及圆周运动知识有:
对地球:G80ml2 ·m=80mω2r
[例证1] 地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周
运动,所需的向心力为F1,向心加速度为a1,线速度为v1,
角速度为ω1;绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星所需
的向心力为F2,向心加速度为a2,线速度为v2,角速度为ω2;
地球同步卫星所需的向心力为F3,向心加速度为a3,线速度
为v3,角速度为ω3。假设这三个物体的质量相等,
图5-1
B.b、c的向心加速度大小相等,且大于a的向心加速度
C.c加速可追上同一轨道上的b,b减速可等到同一轨道
上的c
D.a由于某种原因,轨道半径缓慢减小,其线速度将
增大
[解析] 因为 b、c 在同一轨道上运行,故其线速度大小、向心 加速度大小均相等。又 b、c 轨道的半径大于 a 轨道的半径,
由 v= GrM,知 vb=vc<va,故 A 错误;由 a=GrM2 ,知 ab= ac<aa,故 B 错误;当 c 加速时,c 受到的万有引力 F<mvrcc2,故 它将偏离原轨道,做离心运动,当 b 减速时,b 受到的万有引 力 F>mvrbb2,它将偏离原轨道,做向心运动。所以无论如何 c 也追不上 b,b 也等不到 c,故 C 错误(对这一选项,不能用 v
章末
第 5 章
复习 方案 与全 优评
高中物理 第五章万有引力定律及其应用17单元测试 鲁科版必修2
第3题高中物理 第五章万有引力定律及其应用17单元测试 鲁科版必修2(内容:匀速圆周运动;满分:100分;考试时间:100分钟)一、选择题(总分48分。
其中1-8题为单选题,每题4分;9-12题为多选题,每题4分,全部选对得4分,选不全得2分,有错选和不选的得0分。
)1.下列说法正确的是( )A.匀速圆周运动是一种线速度不变的运动B.匀速圆周运动是一种匀变速曲线运动C.匀速圆周运动是一种变加速运动D.不能判断 2.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( )A .a 处B .b 处C .c 处D .d 处 3.如图所示,为一皮带传动装置,右轮的半径为r ,a 是它边缘上的一点,左侧是一轮轴,大轮的半径为4r ,小轮的半径为2r ,b 点在小轮上,到小轮中心的距离为r ,c 点和d 点分别位于小轮和大轮的边缘上,若在传动过程中,皮带不打滑,则:则( ) A.a 点与b 点的线速度大小相等; B.a 点与b 点的角速度大小相等; C.a 点与c 点的角速度大小相等; D.a 点与d 点的向心加速度大小相等。
4.如图所示,在固定的圆锥形漏斗的光滑内壁上,有两个质量相等的小物块A 和B,它们分别紧贴漏斗的内 壁.在不同的水平面上做匀速圆周运动,则以下叙述正确的是( ) A.物块A 的线速度大于物块B 的线速度B. 物块A 的角速度大于物块B 的角速度C. 物块A 对漏斗内壁的压力大于物块B 对漏斗内壁的压力D.物块A 的周期小于物块B 的周期 5.如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动,物体相对桶壁静止.则( )A . 物体受到4个力的作用.B . 物体所受向心力是物体所受的重力提供的.C . 物体所受向心力是物体所受的弹力提供的.D .物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的.图B1(第2题)第5题第4题6.在一段半径为R 的圆孤形水平弯道上,已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的μ倍,则汽车拐弯时的安全速度是( )7.如图所示,轻杆的一端有一个小球,另一端有光滑的固定轴O.再给球一初速度,使球和杆一起绕O 轴在竖直面内转动,不计空气阻力,用F 表示球到达最高点时杆对小球的作用力.则F ( )A.一定是拉力 B.一定是推力 C.一定等于0D.可能是拉力,可能是推力,也可能等于08.如图所示,质量为m 的物体从半径为R 的半球形碗边向碗底滑动,滑到最低点时的速度为v ,若物体与碗的动摩擦因数为μ,则物体滑到最低点时受到的摩擦力的大小是( )A .μmgB .)(2R v g m +μ C .)(2R v g m -μ D .Rmv 2μ 9.如图所示,两个半径不同内壁光滑的半圆轨道,固定于地面,一小球先后从与球心在同一水平高度上的A 、B 两点,从静止开始自由滑下,通过最低点时,下述说法正确的是 ( )A .小球对轨道底部的压力相同B .小球对轨道底部的压力不同C .速度大小不同,半径大的速度大D .向心加速度的大小相同10.如图所示,长为L 的悬线固定在O 点,在O 点正下方2L处有一钉子C ,把悬线另一端的小球m 拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放,小球到悬点正下方时悬线碰到钉子,则小球的( )A .线速度突然增大B .角速度突然增大(第10题)第7题 第8题第9题C.向心加速度突然增大D.悬线拉力突然增大11.质量为m的物体置于一个水平转台上,物体距转轴为r,当转速为ω时,物体与转台相对静止,如图.那么,下列说法中正确的是( )A.物体受重力、弹力、摩擦力和向心力作用B.物体所受摩擦力在圆轨道的切线方向,与线速度方向相反C.物体所受摩擦力指向圆心,提供物体运动所需的向心力D.12.如图所示,细绳一端系着质量为M=0.6㎏的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3㎏的物体,M的中心与圆孔距离为0.2m,并知M和水平面的最大静摩擦力为2N,现使此物体绕中心轴转动,角速度为下列哪些值时,能使m处于静止状态( )A.3 rad/sB.5 rad/sC.6 rad/sD.8 rad/s二、填空实验题(10分)13.(4分) 汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时,车对桥的压力为车重的3/4,如果使汽车行驶至桥顶时桥恰无压力,则汽车速度大小为___________ m/s。
高中物理 第5章万有引力定律及其应用单元测试17 鲁科版必修2
高中物理 第5章万有引力定律及其应用单元测试17 鲁科版必修21.关于万有引力定律的适用范围,下列说法中正确的有 ( )A .只适用于天体,不适用于地面的物体B .只适用球形物体,不适用于其他形状的物体C .只适用于质点,不适用于实际物体D .适用于自然界中任何两个有质量的物体之间2.关于万有引力定律和引力常量的发现,下面说法中哪个是正确的( )A .万有引力定律是由开普勒发现的,而引力常量是由伽利略测定的B .万有引力定律是由开普勒发现的,而引力常量是由卡文迪许测定的C .万有引力定律是由牛顿发现的,而引力常量是由胡克测定的D .万有引力定律是由牛顿发现的,而引力常量是由卡文迪许测定的3. 对于万有引力定律的表述式221r m m G F =,下面说法中正确的是( ) A .公式中G 为引力常量,它是由实验测得的,而不是人为规定的B .当r 趋近于零时,万有引力趋于无穷大C .m 1与m 2受到的引力大小总是相等的,方向相反,是一对平衡力D .m 1与m 2受到的引力总是大小相等的,而与m 1、m 2是否相等无关4.苹果落向地球,而不是地球向上运动碰到苹果,发生这个现象的原因是( )A .由于苹果质量小,对地球的引力小,而地球质量大,对苹果引力大造成的B .由于地球对苹果有引力,而苹果对地球没有引力造成的C .苹果与地球间的相互作用力是相等的,由于地球质量极大,不可能产生明显加速度D .以上说法都不对5.地球质量大约是月球质量的81倍,一个飞行器在地球与月球之间,当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时,这飞行器距月球球心的距离与月球球心距地球球心之间的距离之比为 ( )A .1∶9B .9∶1C .1∶10D .10∶16.如图所示,两球的半径远小于R ,而球质量均匀分布,质量分别为1m 、2m ,则两球间的万有引力大小为( )A .2121R m m GB .2221R m m GC .()22121R R m m G +D .()22121R R R m m G ++ 7.若某人到达一个行星上,这个行星的半径只有地球的一半,质量也是地球的一半,则在这个行星上此人所受的引力是地球上引力的( )A .1/4B .1/2C .1倍D .2倍8.假想把一个物体放到地球球心,它所受到的重力大小为 ( )A .与它在地球表面处所受重力相同B .无穷大C .零D .无法判断9.两行星的质量分别为1m 和2m ,绕太阳运行的轨道半径分别是1r 和2r ,若它们只有万有引力作用,那么这两个行星的向心加速度之比 ( )A .1B .1221r m r mC .2122r r D .2112r m r m 10.在地球赤道上,质量1 kg 的物体随同地球自转需要的向心力最接近的数值为:(已知地球半径6400km )( )A .103NB .10NC .10-2ND .10-4 N11. 下列说法正确的是( )A .在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式rmv 2,这个关系式实际上是牛顿第二定律,是可以在实验室中得到验证的B .在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式Tr v π2=,这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式,它是由线速度的定义式得来的 C .在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式k Tr =23,这个关系式是开普勒第三定律,是可以在实验室中得到证明的D .在探究太阳对行星的引力规律时,使用的三个公式,都是可以在实验室中得到证明的12.如果要验证太阳与行星之间引力的规律是否适用于行星与它的卫星,需要观测卫星的( )A .质量B .运动周期C .轨道半径D .半径13.把行星运动近似看作匀速圆周运动以后,开普勒第三定律可写为T 2=kr 3,则可推得( )A .行星受太阳的引力为2rm k F = B .行星受太阳的引力都相同 C .行星受太阳的引力224kr m F π= D .质量越大的行星受太阳的引力一定越大 14.下列关于行星对太阳的引力的说法中正确的是( )A .行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力B .行星对太阳的引力与太阳的质量成正比,与行星的质量无关C .太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力D .行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比,与行星距太阳的距离成反比15.已知地球半径为R ,质量为M ,自转周期为T 。
高中物理 第5章万有引力定律及其应用单元测试29 鲁科版必修2
高中物理第5章万有引力定律及其应用单元测试29 鲁科版必修2一、选择题1.关于万有引力定律的适用范围,下列说法中正确的是A.只适用于天体,不适用于地面物体B.只适用于球形物体,不适用于其他形状的物体C.只适用于地面物体,不适用于天体D.适用于自然界中任意两个物体之间2.不同国家发射的地球同步卫星,相同的是A.周期B.向心力 C.质量D.向心加速度3.关于天体的运动,下列说法正确的是A.金星和木星绕太阳运动的轨道半径三次方与周期平方的比值相同B.围绕地球运动的所有同步卫星质量相同C.我国“神舟七号”的载人返回舱要返回地球就必须在原轨道上加速D.我国成功发射的“嫦娥一号”围绕地球运行时的速度大于11.2km/s4.发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道。
发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方,如图这样选址的优点是,在赤道附近A.地球的引力较大B.地球自转线速度较大C.重力加速度较大D.地球自转角速度较大5.地球半径为R,地面上重力加速度为g,在高空绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,其线速度的大小可能是A .gR 21B .2gRC .gR 2D .2gR6.两个行星A 、B ,在这两个行星表面附近各有一颗卫星,若这两颗卫星运动的周期相等,则下列说法正确的是A .两颗卫星的角速度、线速度一定分别相等B .行星A 、B 表面重力加速度与它们的半径成反比C .行星A 、B 的质量和半径一定分别相等D .行星A 、B 的密度一定相等7.要使两物体间的万有引力减小到原来的41,下列办法不可采用的是: A .使两物体的质量各减少一半,距离不变 B .使其中一个物体的质量减小到原来的41,距离不变 C .使两物体间的距离增为原来的2倍,质量不变 D .使两物体间的距离和质量都减为原来的41 二、填空题8.在下面括号内列举的科学家中,对发现和完善万有引力定律有贡献是 。
(安培、牛顿、焦耳、第谷、卡文迪许、麦克斯韦、开普勒、法拉第)9. 设地球绕太阳做匀速圆周运动,半径为R ,速度为,则太阳的质量可用、R 和引力常量G 表示为__________。
高中物理 第五章万有引力定律及其应用3单元测试 鲁科版必修2
高中物理 第五章万有引力定律及其应用3单元测试 鲁科版必修21.关于开普勒行星运动的公式23TR =k ,以下理解正确的是( )A .k 是一个与行星无关的量B .若地球绕太阳运动轨道的半长轴为R 地,周期为T 地;月球绕地球运转轨道半长轴为R 月,周期为T 月,则2323月月地地T R T R =C .T 表示行星运行的自转周期D .T 表示行星运行的公转周期解析:k 的大小与中心天体质量有关,而与行星的质量无关,所以行星绕太阳运动与月球绕地球运动的k 值是不同的,故选项A 正确,选项B 错误.T 表示的是行星运行的公转周期,故选项C 错误,选项D 正确. 答案:AD2.某个行星的质量是地球质量的一半,半径也是地球半径的一半,那么一个物体在此行星上的重力是地球上重力的( )A .1/4B .1/2C .4倍D .2倍解析:在地球或其他星球的表面,我们认为其重力等于万有引力,故同一物体在这个行星上的重力为mg′=2)2(21R MmG =2mg .故其重力为地球上重力的2倍,故选项D 正确. 答案:D3.要使两物体间万有引力减小到原来的1/4,可行的方法是( )A .把两物体的质量都减为原来的一半B .把距离增加为原来的两倍C .使引力常量G 变为原来的1/4D .使一个物体的质量减半,距离加倍 解析:由公式F=221rm m G知,AB 正确. 答案:AB4.地球质量大约是月球质量的81倍,在登月飞船通过月、地之间的某一位置时,月球和地球对它的引力大小相等,该位置到月球中心和地球中心的距离之比为( )A .1∶9B .1∶27C .1∶3D .3∶1 解析:根据引力公式F=2rMmG ,月球与地球对物体的引力的合力为零,设此时物地间距为r 1,物月间距为r 2,则2221r m M Gr m M G 月地=,所以9112==地月M M r r . 答案:A5.对于质量分别为M 和m 的两物体间的万有引力表达式F=2r MmG,下列说法中正确的是( )A .公式中G 是引力常量,它是由实验得出的,不是人为规定的B .当两个物体间的距离r 趋于零时,万有引力趋于无穷大C .M 和m 所受引力大小总是相等的D .两个物体间的引力总是大小相等、方向相反,是一对平衡力 解析:引力常量G 值最早是由英国物理学家卡文迪许运用构思巧妙的“精密”扭秤实验第一次测定出来的,所以选项A 正确.万有引力表达式是计算质点间的万有引力,当两个物体距离接近时,不能看成质点,因此公式不再适用,故选项B 错误.两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力,它们总是大小相等、方向相反,分别作用在两个物体上,所以选项C 正确,D 错误. 答案:AC6.冥王星离太阳的距离是地球离太阳距离的39.6倍,那么冥王星绕太阳的公转周期是多少?(冥王星和地球绕太阳公转的轨道可以看成是圆形轨道)解析:设冥王星的公转周期为T 1,轨道半径为R 1,地球的公转周期为T 2,轨道半径为R 2,则根据开普勒第三定律有2232312132312221,T R R T R R T T ==,代入数据解得T 1=2.18×106h. 答案:2.18×106h7.世界上第一颗人造地球卫星运行轨道的长轴比第二颗人造地球卫星运行轨道的长轴短8 000 km ,第一颗人造卫星开始绕地球运转周期为96.2 min.求: (1)第一颗人造卫星轨道的长轴;(2)第二颗人造卫星绕地球运转的周期.(已知地球质量为M=5.98×1024kg )解析:若人造地球卫星沿椭圆轨道运行时长轴为a ,由开普勒第三定律,在不同的轨道上运行的人造卫星32a T 都相等,故可以设想有一颗靠近地球表面做匀速圆周运动的卫星,设法求出它的32aT 值,再用它联系第一、第二颗人造地球卫星进行求解.设想有一颗靠近地球表面做匀速圆周运动的人造卫星,质量为m ,则2224T mR r Mm G π=则k=GM RT 2324π=设第一颗人造卫星的周期为T 1,第二颗人造卫星的周期为T 2,则有k=322321)40002()2(+=a T a T代入数据解得a=1.47×107m ,T 2=104.6 min.答案:(1)1.47×107m (2)104.6 min8.飞船沿半径为R 的圆周绕地球运动,如图5-1-4所示,其周期为T.如果飞船要返回地面,可在轨道上某一点A 处,将速率降低到适当数值,从而使飞船沿以地心为焦点的椭圆轨道运行,椭圆和地球表面相切于B 点.设地球半径为R 0,问飞船从A 点返回到地面上的B 点需要多长时间?图5-1-4解析:涉及与椭圆轨道运动周期相关的问题,常用的是利用开普勒第三定律求解.飞船返回时间为椭圆运动周期的一半,而椭圆的半长轴为21(R+R 0),由开普勒第三定律可得3232''R T R T =,所以有t=T R R T 230)1(822'+=. 答案:T RR 230)1(82+ 9.在研究宇宙发展演变的理论中,有一种说法叫“宇宙膨胀说”,认为万有引力常量G 在缓慢地减小.根据这种理论,试分析现在太阳系中地球的公转轨道、周期、速率与很久以前相比的变化情况.解析:地球在公转半径为r 的圆轨道上以速率v 运行过程中,若万有引力常量G 减小,而地球质量m 、太阳质量M 和地球公转半径r 均未变,则太阳对地球的万有引力F=2r MmG必将随之减小,并小于地球所需的向心力rv m 2,于是地球将做离心运动,远离太阳,公转半径r 也将逐渐变大.地球远离太阳的过程中,克服太阳引力做功,引起地球速率减小,地球公转周期T=vrπ2增大. 答案:轨道半径增大,周期增大,速率减小.10.某物体在地面上受到的重力为160 N ,将它放置在卫星中,在卫星以加速度a=g/2随火箭竖直向上加速上升的过程中,用弹簧秤测得物体的重力为90 N 时,求此卫星距离地球表面为多高?(地球半径R=6.4×103 km ,在地球表面g 取10 m/s 2)解析:设此时火箭上升到离地球表面的高度为h ,火箭上的物体受到的拉力为F N ,物体受到的重力为mg′,根据牛顿第二定律有F N -mg′=ma 在h 高处根据万有引力等于重力有mg′=2)(h R MmG+在地球表面有mg=2RMmG由以上各式综合得F N -22)(R h mgR +=ma代入数据解得h=)1(--mgF mgR N =1.92×104 km.答案:1.92×104km11.1970年4月24日我国发射了第一颗人造卫星,其近地点是h 1=439 km 高度,远地点是h 2=2 384 km 高度,则近地点与远地点卫星的运动速率之比v 1∶v 2=____________(已知地球半径R=6.4×103km ,用h 1、h 2、R 表示,不计算).解析:根据开普勒第二定律:地球和卫星的连线在相等时间内扫过的面积相等.卫星近地点和远地点在Δt 内扫过的面积分别为21R 12θ1和21R 22θ2,则21R 12θ1=21R 22θ2,即21R 12ω1Δt=21R 22ω2Δt.又v 1=R 1ω1,v 2=R 2ω2,故v 1R 1=v 2R 2,所以121221h R h R R R v v ++==.答案:12h R h R ++12.宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一个小球.经过时间t ,小球落到星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L .若抛出时的初速增大到原来的2倍,则抛出点与落地点之间的距离为L 3.已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为R ,万有引力常量为G .求该星球的质量M .解析:如图所示,设抛出点的高度为h ,第一次平抛的水平射程为x ,则有x 2+h 2=L 2,由平抛运动规律得知,当初速度增大到2倍时,其水平射程也增大到2倍,可得(2x)2+h 2=(L 3)2,联立得,h=3L .设星球上的重力加速度为g ,由平抛运动的规律得:h=221gt ,再由万有引力和牛顿第二定律得,2RMmG =mg ,再联立解得M=22332Gt LR .答案:M=22332Gt LR。
高中物理 第五章万有引力定律及其应用16单元测试 鲁科版必修2
高中物理 第五章万有引力定律及其应用16单元测试 鲁科版必修21.如图所示,已知行星在A 点的速度比在B 点的速度大,太阳是在A.F 1处B.F 2处C.O 处D.F 1和F 2都有可能2.人造地球卫星在绕地球运行时,它的轨道半径R 与周期T 的关系是A.R 与T 成正比B.R 3与T 2成正比C.R 2与T 3成正比D.R 与T 无关3.地球对1 kg 的物体的引力为9.8 N,那么物体对地球的引力A. 等于零B.等于9.8 NC.大于9.8 ND.小于9.8 N4.牛顿论证地球对地面物体的引力,跟地球对月球的引力是同一性质的力,采用的方法是A.由万有引力定律和有关数据,计算月球绕地球旋转的加速度的数值,跟按运动定律计算出来的结果完全一样B.提出公式后,用卡文迪许扭秤进行验证并测出G 值C.计算公式中的g =GM /R 2刚好等于9.8 m/s 2D.以上说法都不对5.某球状行星具有均匀的密度ρ,当行星自转周期为下列哪个值时,其赤道上的物体将要飞离球面 A.)π(3G ρ B.)/(πG ρC.3πG /4D.4πG /36.地球半径为R ,地面重力加速度为g ,地球自转周期为T,地球同步卫星高度为h ,则此卫星线速度大小为 A.hR g R +2 B. g h R )(+ C.T h R )(π2+ D. Th R 2)(π2+ 7.已知下面的哪组数据,可以计算出地球的质量M 地(已知引力常量G )A.地球表面的重力加速g 和地球的半径RB.月球绕地球运动的周期T 1及月球到地球中心的距离R 1C.地球绕太阳运动的周期T 2及地球到太阳中心的距离R 2D.地球“同步卫星”离地面的高度h8.若已知某行星绕太阳公转的轨道半径为r,公转周期为T,引力常量为G,则由此可求出A.行星的质量B.太阳的质量C.行星的密度D.太阳的密度9.甲乙两颗人造地球卫星,质量相同,它们的轨道是圆,若甲的运动周期比乙大,则A.甲距地面的高度一定比乙大B.甲的速度一定比乙大C.甲的加速度一定比乙小D.甲受的向心力一定比乙大10.我国发射的“亚洲一号”地球同步卫星的质量为1.24 t,在某一确定的轨道上运行,下列说法中正确的是A.它定点在北京正上方的太空,所以我国可以利用它进行电视转播B.它的轨道平面一定与赤道平面重合C.若要发射一颗质量为2.48 t的地球同步卫星,该卫星的轨道半径将比“亚洲一号”卫星轨道半径大D.若要发射一颗质量为2.48 t的地球同步卫星,该卫星的轨道半径将比“亚洲一号”卫星轨道半径小11.物体在地面上的重力为mg,则在高出地面为地球半径R的高处的重力为________.12.海王星的直径是地球直径的4倍,但海王星表面的重力加速度与地球的重力加速度大致相同,据此算出海王星的质量为地球质量的多少倍?答案:1、A,2、B,3、B,4、A,5、A,6、AC,7、ABD,8、B,9、AC,10、B,11、mg/4 ,12、16。
高中物理 第五章万有引力定律及其应用9单元测试 鲁科版必修2
高中物理第五章万有引力定律及其应用9单元测试鲁科版必修2一、不定项选择题1.关于第一宇宙速度,下列说法正确的是()A.它是人造卫星绕地球飞行的最小速度;B.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度;C.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度;D.它是近地圆形轨道上人造地球卫星运行速度。
2. 2008年9月25日21时10分“神舟七号”载人飞船发射升空,进入预定轨道绕地球自西向东作匀速圆周运动,运行轨道距地面343Km.绕行过程中,宇航员进行了一系列科学实验,实现了我国宇宙航行的首次太空行走.在返回过程中,9月28日17时30分返回舱主降落伞打开,17时38分安全着陆.下列说法正确的是()A.飞船做圆周运动的圆心与地心重合B.载人飞船轨道高度小于地球同步卫星的轨道高度C.载人飞船绕地球作匀速圆周运动的速度略大于第一宇宙速度7.9km/sD.在返回舱降落伞打开后至着地前宇航员处于失重状态3.据美国媒体报道,美国和俄罗斯的两颗通信卫星11日在西伯利亚上空相撞。
这是人类有史以来的首次卫星碰撞事件。
碰撞发生的地点位于西伯利亚上空490英里(约790公里),恰好比国际空间站的轨道高270英里(434公里),这是一个非常常用的轨道,是用来远距离探测地球和卫星电话的轨道。
则以下相关说法中,正确的是()A.碰撞后的碎片若受到大气层的阻力作用,轨道半径将变小,则有可能与国际空间站相碰撞。
B.在碰撞轨道上运行的卫星的周期比国际空间站的周期小C.发射一颗到碰撞轨道运行的卫星,则发射速度要大于11.2km/s。
D.在同步轨道上,若后面的卫星一旦加速,将有可能与前面的卫星相碰撞。
4.已知地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍,同步卫星的周期与地球的自转周期相同,根据你知道的常识,可以估算出地球到月球的距离,这个距离最接近()A.地球半径的40倍 B.地球半径的60倍C.地球半径的80倍 D.地球半径的100倍5. 3个人造地球卫星A 、B 、C ,在地球的大气层外沿如图所示的方向做匀速圆周运动,已知m A =m B <m C ,则关于三个卫星的说法中错误的是( )A .线速度大小的关系是a b c v v v >=B . 周期关系是Ta<Tb=TcC . 向心力大小的关系是Fa=Fb<FcD . 轨道半径和周期的关系是232323C C B B A A T R T R T R ==6.某同学这样来推导第一宇宙速度:v =2πR/T=(2×3.14×6.4×106)/(24×3600)m/s=0.465×103m/s ,其结果与正确值相差很远,这是由于他在近似处理中,错误地假设:( )A .卫星的轨道是圆。
高中物理 第5章万有引力定律及其应用单元测试13 鲁科版必修2
第5章 万有引力定律及其应用 单元测试(时间:90分钟,满分:100分)一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.甲、乙两个质点间的万有引力大小为F ,若甲物体的质量不变,乙物体的质量增加到原来的2倍,同时,它们之间的距离减为原来的1/2,则甲、乙两物体间的万有引力大小将变为( )A.FB.F /2C.8FD.4F解析:选C.由万有引力定律可知,甲、乙两质点之间的力,与质量成正比,与距离的平方成反比,故C 对.2. 已知引力常量为G,根据下列所给条件能计算出地球质量的是( ) A.月球绕地球的运行周期T 和月球中心到地球中心间距离R B.人造地球卫星在地面附近运行的速度v 和运行周期T C.地球绕太阳运行的周期T 和地球中心到太阳中心的距离R D.地球半径R 和地球表面重力加速度g解析:选ABD.由万有引力提供向心力,月球绕地球运行时有2224GMm m R R T π=所以地球质量 2324R M GT π=,A 正确;由 22GMm v m r r =可得 2v r M G= 又因为 2vr r Tπω==, 所以可得 32v TM Gπ=,B 正确;根据C 中已知条件求出的是太阳的质量而不是地球的质量,C 错误; 由重力和万有引力相等有 2Mmmg GR =, ∴ 2gR M G=,D 正确.3.第一宇宙速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的速度,则有( ) A.被发射的物体质量越大,第一宇宙速度越大 B.被发射的物体质量越小,第一宇宙速度越大C.第一宇宙速度与被发射物体的质量无关D.第一宇宙速度与地球的质量有关解析:选CD.第一宇宙速度GMvR=与地球质量M有关,与被发射物体质量无关.4. 美国的“大鸟”侦察卫星可以发现地面上边长仅为0.36 m的方形物体,它距离地面高度仅有16 km,理论和实践都表明:卫星离地面越近,它的分辨率就越高,那么分辨率越高的卫星()A.向心加速度一定越大B.角速度一定越小C.周期一定越大D.线速度一定越大解析:选AD.由万有引力提供向心力有222224GMm vm m r m r mar r Tπω====,可得2nGMar= ,r越小,a n越大,A正确;GMvr=,r越小,v越大,D正确;3GMrω=,r越小,ω越大,B错误;234rTGMπ=,r越小,T越小,C错误.5. 如图6-4图6-4所示,“嫦娥一号”卫星在椭圆轨道Ⅰ的近地点P处(距地面600 km),将发动机短时点火,实施变轨,变轨后卫星进入远地点高度约为37万km的椭圆轨道Ⅱ,直接奔向月球,则卫星在近地点变轨后的运行速度( )A.小于7.9 km/sB.大于7.9 km/s,小于11.2 km/sC.大于11.2 km/sD.大于11.2 km/s,小于16.7 km/s解析:选B.“嫦娥一号”变轨后仍沿以地心为一个焦点的椭圆轨道运动,则其在近地点的速度必小于第二宇宙速度,而如果等于第一宇宙速度时将沿地球表面的圆形轨道运动,B 正确.6.两颗人造地球卫星,质量之比m 1∶m 2=1∶2,轨道半径之比R 1∶R 2=3∶1,下面有关数据之比正确的是( )A.周期之比T 1∶T 2=3∶1B.线速度之比v 1∶v 2=3∶1C.向心力之比为F 1∶F 2=1∶9D.向心加速度之比a 1∶a 2=1∶9解析:选D.根据开普勒第三定律判断A 错.由万有引力定律判断B 、C 错,D 对. 7.一宇宙飞船绕地心做半径为r 的匀速圆周运动,飞船舱内有一质量为m 的人站在可称体重的台秤上.用R 表示地球的半径,g 表示地球表面处的重力加速度,g ′表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度,F N 表示人对台秤的压力,这些说法中,正确的是( )A.g ′=0B.22R g g r'=C.F N =0D.N R F mg r= 解析:选BC.处在地球表面处的物体所受重力近似等于万有引力,所以有 2Mmmg GR =,即G M =gR 2,处在半径为r 的轨道上的物体所受重力和万有引力相等,所以有2Mmmg Gr '=,即GM =g ′r 2,所以有g ′r 2=gR 2,即 22gR g r'=,B 对,A 错;当宇宙飞船绕地心做半径为r 的匀速圆周运动时,万有引力提供向心力,物体处于完全失重状态,所以对台秤的压力为零,C 对,D 错.8. 低轨道人造地球卫星在运行过程中由于受到稀薄大气的阻力作用,轨道半径会逐渐变小,在此过程中,对于以下有关各物理量变化情况的叙述中正确的是( ) A.卫星的线速度将逐渐增大 B.卫星的环绕周期将逐渐增大 C.卫星的角速度将逐渐增大 D.卫星的向心加速度将逐渐增大解析:选ACD.当卫星的轨道逐渐减小时,由 v =A正确;由开普勒第三定律知 32r k T =,B 错;由 ω=知,卫星的角速度将逐渐增大,C 正确;再由 2N GMa r =知,卫星的向心加速度将逐渐增大,D 正确.9.我国于1986年2月1日成功发射了一颗实验地球同步卫星,于1999年11月20日又成功地发射了“神舟”号实验飞船,飞船在太空中飞行了21 h,环绕地球运转了14圈,又顺利地返回地面,那么此卫星与飞船两者相比较()A.卫星运转周期比飞船大B.卫星运转速率比飞船大C.卫星运转加速度比飞船大D.卫星离地高度比飞船大解析:选AD.同步卫星的周期为24 h,飞船的周期小得多,说明半径也小,线速度大,故A对、B错.卫星的高度大,加速度小,C错、D对.10. 据报道“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形工作轨道距月球表面分别约为200 km和100 km,运行速率分别为v1和v2.那么,v1和v2的比值为(月球半径取1700 km)()A.19181819解析:选C.由22()Mm vG mR h R h=++知:v=,故12vv==,C正确.11.火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目.假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行的周期为T1,神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运行周期为T2,火星质量与地球质量之比为p,火星半径与地球半径之比为q,则T1与T2之比为()解析:选D.设地球的质量为m,地球的半径为r,则火星的质量为pm,火星的半径为qr,根据万有引力提供向心力得2224GMmmrr Tπ=,故有T=∝,,,则12TT==,故D选项正确.12.宇宙飞船要与环绕地球运转的轨道空间站对接,飞船为了追上轨道空间站,可采取的措施是()A.只能从较低轨道上加速B.只能从较高轨道上加速C.只能从与空间站同一高度轨道上加速D.无论在什么轨道上,只要加速就行解析:选A.飞船的速度由轨道半径决定,所以要求空间站对接只能从低轨道加速,使飞船离心做椭圆轨道运动,从而与较高轨道上的空间站对接.二、填空题(本题共2小题,每小题6分,共12分.把答案填在题中指定位置)13.月亮绕地球转动的周期为T,轨道半径为r,则由此可得地球质量表达式为_________,若地球半径为R,则其密度表达式为_________.解析:地球对月球的引力提供月球做圆周运动的向心力222()Mm Gmr r Tπ=得2324r M GT π=,3233343M M r V GT R R πρπ===. 答案:23322343r r M GT GT Rππρ== 14.某星球的质量约为地球的9倍,半径约为地球的一半,若从地球上高h 处平抛一物体,物体射程为60 m ,则在该星球上,从同样的高度,以同样的初速度平抛同一物体,则星球表面的重力加速度为 _______m/s 2,在星球表面,物体的水平射程为______m.(地球表面重力加速度为10 m/s 2)解析:星球表面重力加速度 2GMg R =,设地球表面重力加速度为g 0.则2202009236MR g g M R ==⨯=,所以g=36g 0=360 m/s 2;平抛运动水平射程0x v t v ==,所以16xx ==,所以x=10 m. 答案:360 10三、计算题(本题共4小题,共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)15.(8分)用火箭把宇航员送到月球上,如果他已知月球的半径,那么他用一个弹簧测力计和一个已知质量的砝码,能否测出月球的质量?应该怎样测定?解析:将砝码挂在弹簧测力计上,读出弹簧测力计的示数F ,由F=mg 月,得F g m=月① 在月球上,砝码的重量应等于月球的引力2Mmmg G R =月,则2R Gg M =月 ②将①代入②,解得22FR M=gR F m G Gm=.答案:见解析 16.(10分)(2010年山西太原模拟)据报道,美国航空航天局2008年10月发射“月球勘测轨道器(LRO )”,LRO 每天在100 km 的高度穿越月球两极上空12次,已知月球的半径为1.74×106m.现假设从LRO 上无初速释放一物体,物体将做什么运动?若让该物体做自由落体运动,需经多长时间落到月球表面?解析:物体从LRO 上无初速释放,由于惯性,相对于月球必定和LRO 具有相同的速度,对于LRO:22()GMm v m R h R h=++即GM=v 2(R+h ) 被释放的物体所受月球的引力2222()()()GMm v R h m v m R h R h R h''+'==+++ 说明物体所受引力刚好提供向心力,因此物体绕月球做匀速圆周运动.由于LRO 绕月球做匀速圆周运动,月球的万有引力充当向心力有2224()()GMm m R h R h T π+=+, 则222247110().R h M kg GTπ+=≈⨯ 再由2GMmmg R=可得 月球表面的重力加速度 22156./GMg m s R=≈根据212h gt =得.358t s =≈ 答案:物体绕月球做匀速圆周运动358 s17.(10分)2007年10月24日,“嫦娥一号”探月卫星发射成功,实现了中华民族千年的奔月梦想.2007年11月5日,“嫦娥一号”探月卫星变轨成功,开始绕月做匀速圆周运动.已知探月卫星距月球表面的高度为h,绕月球做匀速圆周运动的周期为T,月球的半径为R,引力常量为G,忽略其他天体对探月卫星的引力作用,试求: (1)探月卫星的线速度的大小; (2)月球的平均密度;(3)月球第一宇宙速度的大小. 解析:(1)探月卫星的线速度大小为22()r R h v T Tππ+==.(2)探月卫星绕月球运动时,万有引力提供向心力,则:222()()()Mm Gm R h R h Tπ=++, 月球的质量 2324()R h M GTπ+=. 所以月球的平均密度23322334343()()R h M R h GT V GT R R ππρπ++===. (3)月球的第一宇宙速度,即物体在月球表面绕月球运行时的线速度满足202v Mm G m R R''=,02()GM R h R hv R T Rπ++==. 答案:见解析18.(12分) 人们认为某些白矮星(密度较大的恒星)每秒大约自转一周(引力常量G =667×10-11 N ·m 2/kg 2,地球半径R 约为6.4×103km ).(1)为使其表面上的物体能够被吸引住而不致由于快速转动被“甩”掉,它的密度至少为多少?(2)假设某白矮星密度约为此值,且其半径等于地球半径,则它的第一宇宙速度为多少? 解析:(1)假设赤道上的物体刚好不被“甩”掉,则白矮星对物体的万有引力恰好提供物体随白矮星转动的向心力,设白矮星质量为M ,半径为r ,赤道上物体的质量为 m ,则有2224Mm G m r r T π=,白矮星的质量为2324r M GT π=,白矮星的密度为2322231131124343331414110667101././.r M GT VGT r kg m kg m ππρπ-===⨯==⨯⨯⨯. (2)由 22Mm v G m r r=得白矮星的第一宇宙速度为:740210/ ./vsm s=====⨯. 答案:(1)1.41×1011 kg/m3(2)4.02×107 m/s。
鲁科版高中物理必修二高一单元测试第五章万有引力定律及其应用12.docx
高中物理学习材料唐玲收集整理第5章《万有引力定律及其应用》单元自测1.两行星运行轨迹的半长轴之比为4∶9 ,其运行周期之比为 ( ) (A )4∶9(B )2∶3(C )8∶27(D )6∶32.若把地球视为密度均匀的球体,从地面挖一小口井直通地心,将一个小球从井口自由释放,不计其他阻力,下列关于小球的运动的说法中,正确的是 ( ) (A )小球做匀加速下落 (B )小球做加速运动,但加速度减小 (C )小球先加速下落,后减速下落 (D )小球的加速度和速度都增大 3.两个质量均匀的球体,相距r ,它们之间的万有引力为108-N ,若它们的质量、距离都增加为原来的两倍,则它们之间的万有引力为( ) (A )4×108-N (B )108-N (C )2×108-N (D )8×108-N 4.假设火星和地球都是球体,火星的质量M 火和地球的质量M 地之比为M 火/M地= P ,火星的半径R 火和地球半径R地之比为R 火/R地=q ,那么火星表面处的重力加速度g 火和地球表面处的重力加速度g 地之比g 火/ g地等于( ) (A )2q p (B )2pq (C )q p (D )pq5.如果在某一行星上以速度V 。
竖直上抛一小球,测出这小球能上升的最大高度h ,则由此可计算出 ( )(A )这行星的质量和密度 (B )这行星的自转周期 (C )这行星上的第一宇宙速度 (D )绕这行星的卫星的最大加速度6.设想人类开发月球,不断把月球上的矿藏搬运到地球上,假定经过长时间的开采后,地球仍可看作是均匀的球体,月球仍沿开采前的圆轨道运动,则与开采前相比( )(A )地球与月球间的万有引力将变大(B )地球与月球间的万有引力将变大 (C )月球绕地球运动的周期将变长(D )月球绕地球运动的周期将变短 7.组成星球的物质是靠引力吸引在一起的,这样的星球有一个最大的自转速率.如果超过了该速率,星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动.由此能得到半径为R 、密度为ρ、质量为M 且均匀分布的星球的最小自转周期T .下列表达式中正确的是( )A.T =2πGM R /B.T =2πGM R /33C.T =ρπG /D.T =ρπG /38.7.1998年8月20日,中国太原卫星发射中心为美国“铱”星公司成功发射了两颗“铱”星系统的补网星.1998年9月23日,“铱”卫星通讯系统正式投入商业运行,标志着一场通讯技术革命开始了.原计划的“铱”卫星通讯系统是在距地球表面780 km 的太空轨道上建立一个由77颗小卫星组成的星座.这些小卫星均匀分布在覆盖全球的7条轨道上,每条轨道上有11颗卫星,由于这一方案的卫星排布像化学元素“铱”原子的核外77个电子围绕原子核运动一样,所以称为“铱”星系统.后来改为由66颗卫星,分布在6条轨道上,每条轨道上11颗卫星组成,仍称它为“铱”星系统.“铱”星系统的66颗卫星,其运行轨道的共同特点是( )A.以地轴为中心的圆形轨道B.以地心为中心的圆形轨道C.轨道平面必须处于赤道平面内D.铱星运行轨道远高于同步卫星轨道9.上题所述的“铱”星系统的卫星运行速度约为( )A.7.9 km/sB.7.5 km/sC.3.07 km/sD.11.2 km/s10.宇航员乘航天飞机来到某天体,用弹簧秤称出质量为1.0kg 的物体重6.0N ,又取样测定天体的密度与地球密度相近,求天体的质量(g 地取10m /s 2,地球质量约为6×1024kg )11.已知太阳光从太阳射到地球需时间5×102s ,地球公转轨道可近似看成圆轨道,地球半径约为6.4×106m ,试估算太阳质量M 与地球质量 m 之比。
高中物理 第五章万有引力定律及其应用13单元测试 鲁科版必修2
高中物理第五章万有引力定律及其应用13单元测试鲁科版必修2一、选择题:1.利用下列哪组数据,可以计算出地球质量()A.已知地球半径和地面重力加速度B.已知卫星绕地球作匀速圆周运动的轨道半径和周期C.已知月球绕地球作匀速圆周运动的周期和月球质量D.已知同步卫星离地面高度和地球自转周期2.“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中,发现A、B两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星,并测得两颗卫星的周期相等,以下判断错误的是()A.天体A、B表面的重力加速度与它们的半径成正比B.两颗卫星的线速度一定相等C.天体A、B的质量可能相等D.天体A、B的密度一定相等3.已知某天体的第一宇宙速度为8 km/s,则高度为该天体半径的宇宙飞船的运行速度为()A.22km/s B.4 km/sC.42 km/s D.8 km/s4.探测器探测到土星外层上有一个环.为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群,可以测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系来确定()A.若v∝R,则该环是土星的一部分B.若v2∝R,则该环是土星的卫星群C.若v∝1/R,则该环是土星的一部分D.若v2∝1/R,则该环是土星的卫星群5.2002年12月30日凌晨,我国的“神舟”四号飞船在酒泉载人航天发射场发射升空,按预定计划在太空飞行了6天零18个小时,环绕地球108圈后,在内蒙古中部地区准确着陆,圆满完成了空间科学和技术试验任务,为最终实现载人飞行奠定了坚实基础.若地球的质量、半径和引力常量G均已知,根据以上数据可估算出“神舟”四号飞船的()A.离地高度B.环绕速度C.发射速度D.所受的向心力6.航天技术的不断发展,为人类探索宇宙创造了条件.1998年1月发射的“月球勘探者号”空间探测器,运用最新科技手段对月球进行近距离勘探,在月球重力分布、磁场分布及元素测定等方面取得最新成果.探测器在一些环形山中央发现了质量密集区,当飞越这些重力异常区域时()A.探测器受到的月球对它的万有引力将变大B.探测器运行的轨道半径将变大C.探测器飞行的速率将变大D.探测器飞行的速率将变小二、计算题:7.宇航员站在某一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一小球。
鲁科版高中物理必修二高一单元测试第五章万有引力定律及其应用15.docx
高中物理学习材料唐玲收集整理第5章万有引力定律及其应用测试题一、选择题1、宇宙飞船要与环绕地球运转的轨道空间站对接,飞船为了追上轨道空间站 ( B )A .只能从较高轨道上加速B .只能从较低轨道上加速C .只能从与空间站同一轨道上加速D .无论在什么轨道,只要加速即可 2、已知引力常数G 与下列哪些数据,可以计算出地球密度: ( CD )A .地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离B .月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径C .人造地球卫星在地面附近绕行运行周期D .若不考虑地球自转,已知地球半径和重力加速度3、同步卫星相对地面静止,尤如悬在高空中,下列说法中正确的是: ( BCD )A .同步卫星可能处于不同的轨道上B .同步卫星的速率是唯一的C .同步卫星加速度大小是唯一的D .各国的同步卫星都在同一圆周上运行 4、2003年8月29日,火星、地球和太阳处于三点一线,上演“火星冲日”的天象奇观.这是6万年来火星距地球最近的一次,与地球之间的距离只有5576万公里,为人类研究火星提供了最佳时机.图示为美国宇航局最新公布的“火星大冲”的虚拟图.则有 (BD )A .2003年8月29日,火星的线速度大于地球的线速度B .2003年8月29日,火星的线速度小于地球的线速度C .2004年8月29日,火星又回到了该位置D .2004年8月29日,火星还没有回到该位置 5、两个靠近的天体称为双星,它们以两者连线上某点O 为圆心做匀速圆周运动,其质量分别为m 1、m 2,如图3所示,以下说法不正确...的是( B )A .它们的角速度相同B .线速度与质量成正比C .向心力与质量的乘积成正比D .轨道半径与质量成反比 6、如图4所示,a 和b 是某天体M 的两个卫星,它们绕天体公转的周期为T a 和T b ,某一时刻两卫星呈如图所示位置,且公转方向相同,则下列说法中正确的是( AB )春分点 双女座 宝瓶座火星 地球 太阳 O m 1 m 2 图3A .经a b b aT T T T -后,两卫星相距最近 B .经2()a b b a T T T T -后,两卫星相距最远C .经2a b T T +后,两卫星相距最近 D .经2a b T T +后,两卫星相距最远7、地球可近似看成球形,由于地球表面上物体都随地球自转,所以有: ( A )A .物体在赤道处受的地球引力等于两极处,而重力小于两极处B .赤道处的角速度比南纬300大C .地球上物体的向心加速度都指向地心,且赤道上物体的向心加速度比两极处大D .地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力8、已知甲、乙两行星的半径之比为a ,它们各自的第一宇宙速度之比为b ,则下列结论正确的是 (ABC )A .甲、乙两行星的质量之比为b 2a ∶1B .甲、乙两行星表面的重力加速度之比为b 2∶aC .甲、乙两行星的各自的卫星的最小周期之比为a ∶bD .甲、乙两行星的各自的卫星的最小角速度之比为a ∶b 二、填空题9、质量为60kg 的宇航员,他在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上绕地球运行时,他所受地球的吸引力是____150____N ,这时他对卫星中的座椅的压力是____0______(地面重力加速度g 0=10m/s 2)。
金版新学案2016-2017学年(鲁科版)高中物理2检测第5章 万有引力定律及其应用5.1含答案
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)1.行星之所以绕太阳运行,是因为( )A.行星运动时的惯性作用B.太阳是宇宙的控制中心,所有星体都绕太阳旋转C.太阳对行星有约束运动的引力作用D.行星对太阳有排斥力作用,所以不会落向太阳解析:行星绕太阳做曲线运动,轨迹向太阳方向弯曲,是因为太阳对行星有引力作用,C对.行星之所以没有落向太阳,是因为引力提供了向心力,并非是对太阳有排斥力,D错.惯性应使行星沿直线运动,A错.太阳不是宇宙中心.并非所有星体都绕太阳运动,B错.答案:C2.一名宇航员来到一个星球上,如果该星球的质量是地球质量的一半,它的直径也是地球直径的一半,那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是它在地球上所受万有引力的()A.0。
25倍B.0。
5倍C.2.0倍D.4.0倍解析:F引=错误!=错误!=2错误!=2F引.3.火星的半径是地球半径的一半,火星的质量约是地球质量的错误!,那么地球表面50 kg的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的( )A.2。
25倍B。
错误!C.4倍D.8倍解析:分别列出物体在两星球表面受力的表达式,用比例法求解.设火星与地球的半径、质量分别为R火、R地、M火M地,则两星球对同一物体的吸引力分别为F火=错误!,F地=错误!错误!=错误!=错误!=2.25.答案:A4.一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行,要测定该行星的密度,仅仅需要( )A.测定飞船的运行周期B.测定飞船的环绕半径C.测定行星的体积D.测定飞船的运动速度解析:取飞船为研究对象,由G错误!=mR错误!及M=ρ,解得ρ=错误!,故A项对.错误!πR35.据报道,最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星,其质量约为地球质量的6.4倍,一个在地球表面重量为600 N 的人在这个行星表面的重量将变为960 N .由此可推知,该行星的半径与地球半径之比约为( )A .0.5B .2C .3。
高中物理 第5章 万有引力定律及其应用 41单元测试 鲁科版必修2
高中物理 第5章 万有引力定律及其应用 41单元测试 鲁科版必修21.下列说法正确的是( )A .行星绕太阳运行的椭圆轨道可以近似地看做圆形轨道,其向心力来源于太阳对行星的引力B .太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力,所以行星绕太阳运转而不是太阳绕行星运转C .万有引力定律适用于天体,不适用于地面上的物体D .行星与卫星之间的引力、地面上的物体所受的重力和太阳对行星的引力,性质相同 答案:AD2.经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间.已知“神舟星”平均每天绕太阳运行174万公里,“杨利伟星”平均每天绕太阳运行145万公里.假设两行星均绕太阳做匀速圆周运动,则两星相比较( ) A .“神舟星”的轨道半径大 B .“神舟星”的加速度大 C .“神舟星”的公转周期大 D .“神舟星”的角速度大 答案:BD3.土星外层有一个环,为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群,可以根据环中各层的线速度与该层到土星中心的距离R 之间的关系来判断( ) A .若υ∝R ,则该层是土星的一部分 B .若υ∝R ,则该层是土星的卫星群 C .若υ∝1R,则该层是土星的一部分D .若υ2∝1R,则该层是土星的卫星群答案:AD4.一飞船在某行星表面附近沿圆形轨道绕该行星飞行,假设行星是质量分布均匀的球体.要确定该行星的密度,只需要测量( ) A .飞船的轨道半径 B .飞船的运行速度 C .飞船的运行周期D .行星的质量 解析:因为F 向 = m (2πT )2r = G Mmr2其中M = 43πr 3·ρ可得:ρ = 3πGT 2.答案:C5.某同学在学习中记录了一些与地球、月球有关的数据资料,如表所示.利用这些数据来计A .ct 2B .υt2π - R - rC .υ2g ′ - R – r D .3g 0R 2T 24π2 - R - r 解析:由光的传播特点知,s = ct2,A 正确;月球绕地球旋转的线速度υ与激光传播的时间无关,B 错误;月球表面处的重力加速度g ′ = GM 月r 2,与其绕地旋转的线速度无关,C 错误;由G Mm (S +R +r )2 = m 4π2T 2(S +R +r ),GM = g 0R 2,可得s = 3g 0R 2T 24π2 - R - r ,D 正确.答案:AD6.常用的通讯卫星是地球同步卫星,它定位于地球赤道正上方.已知某同步卫星离地面的高度为h ,地球自转的角速度为ω,地球半径为R ,地球表面附近的重力加速度为g ,该同步卫星运动的加速度的大小为( )A.0 B .g C .ω2h D .ω2(R +h )解析:同步卫星的加速度等于其做圆周运动的向心加速度,故g ′ = G M(R +h )2 =υ2R +h= ω2(R +h ).答案:D7.在太阳系之外发现了一颗新行星,命名为“格利斯581c ”.该行星的质量是地球的5倍,直径是地球的1.5倍.设想在该行星表面附近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为E k1,在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的相同质量的人造卫星的动能为E k2,则E k1E k2为( ) A.0.13B.0.3C.3.33D.7.5解析:对于在星球表面附近做圆周运动的卫星,有:G Mm R 2 = m υ2R ,即动能E k = 12m υ2 = GMm 2R故E k1E k2 = M 1M 2×R 2R 1 = 103. 答案:C8.我国和欧盟合作的建国以来最大的国际科技合作计划——伽利略计划将进入全面实施阶段,正式启动伽利略卫星导航定位系统计划.据悉,伽利略卫星定位系统将由30颗轨道卫星组成,卫星的轨道高度为2.4×104km ,分布在三个轨道上,每个轨道上部署9颗工作卫星和1颗在轨备用卫星,当某颗工作卫星出现故障时可及时顶替工作.若某颗替补卫星处于略低于工作卫星的轨道上,则这颗卫星的周期和速度与工作卫星相比较,以下说法中正确的是( )A .替补卫星的周期大于工作卫星的周期,速度大于工作卫星的速度B .替补卫星的周期小于工作卫星的周期,速度大于工作卫星的速度C .替补卫星的周期大于工作卫星的周期,速度小于工作卫星的速度D .替补卫星的周期小于工作卫星的周期,速度小于工作卫星的速度解析:由G Mm T 2 = m υ2r = m 4π2T 2r 可知,与工作卫星相比,替补卫星的周期略小,速度略大.答案:B9.用m 表示地球通讯卫星(同步卫星)的质量,h 表示它离地面的高度,R 表示地球的半径,g 表示地球表面的重力加速度,ω表示地球的自转角速度,则通讯卫星所受万有引力的大小是( )A.0 B .mR 2g(R +h )2C .mω2(R +h )D .m (R +h )2gR 2解析:①由万有引力定律F = G Mm(R +h )2又因为g = Gm R 2可得:F = mR 2g(R +h )2②由万有引力等于向心力,有:F = mω2(R +h ). 答案:BC 10.一颗在赤道上空飞行的人造地球卫星的轨道离地面的高度为2R (R 为地球半径),已知地球表面重力加速度为g ,则该卫星的运行周期是多大?若卫星的运动方向与地球自转方向相同,地球自转角速度为ω0,某一时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方,则至少经过多长时间它再次通过该建筑物的正上方?解析:设地球的质量为M ,人造卫星的质量为m ,引力提供向心力,有:G Mm r 2 = mr (2πT)2 其中r = h +R = 3R 又G Mm R2 = mg 联立解得:T = 6π3Rg设经过时间t ,卫星再次通过该建筑物正上方,则有:ω0t +2π =2πT·t解得:t =6πg3R- 3ω0.答案:6π3R g6πg3R- 3ω011.文学联合会(IAU )上定义了行星的新标准,冥王星被排除在行星之外而降为“矮行星”.另外,根据新标准,从理论上可分析出:如果地球和月亮还能继续存在几十亿年,月亮有可能成为行星.由于两者之间潮汐力的作用,月亮与地球的距离每年增加约3.75cm ,地球和月亮的共同质心(地球和月亮作为独立双星系统相互环绕的中心)转移到地球之外,到那时月亮就可能成为行星了.已知地球质量M = 5.97×1024kg ,地球半径R = 6.37×106m ,月球的质量m = 7.36×1022kg ,月地中心距离L = 3.84×108m ,按上述理论估算月亮还需经多少年才可能成为行星?(结果保留两位有效数字)解析:设当月地距离为L ′时,月地的共同质心距地球中心距离r 1 = 6.37×106m ,即恰好移到地球之外,由向心力公式及万有引力定律得:G Mm L ′2 = M ω21r 1 GMm L ′2 = m ω22(L ′ - r 1) 对于双星系统有:ω1 = ω2解得:L ′ = 5.23×108m由题意知到那时还需经过的时间为: t = 5.23×108- 3.84×1083.75×10-2年 = 3.7×109年. 答案:3.7×109年12.一飞船在某星球表面附近,受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为υ1,飞船在离该星球表面高度为h 处,受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为υ2,已知引力常量为G .(1)求该星球的质量.(2)若设该星球的质量为M ,一个质量为m 的物体在离该星球球心r 远处具有的引力势能为E p = -GMmr,则一颗质量为m 的卫星由r 1轨道变为r 2(r 1 < r 2)轨道,对卫星至少做多少功?(卫星在r 1、r 2轨道上做匀速圆周运动,结果请用M 、m 、r 1、r 2、G 表示) 解析:(1)设星球的半径为R ,质量为M ,由万有引力定律及向心力分公式得:G Mm R 2 = m υ21R G Mm (R +h )2 = m υ22R +h联立解得:M = hυ21υ22G (υ21 - υ22).(2)卫星在轨道上的机械能E = E k +E p = - G Mm2r故有W = E 2 - E 1 = 12GMm (r 2 - r 1r 1r 2).答案:(1)hυ21υ22G (υ21 - υ22) (2)12GMm (r 2 - r 1r 1r 2)。
高中物理 第5章 万有引力定律及其应用 第2节 万有引力定律的应用自我小测(含解析)鲁科版必修2(2
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万有引力定律的应用2我夯基我达标1.关于第一宇宙速度,下列说法中正确的是()A.它是人造卫星绕地球飞行的最小速度B。
它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最小速度C。
它是人造卫星绕地球飞行的最大速度D。
它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度2.在环绕轨道飞行的“神舟"五号飞船轨道舱内空间是微重力环境,正确的理解是()A。
飞船内物体所受的重力远比在地面小,可以忽略B.飞船内物体所受的重力与在地面上相比不会是数量级上的差别C。
飞船内物体也在绕地球做匀速圆周运动,地球对物体的万有引力恰好提供它所需要的向心力D。
飞船内物体能漂浮在舱中,好像重力消失了似的3.某行星质量是地球质量的m倍,半径是地球半径的n倍,那么该行星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的()A.mn倍 B。
m/n倍 C。
n/m倍 D.m/n2倍4.航天飞机在进入绕地球做匀速圆周运动的轨道后,若有一宇航员走出机舱外,他将()A.向着地球方向落向地球B。
做平抛运动C。
由于惯性做匀速直线运动D.绕地球做匀速圆周运动,像一颗人造卫星5。
人造地球卫星由于空气阻力的作用,轨道半径不断地缓慢减小。
下列说法中正确的是( ) A.卫星的运行速率不断减小 B.卫星的运行速率不断增大C。
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第5章万有引力定律及其应用一、选择题1.我国四川汶川地区发生的里氏8.0级大地震,给四川人民造成了巨大的损失,同时由于道路损毁,通信中断,给救援工作带来了极大的困难,我国的“北斗一号”在抗震救灾工作中时刻发挥了定位通信等巨大作用,关于我国的“北斗一号”导航定位卫星,下列说法正确的是( ) A.定位于四川汶川震区正上方固定高度处B.定位于赤道正上方固定高度处,是地球同步卫星C.是极地轨道卫星,每天可多次经过震区上空D.也能给美国提供卫星导航服务解析: 我国的“北斗一号”导航定位卫星属于地球同步卫星,不可能定位于四川正上方,并且只能给我国及周边地区提供服务,没有能力给美国提供服务,故选项B正确,A、C、D均错误.答案: B2.探测器绕月球做匀速圆周运动,变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动,则变轨后与变轨前相比( )A.轨道半径变小 B.向心加速度变小C.线速度变小 D.角速度为小解析: 万有引力提供匀速圆周运动的向心力,由=m=mr2=mrω2=ma,得a=,v=,ω=,T=2π ,所以轨道半径r变小,周期T变小,向心加速度a变大,线速度v变大,角速度ω变大,因此选项A正确.答案: A3.两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动,周期之比为T A∶T B=1∶8,则轨道半径之比和运动速率之比分别为( )A.R A∶R B=4∶1,v A∶v B=1∶2B.R A∶R B=4∶1,v A∶v B=2∶1C.R A∶R B=1∶4,v A∶v B=1∶2D.R A∶R B=1∶4,v A∶v B=2∶1解析: 因为=k,所以R∝由T A∶T B=1∶8得R A∶R B=1∶4又v=所以v A∶v B=·=·=2∶1故选D.答案: D4.一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径是地球公转半径的4倍,则这颗小行星的运行速率是地球运行速率的( )A.4倍 B.2倍C. D.16倍解析: 小行星和地球绕太阳做圆周运动的向心力都是由太阳对它们的引力提供的,由=得,v=,由此得=,又r1=4r2,所以C正确.答案: C5.“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面,为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料.设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,下列说法中正确的是( ) A.同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的倍B.同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的倍C.同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的倍D.同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍解析: 同步卫星绕地球做圆周运动,由万有引力提供向心力,则G=ma=m=mrω2=mr,得同步卫星的运行速度v=,又第一宇宙速度v1=,所以==,故A错误,C正确;a=,g=,所以==,故D错误;同步卫星与地球自转的角速度相同,则v=rω,v自=Rω,所以==n,故B错误.答案: C6.如图中的圆a、b、c,其圆心均在地球的自转轴线上,对环绕地球做匀速圆周运动的卫星而言( )A.卫星的轨道可能为aB.卫星的轨道可能为bC.卫星的轨道可能为cD.同步卫星的轨道只可能为b解析: 在a轨道上的卫星,万有引力的一个分力提供向心力,另一个分力使轨道向赤道移动,该轨道是不稳定的,在b、c轨道上的卫星,万有引力提供向心力,同步卫星只能是赤道卫星,所以B、C、D正确.答案: BCD7.两个行星各有一个卫星绕其表面运行,已知两个卫星的周期之比为1∶2,两行星半径之比为2∶1,则下列选项正确的是( )①两行星密度之比为4∶1 ②两行星质量之比为16∶1 ③两行星表面处重力加速度之比为8∶1 ④两卫星的速率之比为4∶1 A.①② B.①②③C.②③④ D.①③④解析: 由T=2π 、球体体积V=πR3和质量公式M=ρV,可知两卫星的轨道半径之比r1∶r2==1∶2,且R1∶R2=2∶1;故由v=可得,v1∶v2=4∶1;ρ1∶ρ2=4∶1;g1∶g2=8∶1.答案: D8.土卫十和土卫十一是土星的两颗卫星,都沿近似为圆周的轨道绕土星运动,其参数如表:卫星半径(m)卫星质量(kg)轨道半径(m)土卫十8.90×104 2.01×1018 1.51×108土卫十一 5.70×104 5.60×1017 1.51×108两卫星相比,土卫十( )A.受土星的万有引力较大B.绕土星做圆周运动的周期较大C.绕土星做圆周运动的向心加速度较大D.动能较大解析: 由G=mr可知在二者轨道半径r相等的情况下,周期T也相等,而向心加速度a=·r,故a相等.较土卫十一而言,土卫十质量大,因此其万有引力G大,动能mv2也大.答案: AD9.在太阳系中有一颗行星的半径为R,若在该星球表面以初速度v0竖直向上抛出一物体,则该物体上升的最大高度为H.已知该物体所受的其他力与行星对它的万有引力相比较可忽略不计,万有引力常量为G.则根据这些条件,可以求出的物理量是( )A.该行星的密度B.该行星的自转周期C.该星球表面的重力加速度D.该行星表面附近运行的卫星的周期解析: 根据物体竖直上抛的运动规律得v=2gH,由此可求出该星球表面的重力加速度g,选项C正确.行星表面物体的重力等于万有引力G=mg,所以可求行星的质量M=,由行星的半径可求行星的体积,所以可进一步求得密度,选项A正确.对行星表面附近运行的卫星,重力等于万有引力,又等于其圆周运动的向心力,即G=mg=m()2R,所以可求出卫星的运动周期,选项D正确.行星的自转周期没有依据可求,故本题正确选项为A、C、D.答案: ACD10.宇宙飞船以周期T绕地球做圆周运动时,由于地球遮挡阳光,会经历“日全食”过程,如图所示.已知地球的半径为R,地球质量为M,引力常量为G,地球自转周期为T0.太阳光可看成平行光,宇航员在A点测出地球的张角为α,则( )A.飞船绕地球运动的线速度为B.一天内,飞船经历“日全食”的次数为C.飞船每次经历“日全食”过程的时间为D.飞船的周期为T=解析: 由几何关系知,宇宙飞船的运行半径r=,所以线速度v==,A错误;一天内飞船经历“日全食”的次数为,即一天内转过的圈数,B错误;如图所示,由几何知识知sin θ==sin ,所以θ=,即飞船每次经历“日全食”过程的弧长对应的角度为2θ=α,对应的时间t′=T,C错误;由牛顿第二定律得G=mr2,得T==,D正确.答案: D二、非选择题11.我国已成功发射了月球探测器,如图为“嫦娥1号”月球探测器飞行路线示意图.(1)在探测器飞离地球的过程中,地球对它的引力________(选填“增大”“减小”或“不变”).(2)已知月球与地球质量之比为M月∶M地=1∶81.当探测器飞至月地连线上某点P时,月球与地球对它的引力恰好抵消,此时P到月球球心与地球球心的距离之比为________.(3)结合图中信息,通过推理,可以得出的结论是( )①探测器飞离地球时速度方向指向月球②探测器经过多次轨道修正,进入预定绕月轨道③探测器绕地球的旋转方向与绕月球的旋转方向一致④探测器进入绕月轨道后,运行半径逐渐减小,直至到达预定轨道A.①③ B.①④C.②③ D.②④解析: (1)根据万有引力定律F=G,当距离增大时,引力减小.(2)根据万有引力定律及题意得=,又因M月∶M地=1∶81,解得r月∶r地=1∶9.(3)由探测器的飞行路线可以看出:探测器飞离地球时指向月球的前方,当到达月球轨道时与月球“相遇”,①错误;探测器经多次轨道修正后,才进入预定绕月轨道,②正确;探测器绕地球旋转方向为逆时针方向,绕月球旋转方向为顺时针方向,③错误;探测器进入绕月轨道后,运行半径逐渐减小,直至到达预定轨道,④正确.答案: (1)减小 (2)1∶9 (3)D12.如图所示,一火箭以a=的加速度竖直升空.为了监测火箭到达的高度,可以观察火箭上搭载物视重的变化.如果火箭上搭载的一只小狗的质量为m=1.6 kg,当检测仪器显示小狗的视重为F=9 N时,火箭距离地面的高度是地球半径的多少倍?(g取10 m/s2)解析: 设地球的半径为R,火箭距离地面的高度为h,该处的重力加速度为g′.根据牛顿第二定律,有F-mg′=ma,g′=-=m/s2.根据万有引力定律,有g′=G∝,所以=,即=,所以,火箭距离地面的高度为h=3R.答案: 3倍13.两行星A和B是两个均匀球体,行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为T a;行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为T b,设两卫星均为各自中心星体的近地卫星,而且T a∶T b=1∶4,行星A和行星B的半径之比R A∶R B=1∶2,求:(1)行星A和行星B的密度之比ρA∶ρB.(2)行星表面的重力加速度之比g A∶g B.解析: (1)由G=mR得M=.又由ρ==,所以ρ=.所以=2=.(2)由mg=G,得GM=gR2.得g===GπρR.所以==.答案: (1)16∶1 (2)8∶114.我国月球探测计划“嫦娥工程”已经启动,科学家对月球的探索会越来越深入.随着“嫦娥一号”“嫦娥二号”探月卫星的成功发射.嫦娥二期工程(“嫦娥三号”和“嫦娥四号”)预计将在2013年“软着陆”月球.(1)若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看成匀速圆周运动,试求出月球绕地球运动的轨道半径.(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回抛出点.已知月球半径为r0,万有引力常量为G,试求出月球的质量M月.解析: (1)设月球绕地球运动的轨道半径为r,则由万有引力定律和向心力公式得G=M月r2,又mg=G,联立以上两式得r= .(2)设月球表面处的重力加速度为g月,由题意有v0=g月,mg月=G,联立以上两式得M月=.答案: (1) (2)。