高一物理下册 万有引力与宇宙易错题(Word版 含答案)(1)
高一下册物理 万有引力与宇宙综合测试卷(word含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.如图所示,a 、b 、c 是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星,a 和b 质量相等,且小于c 的质量,则( )A .b 所需向心力最小B .b 、c 的周期相同且大于a 的周期C .b 、c 的向心加速度大小相等,且大于a 的向心加速度D .b 、c 的线速度大小相等,且小于a 的线速度 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】A .因卫星运动的向心力是由它们所受的万有引力提供,由2GMmF r =向知,b 所受的引力最小,故A 正确; B .由2222GMm mr mr r T πω⎛⎫== ⎪⎝⎭得32r T GM=,即r 越大,T 越大,所以b 、c 的周期相等且大于a 的周期,B 正确;C .由2GMmma r= 得2GMa r =,即 21a r ∝所以b 、c 的向心加速度大小相等且小于a 的向心加速度,C 错误; D .由22GMm mv r r=得GMv r=,即 v r∝所以b 、c 的线速度大小相等且小于a 的线速度,D 正确。
故选ABD 。
2.如图所示,A 是静止在赤道上的物体,地球自转而做匀速圆周运动。
B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,B 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C 是地球同步卫星。
已知第一宇宙速度为v ,物体A 和卫星B 、C 的线速度大小分别为v A 、v B 、v C ,运动周期大小分别为T A 、T B 、T C ,下列关系正确的是( )A .T A =T C <TB B .T A =TC >T B C .v A <v C <v B <vD .v A <v B <v C <v【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .由题意,A 是静止在赤道上的物体,C 是地球同步卫星,故有A C T T =,又由于B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,由万有引力提供向心力可知2224Mm G m r r Tπ= 解得234r T GMπ=即轨道半径越大,周期越大,由于C 的轨道半径大于B 的轨道半径,则C B T T <,联立上式,可得T A =T C >T B故A 错误,B 正确;CD .由于B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,由万有引力提供向心力可知22Mm v G m r r= 解得GMv r=也就是说,轨道半径越大,线速度越小,故有B C v v >,又因为A 、C 具有相同的周期和角速度,所以有C A v v >,又因为第一宇宙速度是最大的环绕速度,故有B v v >,结合以上分析可知v A <v C <v B <v故C 正确,D 错误。
高一物理下册 万有引力与宇宙单元复习练习(Word版 含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.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的速率,如果超出了该速率,星球的万有引力将不足以维持其赤附近的物体随星球做圆周运动,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 ,下列表达式正确的是:( )A .2T =B .2T =C .T =D .T =【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB.当周期小到一定值时,压力为零,此时万有引力充当向心力,即2224m GMm RR Tπ= 解得:2T =① 故B 正确,A 错误; CD. 星球的质量343M ρV πρR ==代入①式可得:T =故C 正确,D 错误.2.2020年5月24日,中国航天科技集团发文表示,我国正按计划推进火星探测工程,瞄准今年7月将火星探测器发射升空。
假设探测器贴近火星地面做匀速圆周运动时,绕行周期为T ,已知火星半径为R ,万有引力常量为G ,由此可以估算( ) A .火星质量 B .探测器质量 C .火星第一宇宙速度 D .火星平均密度【答案】ACD 【解析】 【分析】本题考查万有引力与航天,根据万有引力提供向心力进行分析。
【详解】A .由万有引力提供向心力2224Mm G m R R Tπ= 可求出火星的质量2324R M GTπ= 故A 正确;B .只能求出中心天体的质量,不能求出探测器的质量,故B 错误;C .由万有引力提供向心力,贴着火星表面运行的环绕速度即火星的第一宇宙速度,即有22Mm v G m R R= 求得2Rv Tπ==故C 正确;D .火星的平均密度为232234343R M GT V GT R ππρπ=== 故D 正确。
故选ACD 。
3.下列说法正确的是( )A .球场上,一小球自由下落触地后,小球上下运动过程做的是简谐振动B .用竖直轻弹簧连接的小球,在弹性限度内,不计空气阻力,小球上下运动过程做的是简谐振动C .在同一栋高楼,将一在底层走时准确的摆钟移至高层后,摆钟显示的时间变慢D .高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变快 E.弹簧振子做简谐振动,振动系统的势能与动能之和保持不变 【答案】BCE 【解析】 【分析】 【详解】A .球场上,一小球自由下落触地后,小球上下运动过程所受力为恒力,不满足F =-kx ,固做的是简谐振动,选项A 错误;B .用竖直轻弹簧连接的小球,在弹性限度内,不计空气阻力,小球上下运动过程满足F =-kx ,做的是简谐振动,选项B 正确; C.根据2T =在同一栋高楼,将一在底层走时准确的摆钟移至高层后,由于g 变小,则摆钟显示的时间变慢,选项C正确;D.根据爱因斯坦相对论可知,时间间隔的相对性21tvc=⎛⎫- ⎪⎝⎭,可知高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢,选项D错误;E.弹簧振子做简谐振动,弹簧的弹性势能和动能相互转化,振动系统的势能与动能之和保持不变,选项E正确。
人教版物理高一下册 万有引力与宇宙检测题(WORD版含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.如图所示,a 、b 、c 是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星,a 和b 质量相等,且小于c 的质量,则( )A .b 所需向心力最小B .b 、c 的周期相同且大于a 的周期C .b 、c 的向心加速度大小相等,且大于a 的向心加速度D .b 、c 的线速度大小相等,且小于a 的线速度 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】A .因卫星运动的向心力是由它们所受的万有引力提供,由2GMmF r =向知,b 所受的引力最小,故A 正确; B .由2222GMm mr mr r T πω⎛⎫== ⎪⎝⎭得32r T GM=,即r 越大,T 越大,所以b 、c 的周期相等且大于a 的周期,B 正确;C .由2GMmma r= 得2GMa r =,即 21a r ∝所以b 、c 的向心加速度大小相等且小于a 的向心加速度,C 错误; D .由22GMm mv r r=得v =v∝所以b 、c 的线速度大小相等且小于a 的线速度,D 正确。
故选ABD 。
2.2020年也是我国首颗人造卫星“东方红一号”成功发射50周年。
1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星“东方红一号”,目前仍然在椭圆轨道上运行,其轨道近地点高度约为440km ,远地点高度约为2060km ;1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km 的地球同步轨道上。
设东方红一号在近地点的加速度为1a ,线速度1v ,东方红二号的加速度为2a ,线速度2v ,固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为3a ,线速度3v ,则下列大小关系正确的是( ) A .213a a a >> B .123a a a >>C .123v v v >>D .321v v v >>【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .对于两颗卫星公转,根据牛顿第二定律有2MmGma r = 解得加速度为2GMa r =,而东方红二号的轨道半径更大,则12a a >;东方红二号卫星为地球同步卫星,它和赤道上随地球自转的物体具有相同的角速度,由匀速圆周运动的规律 2a r ω=且东方红二号卫星半径大,可得23a a >,综合可得123a a a >>,故A 错误,B 正确;CD .假设东方红一号卫星过近地点做匀速圆周运动的线速度为1v ',需要点火加速变为椭圆轨道,则11v v '>;根据万有引力提供向心力有 22Mm v G m r r=得卫星的线速度v =可知,东方红二号的轨道半径大,则12v v '>;东方红二号卫星为地球同步卫星,它和赤道上随地球自转的物体具有相同的角速度,由匀速圆周运动的规律有v r ω=且东方红二号卫星半径大,可得23v v >,综上可得1123v v v v '>>>,故C 正确,D 错误。
高一下册物理 万有引力与宇宙单元练习(Word版 含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.在太阳系外发现的某恒星a 的质量为太阳系质量的0.3倍,该恒星的一颗行星b 的质量是地球的4倍,直径是地球的1.5倍,公转周期为10天.设该行星与地球均为质量分布均匀的球体,且分别绕其中心天体做匀速圆周运动,则( ) A .行星b 的第一宇宙速度与地球相同B .行星b 绕恒星a 运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度C .如果将物体从地球搬到行星b 上,其重力是在地球上重力的169D .行星b 与恒星a 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A .当卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度,由22Mm v G m R R= 得v =M 是行星的质量,R 是行星的半径,则得该行星与地球的第一宇宙速度之比为v v 行地:=故A 错误;B .行星b 绕恒星a 运行的周期小于地球绕太阳运行的周期;根据2Tπω= 可知,行星b 绕恒星a 运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度,选项B 正确; C .由2GMg R =,则 22169M R g g M R =⨯=行地行地地行:则如果将物体从地球搬到行星b 上,其重力是在地球上重力的169,则C 正确; D .由万有引力提供向心力:2224Mm G m R R Tπ= 得:2324GMT R π= 则22b 33220.310==360ab a R M T R M T 日日地地⨯ 则D 错误; 故选BC 。
2.假设太阳系中天体的密度不变,天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半,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 .地球的向心力变为缩小前的一半 B .地球的向心力变为缩小前的C .地球绕太阳公转周期与缩小前的相同D .地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半 【答案】BC 【解析】A 、B 、由于天体的密度不变而半径减半,导致天体的质量减小,所以有:3/4328r M M ρπ⎛⎫==⎪⎝⎭ 地球绕太阳做圆周运动由万有引力充当向心力.所以有://221G162M M M M G R R =⎛⎫ ⎪⎝⎭日日地地, B正确,A 错误;C 、D 、由//2/224G22M M R M T R π⎛⎫= ⎪⎝⎭⎛⎫ ⎪⎝⎭日地地,整理得:23?4T r GMπ=C 正确;D错误;故选BC .3.宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”,它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,而不至于因万有引力的作用吸引到一起.设两者的质量分别为m 1和m 2且12m m >则下列说法正确的是( )A .两天体做圆周运动的周期相等B .两天体做圆周运动的向心加速度大小相等C . m 1的轨道半径大于m 2的轨道半径D . m 2的轨道半径大于m 1的轨道半径 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】A .双星围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动,故两者周期相同,所以A 正确;B .双星间万有引力提供各自圆周运动的向心力有m 1a 1=m 2a 2因为两星质量不等,故其向心加速度不等,所以B 错误; CD .双星圆周运动的周期相同故角速度相同,即有m 1r 1ω2=m 2r 2ω2所以m 1r 1=m 2r 2,又因为m 1>m 2,所以r 1<r 2,所以C 错误,D 正确。
高一下册物理 万有引力与宇宙单元测试题(Word版 含解析)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.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的速率,如果超出了该速率,星球的万有引力将不足以维持其赤附近的物体随星球做圆周运动,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 ,下列表达式正确的是:( )A .332R T GMπ= B .32R T GMπ= C .3T G πρ=D .T G πρ=【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB.当周期小到一定值时,压力为零,此时万有引力充当向心力,即2224m GMm RR Tπ= 解得:32R T GMπ=① 故B 正确,A 错误; CD. 星球的质量343M ρV πρR ==代入①式可得:3T G πρ=故C 正确,D 错误.2.假设太阳系中天体的密度不变,天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半,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 .地球的向心力变为缩小前的一半 B .地球的向心力变为缩小前的C .地球绕太阳公转周期与缩小前的相同D .地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半 【答案】BC 【解析】A 、B 、由于天体的密度不变而半径减半,导致天体的质量减小,所以有:3/4328rMM ρπ⎛⎫==⎪⎝⎭ 地球绕太阳做圆周运动由万有引力充当向心力.所以有://221G162M M M M G R R =⎛⎫ ⎪⎝⎭日日地地, B正确,A 错误; C 、D 、由//2/224G22M M R M T R π⎛⎫= ⎪⎝⎭⎛⎫ ⎪⎝⎭日地地,整理得:23?4T r GMπ=,与原来相同,C 正确;D错误; 故选BC .3.如图所示为科学家模拟水星探测器进入水星表面绕行轨道的过程示意图,假设水星的半径为R ,探测器在距离水星表面高度为3R 的圆形轨道I 上做匀速圆周运动,运行的周期为T ,在到达轨道的P 点时变轨进入椭圆轨道II ,到达轨道II 的“近水星点”Q 时,再次变轨进入近水星轨道Ⅲ绕水星做匀速圆周运动,从而实施对水星探测的任务,则下列说法正确的是( )A .水星探测器在P 、Q 两点变轨的过程中速度均减小B .水星探测器在轨道II 上运行的周期小于TC .水星探测器在轨道I 和轨道II 上稳定运行经过P 时加速度大小不相等D .若水星探测器在轨道II 上经过P 点时的速度大小为v P ,在轨道Ⅲ上做圆周运动的速度大小为v 3,则有v 3>v P 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】AD .在轨道I 上运行时212mv GMm r r=而变轨后在轨道II 上通过P 点后,将做近心运动,因此22Pmv GMm r r>则有1P v v >从轨道I 变轨到轨道II 应减速运动;而在轨道II 上通过Q 点后将做离心运动,因此22Qmv GMm r r <''而在轨道III 上做匀速圆周运动,则有232=mv GMm r r ''则有3Q v v <从轨道II 变轨到轨道III 同样也减速,A 正确; B .根据开普勒第三定律32r T=恒量 由于轨道II 的半长轴小于轨道I 的半径,因此在轨道II 上的运动周期小于在轨道I 上运动的周期T ,B 正确; C .根据牛顿第二定律2GMmma r= 同一位置受力相同,因此加速度相同,C 错误; D .根据22mv GMm r r= 解得v =可知轨道半径越大运动速度越小,因此31v v >又1P v v >因此3P v v >D 正确。
物理高一下册 万有引力与宇宙单元复习练习(Word版 含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.在地球上观测,太阳与地内行星(金星、水星)可视为质点,它们与眼睛连线的夹角有最大值时叫大距。
地内行星在太阳东边时为东大距,在太阳西边时为西大距,如图所示。
已知水星到太阳的平均距离约为0.4天文单位(1天文单位约为太阳与地球间的平均距离),金星到太阳的平均距离约为0.7天文单位,地内行星与地球可认为在同一平面内的圆轨道上运动,地球的自转方向与公转方向相同,取0.70.8≈,0.40.6≈,则下列说法中正确的是( )A .水星的公转周期为0.4年B .水星的线速度大约为金星线速度的1.3倍C .水星两次东大距的间隔时间大约619年 D .金星两次东大距的间隔时间比水星短 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A .行星绕太阳公转时,由万有引力提供向心力,则得2224Mm G m r r Tπ= 可得行星公转周期为32r T GM= 式中M 是太阳的质量,r 是行星的公转轨道半径。
则水星与地球公转周期之比333 040.40.4T r T r ===水水地地.所以水星的公转周期为0.40.4T =水故A 错误B .由万有引力提供向心力得22Mm v G m r r= 得v =则水星的线速度与金星线速度之比1.3v v ==≈水金则B 正确。
C .设水星两次东大距的间隔时间为t 。
则222t t T T πππ=-水地得619T T t T T ==≈-地水地水年则C 正确;D .因金星的周期长,则金星两次东大距的间隔时间比水星长,则D 错误。
故选BC 。
2.下列说法正确的是( )A .球场上,一小球自由下落触地后,小球上下运动过程做的是简谐振动B .用竖直轻弹簧连接的小球,在弹性限度内,不计空气阻力,小球上下运动过程做的是简谐振动C .在同一栋高楼,将一在底层走时准确的摆钟移至高层后,摆钟显示的时间变慢D .高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变快 E.弹簧振子做简谐振动,振动系统的势能与动能之和保持不变 【答案】BCE 【解析】 【分析】 【详解】A .球场上,一小球自由下落触地后,小球上下运动过程所受力为恒力,不满足F =-kx ,固做的是简谐振动,选项A 错误;B .用竖直轻弹簧连接的小球,在弹性限度内,不计空气阻力,小球上下运动过程满足F =-kx ,做的是简谐振动,选项B 正确;C.根据2lT gπ=在同一栋高楼,将一在底层走时准确的摆钟移至高层后,由于g 变小,则摆钟显示的时间变慢,选项C 正确;D .根据爱因斯坦相对论可知,时间间隔的相对性021t v c =⎛⎫- ⎪⎝⎭,可知高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢,选项D 错误;E .弹簧振子做简谐振动,弹簧的弹性势能和动能相互转化,振动系统的势能与动能之和保持不变,选项E 正确。
物理高一下册 万有引力与宇宙易错题(Word版 含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.如图所示,A 是静止在赤道上的物体,地球自转而做匀速圆周运动。
B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,B 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C 是地球同步卫星。
已知第一宇宙速度为v ,物体A 和卫星B 、C 的线速度大小分别为v A 、v B 、v C ,运动周期大小分别为T A 、T B 、T C ,下列关系正确的是( )A .T A =T C <TB B .T A =TC >T B C .v A <v C <v B <vD .v A <v B <v C <v【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .由题意,A 是静止在赤道上的物体,C 是地球同步卫星,故有A C T T =,又由于B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,由万有引力提供向心力可知2224Mm G m r r Tπ= 解得234r T GMπ=即轨道半径越大,周期越大,由于C 的轨道半径大于B 的轨道半径,则C B T T <,联立上式,可得T A =T C >T B故A 错误,B 正确;CD .由于B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,由万有引力提供向心力可知22Mm v G m r r= 解得GMv r=也就是说,轨道半径越大,线速度越小,故有B C v v >,又因为A 、C 具有相同的周期和角速度,所以有C A v v >,又因为第一宇宙速度是最大的环绕速度,故有B v v >,结合以上分析可知v A <v C <v B <v故C 正确,D 错误。
故选BC 。
2.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的速率,如果超出了该速率,星球的万有引力将不足以维持其赤附近的物体随星球做圆周运动,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 ,下列表达式正确的是:( )A .2T =B .2T =C .T =D .T =【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB.当周期小到一定值时,压力为零,此时万有引力充当向心力,即2224m GMm RR Tπ= 解得:2T =① 故B 正确,A 错误; CD. 星球的质量343M ρV πρR ==代入①式可得:T =故C 正确,D 错误.3.在太阳系外发现的某恒星a 的质量为太阳系质量的0.3倍,该恒星的一颗行星b 的质量是地球的4倍,直径是地球的1.5倍,公转周期为10天.设该行星与地球均为质量分布均匀的球体,且分别绕其中心天体做匀速圆周运动,则( ) A .行星b 的第一宇宙速度与地球相同B .行星b 绕恒星a 运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度C .如果将物体从地球搬到行星b 上,其重力是在地球上重力的169D .行星b 与恒星a 【答案】BC【解析】 【分析】 【详解】A .当卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度,由22Mm v G m R R= 得v =M 是行星的质量,R 是行星的半径,则得该行星与地球的第一宇宙速度之比为v v 行地:=故A 错误;B .行星b 绕恒星a 运行的周期小于地球绕太阳运行的周期;根据2Tπω= 可知,行星b 绕恒星a 运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度,选项B 正确; C .由2GMg R =,则 22169M R g g M R =⨯=行地行地地行:则如果将物体从地球搬到行星b 上,其重力是在地球上重力的169,则C 正确; D .由万有引力提供向心力:2224Mm G m R R Tπ= 得:R = 则ab R R 日地则D 错误; 故选BC 。
云南玉溪第一中学下册万有引力与宇宙易错题(Word版 含答案)(1)
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GM=gR2
返回舱在返回过程中克服引力做的功是
故B正确;
C.返回舱与轨道舱对接时,具有相同的速度,根据万有引力提供向心力可知
解得动能
故C正确;
D.返回舱返回轨道舱,根据功能关系可知,发动机做功,增加了引力势能和动能
所以地球质量为
A错误;
B.由
得
,
所以轨道半径r越小,线速度越大,周期越小,且最小轨道半径即为地球半径R,联立得
所以
B正确;
CD.设地球同步卫星线速度和轨道半径分别为为 、 ,则
,
且
, ,
联立得
所以同步卫星离地面高度为
C正确,D错误。
故选BC。
8.如图所示,宇航员完成了对月球表面的科学考察任务后,乘坐返回舱返回围绕月球做圆周运动的轨道舱。为了安全,返回舱与轨道舱对接时,必须具有相同的速度。已知返回舱与人的总质量为 ,月球质量为 ,月球的半径为 ,月球表面的重力加速度为 ,轨道舱到月球中心的距离为 ,不计月球自转的影响。卫星绕月过程中具有的机械能由引力势能和动能组成。已知当它们相距无穷远时引力势能为零,它们距离为 时,引力势能为 ,则( )
A.水星探测器在P、Q两点变轨的过程中速度均减小
B.水星探测器在轨道II上运行的周期小于T
C.水星探测器在轨道I和轨道II上稳定运行经过P时加速度大小不相等
D.若水星探测器在轨道II上经过P点时的速度大小为vP,在轨道Ⅲ上做圆周运动的速度大小为v3,则有v3>vP
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】
高一下册万有引力与宇宙易错题(Word版 含答案)(1)
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一、第七章万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.假设太阳系中天体的密度不变,天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半,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.地球的向心力变为缩小前的一半B.地球的向心力变为缩小前的C.地球绕太阳公转周期与缩小前的相同D.地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半【答案】BC【解析】A、B、由于天体的密度不变而半径减半,导致天体的质量减小,所以有:3/4328r MMρπ⎛⎫==⎪⎝⎭地球绕太阳做圆周运动由万有引力充当向心力.所以有://221G162M M M MGRR=⎛⎫⎪⎝⎭日日地地, B 正确,A错误;C、D、由//2/224G22M M RMTRπ⎛⎫= ⎪⎝⎭⎛⎫⎪⎝⎭日地地,整理得:23?4TrGMπ=,与原来相同,C正确;D错误;故选BC.2.按照我国整个月球探测活动的计划,在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后,第二步是“落月”工程。
已在2013年以前完成。
假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动,到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的近月点B时再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。
下列判断正确的是()A .飞船在轨道Ⅰ上的运行速率v =B .飞船在A 点处点火变轨时,速度增大C .飞船从A 到B 运行的过程中加速度增大D .飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间2T =【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】A .飞船在轨道Ⅰ上,月球的万有引力提供向心力22(4)4Mm v G m R R= 在月球表面的物体,万有引力等于重力,得002Mm Gm g R= 解得v =故A 正确;B .在圆轨道实施变轨成椭圆轨道远地点是做逐渐靠近圆心的运动,要实现这个运动必须万有引力大于飞船所需向心力,所以应给飞船减速,从而减小所需的向心力,则变轨时速度减小,故B 错误;C .飞船在轨道Ⅱ上做椭圆运动,根据牛顿第二定律可知2MmGma r= 因A 到B 的过程距离r 变小,则加速度逐渐增大,故C 正确; D .对近月轨道的卫星有2024mg m R Tπ=解得2T =故D 正确。
高一下册物理 万有引力与宇宙单元复习练习(Word版 含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.如图所示,A 是静止在赤道上的物体,地球自转而做匀速圆周运动。
B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,B 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C 是地球同步卫星。
已知第一宇宙速度为v ,物体A 和卫星B 、C 的线速度大小分别为v A 、v B 、v C ,运动周期大小分别为T A 、T B 、T C ,下列关系正确的是( )A .T A =T C <TB B .T A =TC >T B C .v A <v C <v B <vD .v A <v B <v C <v【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .由题意,A 是静止在赤道上的物体,C 是地球同步卫星,故有A C T T =,又由于B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,由万有引力提供向心力可知2224Mm G m r r Tπ= 解得234r T GMπ=即轨道半径越大,周期越大,由于C 的轨道半径大于B 的轨道半径,则C B T T <,联立上式,可得T A =T C >T B故A 错误,B 正确;CD .由于B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,由万有引力提供向心力可知22Mm v G m r r= 解得GMv r=也就是说,轨道半径越大,线速度越小,故有B C v v >,又因为A 、C 具有相同的周期和角速度,所以有C A v v >,又因为第一宇宙速度是最大的环绕速度,故有B v v >,结合以上分析可知v A <v C <v B <v故C 正确,D 错误。
故选BC 。
2.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的速率,如果超出了该速率,星球的万有引力将不足以维持其赤附近的物体随星球做圆周运动,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 ,下列表达式正确的是:( )A .332R T GMπ= B .32R T GMπ= C .3T G πρ=D .T G πρ=【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB.当周期小到一定值时,压力为零,此时万有引力充当向心力,即2224m GMm RR Tπ= 解得:32R T GMπ=① 故B 正确,A 错误; CD. 星球的质量343M ρV πρR ==代入①式可得:3T G πρ=故C 正确,D 错误.3.2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A 点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B 为轨道Ⅱ上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有A .在轨道Ⅱ上经过A 的速度小于经过B 的速度B .在轨道Ⅱ上经过A 的动能小于在轨道Ⅰ上经过A 的动能C .在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D .在轨道Ⅱ上经过A 的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A 的加速度 【答案】ABC 【解析】 【分析】 【详解】本题考查人造地球卫星的变轨问题以及圆周运动各量随半径的变化关系.22v Mmm G r r=,得v =的距离减小而增大,所以远地点的线速度比近地点的线速度小,v A <v B ,A 项正确;人造卫星从椭圆轨道Ⅱ变轨到圆形轨道Ⅰ,需要点火加速,发生离心运动才能实现,因此v A Ⅱ<v A Ⅰ,所以E KA Ⅱ<E KA Ⅰ,B 项正确;222Mm mr G T r π⎛⎫= ⎪⎝⎭,得T =心距离越大,周期越大,因此T Ⅱ<T Ⅰ,C 项正确;人造卫星运动的加速度由万有引力提供,而不管在轨道Ⅱ还是在轨道Ⅰ,两者的受力是相等的,因此加速度相等,D 项错误.4.2020年也是我国首颗人造卫星“东方红一号”成功发射50周年。
高一物理下册 万有引力与宇宙综合测试卷(word含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.在地球上观测,太阳与地内行星(金星、水星)可视为质点,它们与眼睛连线的夹角有最大值时叫大距。
地内行星在太阳东边时为东大距,在太阳西边时为西大距,如图所示。
已知水星到太阳的平均距离约为0.4天文单位(1天文单位约为太阳与地球间的平均距离),金星到太阳的平均距离约为0.7天文单位,地内行星与地球可认为在同一平面内的圆轨道上运动,地球的自转方向与公转方向相同,取0.70.8≈,0.40.6≈,则下列说法中正确的是( )A .水星的公转周期为0.4年B .水星的线速度大约为金星线速度的1.3倍C .水星两次东大距的间隔时间大约619年 D .金星两次东大距的间隔时间比水星短 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A .行星绕太阳公转时,由万有引力提供向心力,则得2224Mm G m r r Tπ= 可得行星公转周期为32r T GM= 式中M 是太阳的质量,r 是行星的公转轨道半径。
则水星与地球公转周期之比333 040.40.4T r T r ===水水地地.所以水星的公转周期为0.40.4T =水故A 错误B .由万有引力提供向心力得22Mm v G m r r= 得v =则水星的线速度与金星线速度之比1.3v v ==≈水金则B 正确。
C .设水星两次东大距的间隔时间为t 。
则222t t T T πππ=-水地得619T T t T T ==≈-地水地水年则C 正确;D .因金星的周期长,则金星两次东大距的间隔时间比水星长,则D 错误。
故选BC 。
2.宇宙中有两颗孤立的中子星,它们在相互的万有引力作用下间距保持不变,并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动.如果双星间距为L ,质量分别为1m 和2m ,引力常量为G ,则( )A .双星中1m 的轨道半径2112m r L m m =+B .双星的运行周期)22LTπ=C .1m 的线速度大小1v m =D .若周期为T ,则总质量231224L m m GT π+=【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】A .设行星转动的角速度为ω,周期为T ,如图:对星球m 1,根据万有引力提供向心力可得212112m m Gm R Lω= 同理对星球m 2,有212222m m Gm R Lω= 两式相除得1221R m R m =(即轨道半径与质量成反比) 又因为12L R R =+所以得2112m R L m m =+1212m R L m m =+选项A 正确; B .由上式得到()121G m m L Lω+=因为2T πω=,所以()122LT LG m m π=+选项B 错误; C .由2Rv Tπ=可得双星线速度为 ()()211211212222m LR G v m T L m m LLG m m πππ===++()()1212211212222m LR m m G v m T L m m LLG m m πππ+===++ 选项C 错误; D .由前面()122LT LG m m π=+得231224L m m GTπ+= 选项D 正确。
高一物理下册 万有引力与宇宙检测题(Word版 含答案)(1)
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一、第七章万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.中国火星探测器于2020年发射,预计2021年到达火星(火星与太阳的距离大于地球与太阳的距离),要一次性完成“环绕、着陆、巡视”三步走。
现用h表示探测器与火星表面的距离,a表示探测器所受的火星引力产生的加速度,a随h变化的图像如图所示,图像中a1、a2、h0为已知,引力常量为G。
下列判断正确的是()A.火星绕太阳做圆周运动的线速度小于地球绕太阳做圆周运动的线速度B.火星表面的重力加速度大小为a2C1021aa a-D.火星的质量为22120212a a hGa a-【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A.根据22Mm vG mr r=知GMvr=轨道半径越大线速度越小,火星与太阳的距离大于地球与太阳的距离,所以火星绕太阳做圆周运动的线速度小于地球绕太阳做圆周运动的线速度,故A正确;B.分析图象可知,万有引力提供向心力知2MmG mar=r越小,加速度越大,当h=0时的加速度等于火星表面的重力加速度大小,大小为a2,故B 正确;CD.当h=h0时,根据12()MmGma R h =+22MmGma R = 得火星的半径1021a R h a a =-火星的质量2122021()a a h M Ga a =-故C 正确,D 错误。
故选ABC 。
2.如图所示为科学家模拟水星探测器进入水星表面绕行轨道的过程示意图,假设水星的半径为R ,探测器在距离水星表面高度为3R 的圆形轨道I 上做匀速圆周运动,运行的周期为T ,在到达轨道的P 点时变轨进入椭圆轨道II ,到达轨道II 的“近水星点”Q 时,再次变轨进入近水星轨道Ⅲ绕水星做匀速圆周运动,从而实施对水星探测的任务,则下列说法正确的是( )A .水星探测器在P 、Q 两点变轨的过程中速度均减小B .水星探测器在轨道II 上运行的周期小于TC .水星探测器在轨道I 和轨道II 上稳定运行经过P 时加速度大小不相等D .若水星探测器在轨道II 上经过P 点时的速度大小为v P ,在轨道Ⅲ上做圆周运动的速度大小为v 3,则有v 3>v P 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】AD .在轨道I 上运行时212mv GMm r r=而变轨后在轨道II 上通过P 点后,将做近心运动,因此22Pmv GMm r r>则有1P v v >从轨道I 变轨到轨道II 应减速运动;而在轨道II 上通过Q 点后将做离心运动,因此22Qmv GMm r r <''而在轨道III 上做匀速圆周运动,则有232=mv GMm r r ''则有3Q v v <从轨道II 变轨到轨道III 同样也减速,A 正确; B .根据开普勒第三定律32r T=恒量 由于轨道II 的半长轴小于轨道I 的半径,因此在轨道II 上的运动周期小于在轨道I 上运动的周期T ,B 正确; C .根据牛顿第二定律2GMmma r= 同一位置受力相同,因此加速度相同,C 错误; D .根据22mv GMm r r= 解得v =可知轨道半径越大运动速度越小,因此31v v >又1P v v >因此3P v v >D 正确。
高一下册物理 万有引力与宇宙检测题(WORD版含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.如图所示,A 是静止在赤道上的物体,地球自转而做匀速圆周运动。
B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,B 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C 是地球同步卫星。
已知第一宇宙速度为v ,物体A 和卫星B 、C 的线速度大小分别为v A 、v B 、v C ,运动周期大小分别为T A 、T B 、T C ,下列关系正确的是( )A .T A =T C <TB B .T A =TC >T B C .v A <v C <v B <vD .v A <v B <v C <v【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .由题意,A 是静止在赤道上的物体,C 是地球同步卫星,故有A C T T =,又由于B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,由万有引力提供向心力可知2224Mm G m r r Tπ= 解得234r T GMπ=即轨道半径越大,周期越大,由于C 的轨道半径大于B 的轨道半径,则C B T T <,联立上式,可得T A =T C >T B故A 错误,B 正确;CD .由于B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,由万有引力提供向心力可知22Mm v G m r r= 解得GMv r=也就是说,轨道半径越大,线速度越小,故有B C v v >,又因为A 、C 具有相同的周期和角速度,所以有C A v v >,又因为第一宇宙速度是最大的环绕速度,故有B v v >,结合以上分析可知v A <v C <v B <v故C正确,D错误。
故选BC。
2.中国火星探测器于2020年发射,预计2021年到达火星(火星与太阳的距离大于地球与太阳的距离),要一次性完成“环绕、着陆、巡视”三步走。
现用h表示探测器与火星表面的距离,a表示探测器所受的火星引力产生的加速度,a随h变化的图像如图所示,图像中a1、a2、h0为已知,引力常量为G。
下列判断正确的是()A.火星绕太阳做圆周运动的线速度小于地球绕太阳做圆周运动的线速度B.火星表面的重力加速度大小为a2C1021aa a-D.火星的质量为22120212a a hGa a-【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A.根据22Mm vG mr r=知GMvr=轨道半径越大线速度越小,火星与太阳的距离大于地球与太阳的距离,所以火星绕太阳做圆周运动的线速度小于地球绕太阳做圆周运动的线速度,故A正确;B.分析图象可知,万有引力提供向心力知2MmG mar=r越小,加速度越大,当h=0时的加速度等于火星表面的重力加速度大小,大小为a2,故B 正确;CD.当h=h0时,根据12()MmGma R h =+22MmGma R = 得火星的半径1021a R h a a =-火星的质量2122021()a a h M Ga a =-故C 正确,D 错误。
物理高一下册 万有引力与宇宙综合测试卷(word含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.如图所示,A 是静止在赤道上的物体,地球自转而做匀速圆周运动。
B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,B 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C 是地球同步卫星。
已知第一宇宙速度为v ,物体A 和卫星B 、C 的线速度大小分别为v A 、v B 、v C ,运动周期大小分别为T A 、T B 、T C ,下列关系正确的是( )A .T A =T C <TB B .T A =TC >T B C .v A <v C <v B <vD .v A <v B <v C <v【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .由题意,A 是静止在赤道上的物体,C 是地球同步卫星,故有A C T T =,又由于B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,由万有引力提供向心力可知2224Mm G m r r Tπ= 解得234r T GMπ=即轨道半径越大,周期越大,由于C 的轨道半径大于B 的轨道半径,则C B T T <,联立上式,可得T A =T C >T B故A 错误,B 正确;CD .由于B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,由万有引力提供向心力可知22Mm v G m r r= 解得GMv r=也就是说,轨道半径越大,线速度越小,故有B C v v >,又因为A 、C 具有相同的周期和角速度,所以有C A v v >,又因为第一宇宙速度是最大的环绕速度,故有B v v >,结合以上分析可知v A <v C <v B <v故C 正确,D 错误。
故选BC 。
2.2020年也是我国首颗人造卫星“东方红一号”成功发射50周年。
1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星“东方红一号”,目前仍然在椭圆轨道上运行,其轨道近地点高度约为440km ,远地点高度约为2060km ;1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km 的地球同步轨道上。
物理高一下册 万有引力与宇宙(提升篇)(Word版 含解析)(1)
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一、第七章万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有A.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B.在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度【答案】ABC【解析】【分析】【详解】本题考查人造地球卫星的变轨问题以及圆周运动各量随半径的变化关系.22v Mmm Gr r=,得GMvr=的距离减小而增大,所以远地点的线速度比近地点的线速度小,v A<v B,A项正确;人造卫星从椭圆轨道Ⅱ变轨到圆形轨道Ⅰ,需要点火加速,发生离心运动才能实现,因此v AⅡ<v AⅠ,所以E KAⅡ<E KAⅠ,B项正确;222Mmmr GT rπ⎛⎫=⎪⎝⎭,得234rTGMπ=心距离越大,周期越大,因此TⅡ<TⅠ,C项正确;人造卫星运动的加速度由万有引力提供,而不管在轨道Ⅱ还是在轨道Ⅰ,两者的受力是相等的,因此加速度相等,D项错误.2.在太阳系外发现的某恒星a的质量为太阳系质量的0.3倍,该恒星的一颗行星b的质量是地球的4倍,直径是地球的1.5倍,公转周期为10天.设该行星与地球均为质量分布均匀的球体,且分别绕其中心天体做匀速圆周运动,则()A.行星b的第一宇宙速度与地球相同B.行星b绕恒星a运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度C.如果将物体从地球搬到行星b上,其重力是在地球上重力的16 9D.行星b与恒星a 2 73【答案】BC【解析】 【分析】 【详解】A .当卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度,由22Mm v G m R R= 得v =M 是行星的质量,R 是行星的半径,则得该行星与地球的第一宇宙速度之比为v v 行地:=故A 错误;B .行星b 绕恒星a 运行的周期小于地球绕太阳运行的周期;根据2Tπω= 可知,行星b 绕恒星a 运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度,选项B 正确; C .由2GMg R =,则 22169M R g g M R =⨯=行地行地地行:则如果将物体从地球搬到行星b 上,其重力是在地球上重力的169,则C 正确; D .由万有引力提供向心力:2224Mm G m R R Tπ= 得:R = 则ab R R 日地则D 错误; 故选BC 。
物理高一下册 万有引力与宇宙单元复习练习(Word版 含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.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的速率,如果超出了该速率,星球的万有引力将不足以维持其赤附近的物体随星球做圆周运动,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 ,下列表达式正确的是:( )A .2T =B .2T =C .T =D .T =【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB.当周期小到一定值时,压力为零,此时万有引力充当向心力,即2224m GMm RR Tπ= 解得:2T =① 故B 正确,A 错误; CD. 星球的质量343M ρV πρR ==代入①式可得:T =故C 正确,D 错误.2.2020年也是我国首颗人造卫星“东方红一号”成功发射50周年。
1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星“东方红一号”,目前仍然在椭圆轨道上运行,其轨道近地点高度约为440km ,远地点高度约为2060km ;1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km 的地球同步轨道上。
设东方红一号在近地点的加速度为1a ,线速度1v ,东方红二号的加速度为2a ,线速度2v ,固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为3a ,线速度3v ,则下列大小关系正确的是( ) A .213a a a >> B .123a a a >>C .123v v v >>D .321v v v >>【答案】BC 【解析】 【分析】【详解】AB .对于两颗卫星公转,根据牛顿第二定律有2MmGma r = 解得加速度为2GMa r=,而东方红二号的轨道半径更大,则12a a >;东方红二号卫星为地球同步卫星,它和赤道上随地球自转的物体具有相同的角速度,由匀速圆周运动的规律 2a r ω=且东方红二号卫星半径大,可得23a a >,综合可得123a a a >>,故A 错误,B 正确;CD .假设东方红一号卫星过近地点做匀速圆周运动的线速度为1v ',需要点火加速变为椭圆轨道,则11v v '>;根据万有引力提供向心力有 22Mm v G m r r= 得卫星的线速度GM v r=可知,东方红二号的轨道半径大,则12v v '>;东方红二号卫星为地球同步卫星,它和赤道上随地球自转的物体具有相同的角速度,由匀速圆周运动的规律有v r ω=且东方红二号卫星半径大,可得23v v >,综上可得1123v v v v '>>>,故C 正确,D 错误。
人教版物理高一下册 万有引力与宇宙检测题(Word版 含答案)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.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的速率,如果超出了该速率,星球的万有引力将不足以维持其赤附近的物体随星球做圆周运动,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 ,下列表达式正确的是:( )A .332R T GMπ= B .32R T GMπ= C .3T G πρ=D .T G πρ=【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB.当周期小到一定值时,压力为零,此时万有引力充当向心力,即2224m GMm RR Tπ= 解得:32R T GMπ=① 故B 正确,A 错误; CD. 星球的质量343M ρV πρR ==代入①式可得:3T G πρ=故C 正确,D 错误.2.如图为某双星系统A 、B 绕其连线上的O 点做匀速圆周运动的示意图,若A 星的轨道半径大于B 星的轨道半径,双星的总质量M ,双星间的距离为L ,其运动周期为T ,则( )A .A 的质量一定大于B 的质量 B .A 的加速度一定大于B 的加速度C .L 一定时,M 越小,T 越大D .L 一定时,A 的质量减小Δm 而B 的质量增加Δm ,它们的向心力减小【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】A .双星系统中两颗恒星间距不变,是同轴转动,角速度相等,双星靠相互间的万有引力提供向心力,所以向心力相等,故有22A A B B m r m r ωω=因为A B r r >,所以A B m m <,选项A 错误;B .根据2a r ω=,因为A B r r >,所以A B a a >,选项B 正确;C .根据牛顿第二定律,有222()A B A Am m Gm r L Tπ= 222()A B B Bm m Gm r L Tπ= 其中A B r r L +=联立解得22T ==L 一定,M 越小,T 越大,选项C 正确; D .双星的向心力由它们之间的万有引力提供,有2=A Bm m F GL向 A 的质量m A 小于B 的质量m B ,L 一定时,A 的质量减小Δm 而B 的质量增加Δm ,根据数学知识可知,它们的质量乘积减小,所以它们的向心力减小,选项D 正确。
人教版高一物理下册 万有引力与宇宙(提升篇)(Word版 含解析)(1)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.如图所示,a 、b 、c 是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星,a 和b 质量相等,且小于c 的质量,则( )A .b 所需向心力最小B .b 、c 的周期相同且大于a 的周期C .b 、c 的向心加速度大小相等,且大于a 的向心加速度D .b 、c 的线速度大小相等,且小于a 的线速度 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】A .因卫星运动的向心力是由它们所受的万有引力提供,由2GMmF r =向知,b 所受的引力最小,故A 正确; B .由2222GMm mr mr r T πω⎛⎫== ⎪⎝⎭得32r T GM=,即r 越大,T 越大,所以b 、c 的周期相等且大于a 的周期,B 正确;C .由2GMmma r= 得2GMa r =,即 21a r ∝所以b 、c 的向心加速度大小相等且小于a 的向心加速度,C 错误; D .由22GMm mv r r=得v =v∝所以b 、c 的线速度大小相等且小于a 的线速度,D 正确。
故选ABD 。
2.2020年也是我国首颗人造卫星“东方红一号”成功发射50周年。
1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星“东方红一号”,目前仍然在椭圆轨道上运行,其轨道近地点高度约为440km ,远地点高度约为2060km ;1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km 的地球同步轨道上。
设东方红一号在近地点的加速度为1a ,线速度1v ,东方红二号的加速度为2a ,线速度2v ,固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为3a ,线速度3v ,则下列大小关系正确的是( ) A .213a a a >> B .123a a a >>C .123v v v >>D .321v v v >>【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .对于两颗卫星公转,根据牛顿第二定律有2MmGma r = 解得加速度为2GMa r =,而东方红二号的轨道半径更大,则12a a >;东方红二号卫星为地球同步卫星,它和赤道上随地球自转的物体具有相同的角速度,由匀速圆周运动的规律 2a r ω=且东方红二号卫星半径大,可得23a a >,综合可得123a a a >>,故A 错误,B 正确;CD .假设东方红一号卫星过近地点做匀速圆周运动的线速度为1v ',需要点火加速变为椭圆轨道,则11v v '>;根据万有引力提供向心力有 22Mm v G m r r=得卫星的线速度v =可知,东方红二号的轨道半径大,则12v v '>;东方红二号卫星为地球同步卫星,它和赤道上随地球自转的物体具有相同的角速度,由匀速圆周运动的规律有v r ω=且东方红二号卫星半径大,可得23v v >,综上可得1123v v v v '>>>,故C 正确,D 错误。
高一物理下册万有引力与宇宙易错题(Word版 含答案)(1)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.2020年也是我国首颗人造卫星“东方红一号”成功发射50周年。
1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星“东方红一号”,目前仍然在椭圆轨道上运行,其轨道近地点高度约为440km ,远地点高度约为2060km ;1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km 的地球同步轨道上。
设东方红一号在近地点的加速度为1a ,线速度1v ,东方红二号的加速度为2a ,线速度2v ,固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为3a ,线速度3v ,则下列大小关系正确的是( ) A .213a a a >> B .123a a a >>C .123v v v >>D .321v v v >>【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .对于两颗卫星公转,根据牛顿第二定律有2MmGma r = 解得加速度为2GMa r=,而东方红二号的轨道半径更大,则12a a >;东方红二号卫星为地球同步卫星,它和赤道上随地球自转的物体具有相同的角速度,由匀速圆周运动的规律 2a r ω=且东方红二号卫星半径大,可得23a a >,综合可得123a a a >>,故A 错误,B 正确;CD .假设东方红一号卫星过近地点做匀速圆周运动的线速度为1v ',需要点火加速变为椭圆轨道,则11v v '>;根据万有引力提供向心力有 22Mm v G m r r=得卫星的线速度v =可知,东方红二号的轨道半径大,则12v v '>;东方红二号卫星为地球同步卫星,它和赤道上随地球自转的物体具有相同的角速度,由匀速圆周运动的规律有v r ω=且东方红二号卫星半径大,可得23v v >,综上可得1123v v v v '>>>,故C 正确,D 错误。
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一、第七章万有引力与宇宙航行易错题培优(难)1.2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有A.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B.在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度【答案】ABC【解析】【分析】【详解】本题考查人造地球卫星的变轨问题以及圆周运动各量随半径的变化关系.22v Mmm Gr r=,得GMvr=,在人造卫星自然运行的轨道上,线速度随着距地心的距离减小而增大,所以远地点的线速度比近地点的线速度小,v A<v B,A项正确;人造卫星从椭圆轨道Ⅱ变轨到圆形轨道Ⅰ,需要点火加速,发生离心运动才能实现,因此v AⅡ<v AⅠ,所以E KAⅡ<E KAⅠ,B项正确;222Mmmr GT rπ⎛⎫=⎪⎝⎭,得234rTGMπ=,可知到地心距离越大,周期越大,因此TⅡ<TⅠ,C项正确;人造卫星运动的加速度由万有引力提供,而不管在轨道Ⅱ还是在轨道Ⅰ,两者的受力是相等的,因此加速度相等,D项错误.2.如图为某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动的示意图,若A星的轨道半径大于B星的轨道半径,双星的总质量M,双星间的距离为L,其运动周期为T,则()A.A的质量一定大于B的质量B.A的加速度一定大于B的加速度C.L一定时,M越小,T越大D.L一定时,A的质量减小Δm而B的质量增加Δm,它们的向心力减小【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】A .双星系统中两颗恒星间距不变,是同轴转动,角速度相等,双星靠相互间的万有引力提供向心力,所以向心力相等,故有22A A B B m r m r ωω=因为A B r r >,所以A B m m <,选项A 错误;B .根据2a r ω=,因为A B r r >,所以A B a a >,选项B 正确;C .根据牛顿第二定律,有222()A B A Am m Gm r L Tπ= 222()A B B Bm m Gm r L Tπ= 其中A B r r L +=联立解得22T ==L 一定,M 越小,T 越大,选项C 正确; D .双星的向心力由它们之间的万有引力提供,有2=A Bm m F GL向 A 的质量m A 小于B 的质量m B ,L 一定时,A 的质量减小Δm 而B 的质量增加Δm ,根据数学知识可知,它们的质量乘积减小,所以它们的向心力减小,选项D 正确。
故选BCD 。
3.宇宙中有两颗孤立的中子星,它们在相互的万有引力作用下间距保持不变,并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动.如果双星间距为L ,质量分别为1m 和2m ,引力常量为G ,则( )A .双星中1m 的轨道半径2112m r L m m =+B .双星的运行周期)22LTπ=C .1m 的线速度大小1v m =D.若周期为T,则总质量231224Lm mGTπ+=【答案】AD【解析】【分析】【详解】A.设行星转动的角速度为ω,周期为T,如图:对星球m1,根据万有引力提供向心力可得212112m mG m RLω=同理对星球m2,有212222m mG m RLω=两式相除得1221R mR m=(即轨道半径与质量成反比)又因为12L R R=+所以得2112mR Lm m=+1212mR Lm m=+选项A正确;B.由上式得到()121G m mL Lω+=因为2Tπω=,所以()122LT LG m mπ=+选项B错误;C .由2Rv Tπ=可得双星线速度为21122m LR v m T ππ===12222m LR v m T ππ=== 选项C 错误;D .由前面2T π=得231224L m m GTπ+= 选项D 正确。
故选AD 。
4.若第一宇宙速度为v 1,绕地球运动的卫星最小的周期为T ,地球同步卫星的周期为T 0,引力常量为G ,则( )A .地球的质量为21v GB .卫星运动轨道的最小半径为12v TπC .地球同步卫星的线速度大小为1vD【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A .设地球质量和半径分别为M 、R ,则第一宇宙速度满足212=mv Mm G R R所以地球质量为21v RM G= A 错误; B .由22224=='Mm mv G m r r r T π 得v =,'T = 所以轨道半径r 越小,线速度越大,周期越小,且最小轨道半径即为地球半径R ,联立得12Rv Tπ=所以12v TR π=B 正确;CD .设地球同步卫星线速度和轨道半径分别为为2v 、2T ,则2v =,0T =且1v =T =12v T R π=联立得21v v = 所以同步卫星离地面高度为11222v v T r ππ==C 正确,D 错误。
故选BC 。
5.中国北斗卫星导航系统(BDS )是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统(GPS )、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS )之后第三个成熟的卫星导航系统。
2020年北斗卫星导航系统已形成全球覆盖能力。
如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图,已知a 、b 、c 三颗卫星均做匀速圆周运动,a 是地球同步卫星,则( )A .卫星a 的运行速度大于卫星c 的运行速度B .卫星c 的加速度大于卫星b 的加速度C .卫星c 的运行速度小于第一宇宙速度D .卫星c 的周期大于24h 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A .由万有引力提供向心力有22Mm v G m r r= 则得GMv r=则半径大的运行速度小,选项A 错误; B .由万有引力提供向心力:2MmGma r = 则2GMa r =则半径小的加速度大,选项B 正确;C .第一宇宙速度是人造地球卫星飞船环绕地球做匀速圆周运动时的最大速度,所以卫星c 的运行速度小于第一宇宙速度,选项C 正确;D .由万有引力提供向心力2224Mm G mr r Tπ= 可得32r T GMπ=则半径大的周期大,即a 的周期(24h)大于c 的周期,选项D 错误。
故选BC 。
6.有a ,b ,c ,d 四颗地球卫星,a 还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b 处于地面附近的近地轨道上做圆周运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图所示,则有( )A.a的向心加速度等于重力加速度gB.b在相同时间内转过的弧长最长C.c在4h内转过的圆心角是3πD.d的运动周期可能是30 h【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A、a受到万有引力和地面支持力,由于支持力等于重力,与万有引力大小接近,所以向心加速度远小于重力加速度,选项A错误;B、由GMvr=知b的线速度最大,则在相同时间内b转过的弧长最长,选项B正确;C、c为同步卫星,周期T c=24 h,在4 h内转过的圆心角=42243ππ⨯=,选项C正确;D、由32rTGMπ=知d的周期最大,所以T d>T c=24 h,则d的周期可能是30 h,选项D正确.故选BCD7.如图所示,曲线Ⅰ是一颗绕地球做圆周运动卫星轨道的示意图,其半径为R;曲线Ⅱ是一颗绕地球椭圆运动卫星轨道的示意图,O点为地球球心,AB为椭圆的长轴,两轨道和地心都在同一平面内,已知在两轨道上运动的卫星的周期相等,万有引力常量为G,地球质量为M,下列说法正确的是A.椭圆轨道的半长轴长度为RB.卫星在Ⅰ轨道的速率为v0,卫星在Ⅱ轨道B点的速率为v B,则v0>v BC.卫星在Ⅰ轨道的加速度大小为a0,卫星在Ⅱ轨道A点加速度大小为a A,则a0<a AD.若OA=0.5R,则卫星在B点的速率v B 23 GM R【答案】ABC 【解析】 【分析】 【详解】由开普勒第三定律可得:23 T k a =,圆轨道可看成长半轴、短半轴都为R 的椭圆,故a=R ,即椭圆轨道的长轴长度为2R ,故A 正确;根据万有引力做向心力可得:22GMm mv r r=,故v =GMr,那么,轨道半径越大,线速度越小;设卫星以OB 为半径做圆周运动的速度为v',那么,v'<v 0;又有卫星Ⅱ在B 点做向心运动,故万有引力大于向心力,所以,v B <v'<v 0,故B 正确;卫星运动过程只受万有引力作用,故有:2GMmma r =,所以加速度2GMa r =;又有OA <R ,所以,a 0<a A ,故C 正确;若OA=0.5R ,则OB=1.5R ,那么,v ′=23GM R ,所以,v B <2 3GMR,故D 错误; 点睛:万有引力的应用问题一般由重力加速度求得中心天体质量,或由中心天体质量、轨道半径、线速度、角速度、周期中两个已知量,根据万有引力做向心力求得其他物理量.8.a 是地球赤道上一栋建筑,b 是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面9.6⨯610m 的卫星,c 是地球同步卫星,某一时刻b 、c 刚好位于a 的正上方(如图甲所示),经48h ,a 、b 、c 的大致位置是图乙中的(取地球半径R=6.4⨯610m ,地球表面重力加速度g=10m/2s ,π=10)A .B .C .D .【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】因为c 是地球同步卫星,所以应一直在a 的上方,A 错误;对b 有:,b 的周期为,经24h 后b 转4.3圈,处于D图位置,选项D 正确.9.“嫦娥四号”已成功降落月球背面,未来中国还将建立绕月轨道空间站。
如图所示,关闭动力的宇宙飞船在月球引力作用下沿地-月转移轨道向月球靠近,并将与空间站在A 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 ,月球的半径为R ,下列说法正确的是( )A .地-月转移轨道的周期小于TB .宇宙飞船在A 处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速C .宇宙飞船飞向A 的过程中加速度逐渐减小D .月球的质量为M =2224πR GT【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A .根据开普勒第三定律可知,飞船在椭圆轨道的半长轴大于圆轨道的半径,所以地-月转移轨道的周期大于T ,选项A 错误;B .宇宙飞船在椭圆轨道的A 点做离心运动,只有在点火减速后,才能进入圆轨道的空间站轨道,选项B 正确;C .宇宙飞船飞向A 的过程中,根据2MmGma r = 知半径越来越小,加速度越来越大,选项C 错误; D .对空间站,根据万有引力提供向心力有2224Mm G m r r Tπ= 解得2324rMGTπ=其中r为空间站的轨道半径,选项D错误。