高中物理必修二《万有引力与航天》单元测试题(最新整理含答案)

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人教版高一物理必修二第六章《万有引力与航天》测试题(含答案)

人教版高一物理必修二第六章《万有引力与航天》测试题(含答案)

第六章《万有引力与航天》测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动,它们的质量之比m 1:m 2=p ,轨道半径之比r 1:r 2=q ,则它们受到太阳的引力之比F 1:F 2为( )A .p qB .q pC .q p 2D .pq 22.北斗卫星导航系统(BDS )是我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 )之后的第三个成熟的卫星导航系统.已知某北斗导航 卫星的轨道高度约为 21500km ,同步卫星的轨道高度约为 36000km ,地球半径约为 6400km ,则下列说法中正确的是( )A .该导航卫星的线速度大于7.9km/sB .地球同步卫星的运转角速度大于该导航卫星的运转角速度C .地球赤道上的物体随地球自转的周期小于该导航卫星的运转周期D .该导航卫星的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度3.星系由很多绕中心作圆形轨道运行的恒星组成.科学家研究星系的一个方法是测量恒星在星系中的运行速度v 和离星系中心的距离r .用v∝r n 这样的关系来表达,科学家们特别关心指数n .若作用于恒星的引力主要来自星系中心的巨型黑洞,则n 的值为( )A .1B .2C .12D .124.在大气层外,绕地球做匀速圆周运动的航天飞机的外表面上,一隔热陶瓷片自动脱落,则陶瓷片脱落后的运动是( )A .匀速圆周运动B .离心运动C .匀速直线运动D .自由落体运动5.北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS),建立后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星.关于这些卫星,以下说法正确的是( )A .5颗同步卫星的轨道距地高度不同B .5颗同步卫星的运行轨道不一定在同一平面内C .导航系统所有卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度D .导航系统所有卫星中,运行轨道半径越大的,周期一定越大6.如图所示,地球绕太阳的运动与月亮绕地球的运动可简化成同一平面内的匀速圆周运动,农历初一前后太阳与月亮对地球的合力约为F 1,农历十五前后太阳与月亮对地球的合力约为F 2,则农历初八前后太阳与月亮对地球的合力表达式正确的是( )A .12F F + B.1212F F F F + D7.利用引力常量G 和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是( )A .地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)B .人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C .月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离D .地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离8.假设有一人造卫星绕地球做匀速圆周运动时,离地高度为H ,因受高空稀薄空气的阻力作用,运行的轨道半径会发生变化.已知地球表面重力加速度为g ,地球半径为R ,则:A .变轨前,人造卫星的所在位置处的重力加速度为2R g R H +() B .变轨前,人造卫星的速度为2R g R H+() C .变轨后,人造卫星轨道更高D .变轨后,卫星运行的周期将变大 9.设想把物体放到地球的中心,则此物体与地球间的万有引力是A .零B .无穷大C .与放在地球表面相同D .无法确定10.已知两颗人造卫星A .B 绕地球做匀速圆周运动,周期之比为1:8.则轨道半径之比和运动速率之比分别为( )A .4:1 , 1:2B .4:1 , 2:1C .1:4 , 1:2D .1:4 , 2:111.卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为r ,运动周期为T ,地球半径为R ,万有引力常数为G ,下列说法正确的是( )A .卫星的线速度大小为v =2R Tπ B .地球的质量为M=2324R GTπ C .地球的平均密度为ρ=23GT π D .地球表面重力加速度大小为g=23224r T Rπ 12.一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他在地球上所受万有引力的( )A .0.25B .0.5C .2.0倍D .4.0倍13.如图所示是流星雨的图片,流星雨是大量陨石落向地球穿过大气层形成的壮观景象.陨石落向地球是因为A .陨石对地球的引力远小于地球对陨石的引力,所以陨石才落向地球B .陨石对地球的引力和地球对陨石的引力大小相等,但陨石的质量小,加速度大,所以陨石改变运动方向落向地球C .太阳不再吸引陨石,所以陨石落向地球D .陨石是受到其他星球斥力作用落向地球的14.两颗质量相等的人造地球卫星,绕地球运动的轨道半径r 1=2r 2.下面说法正确的是( )A .由公式F =m 2v r知道,轨道半径为r 1的卫星的向心力为另一颗卫星的一半 B .由公式F =mω2r 知道,轨道半径为r 1的卫星的向心力为另一颗卫星的两倍C .由公式F =G 2Mm r 知道,轨道半径为r 1的卫星的向心力为另一颗卫星的四分之一 D .因不知地球质量和卫星质量,无法比较两卫星所受向心力的大小15.如图所示,有M 和N 两颗质量相等的人造地球卫星,都绕地球做匀速圆周运动.两颗卫星相比较( )A.M受到的万有引力较大 B.M的周期较小C.N的线速度较大 D.N的角速度较小二、多选题(每小题至少有两个正确答案)16.已知万有引力常量为G,利用下列数据可以计算出地球质量的是()A.某卫星绕地球做匀速圆周运动的周期T和角速度ωB.某卫星绕地球做匀速圆周运动的周期T和轨道半径rC.地球绕太阳做匀速圆周运动的周期T和轨道半径rD.地球半径R和地球表面的重力加速度g17.如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点,M、N为轨道短轴的两个端点,运行的周期为T。

高中物理必修二《万有引力与航天》单元测试题(典型题含答案)

高中物理必修二《万有引力与航天》单元测试题(典型题含答案)

高中物理必修二《万有引力与航天》单元测试题一、选择题1、开普勒关于行星运动规律的表达式R3/T2=k,以下理解正确的是()A.k是一个与行星无关的常量B.R代表行星运动的轨道半径C.T代表行星运动的自转周期D.T代表行星绕太阳运动的公转周期2、一行星沿一椭圆轨道绕太阳运动,在由近日点到远日点的过程中,以下说法中正确的是()A.行星的加速度逐渐减小B.行星的动能逐渐减小C.行星与太阳间的引力势能逐渐增大D.行星与太阳间的引力势能跟动能的和保持不变3、关于万有引力定律,下列说法正确的是()A.只有天体之间才有万有引力B.牛顿把地球表面的动力学关系应用到天体间,发现了万有引力定律C.万有引力常量G是卡文迪许第一个由实验的方法测定的,它没有单位D.当两个物体之间的距离为0时,万有引力无穷大4、甲、乙两个质点间的万有引力大小为F,若甲质点的质量不变,乙质点的质量增大为原来的2倍,同时它们间的距离减为原来的1/2,则甲、乙两个质点间的万有引力大小将变为()A .F B.F/2 C.8F D.4F5、各行星的运动近似看作匀速圆周运动,则离太阳越远的行星()A.周期越小B.线速度越小C.角速度越小D.向心加速度越小6、一颗小行星环绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的4倍,则这颗小行星的运转周期是( )A.4年B. 6年 C.8年 D.9年7、已知两颗人造卫星A.B绕地球做匀速圆周运动,周期之比为1:8。

则轨道半径之比和运动速率之比分别为( )A. 4:1 , 1:2B. 4:1 , 2:1C. 1:4 , 1:2D. 1:4 , 2:18、假设一小型火箭在高空绕地球作匀速圆周运动,如果沿其运动相反的方向喷出一部分气体,不计空气阻力,则有( )A.火箭一定离开原来的轨道运动;B.火箭的轨道半径一定减小;C.火箭的轨道半径一定增大;D.火箭仍沿原来的轨道运动。

9、火星的半径约为地球半径的一半,质量约为地球质量的1/9,那么 ( )A.火星的密度约为地球密度的9/8B.火星表面的重力加速度约为地球表面的重力加速度的9/4C.火星表面的重力加速度约为地球表面的重力加速度的4/9D.火星上的第一宇宙速度约为地球上第一宇宙速度的2/310、同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星( )A.它可以在地面上任一点的正上方,且离地面高度可任意选择B.它可以在地面上任一点的正上方,且离地面高度一定C.它只能在赤道正上方,但离地面高度可任意选择D.它只能在赤道正上方,且离地面高度一定11、关于第一宇宙速度,下面说法中正确的是( )A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度C.它是人造地球卫星在靠近地球表面的圆形轨道上的运行速度D.它是发射人造地球卫星所需要的最小地面发射速度12、人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度为v ,角速度为ω,加速度为a ,周期为0T 有一颗人造地球卫星在离地面高度为地球半径的轨道上做匀速圆周运动,则( )A.它的速度为2v B.它的运动周期为T 2 C.它的加速度为4a D.它的角速度为13、某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用,绕地球运转的轨道会慢慢改变,每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动。

人教版高中物理必修2第六章《万有引力和航天》检测题(含答案)

人教版高中物理必修2第六章《万有引力和航天》检测题(含答案)

人教版高中物理必修2第六章《万有引力和航天》检测题(含答案)人教版高中物理必修2第六章《万有引力和航天》检测题(含答案)人教版高中物理必修2第六章《万有引力和航天》检测题(含答案)人教版高中物理必修2第六章《万有引力和航天》检测题(含答案)1 / 71 / 71 / 71 / 7《万有引力与航天》检测题一、单选题1.如图所示,甲是我国暗物质粒子探测卫星“悟空”,运行轨道高度为500km,乙是地球同步卫星。

关于甲、乙两卫星的运动,下列说法中正确的是A .卫星乙的周期可能是20hB .卫星乙可能在泸州正上空C .卫星甲的周期大于卫星乙的周期D .卫星甲的角速度大于卫星乙的角速度2.2018年12月8日我国嫦娥四号探测器成功发射,实现人类首次在月球背面无人软着陆。

通过多次调速让探月卫星从近地环绕轨道经地月转移轨道进入近月环绕轨道。

已知地球与月球的质量之比及半径之比分别为a 、b,则关于近地卫星与近月星做匀速圆周运动的下列判断正确的是A .加速度之比约为b a BC.从近地轨道进入到地月转移轨道,卫星必须减速 3.位于贵州的“中国天眼”是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜(FAST).通过FAST 测得水星与太阳的视角为θ(观察者分别与水星、太阳的连线所夹的角),如图所示.若所测最大视角的正弦值为α,地球和水星绕太阳的运动视为匀速圆周运动,研究行星公转时,可将各星体视为质点,则水星的公转周期为A B C D 4.中国古代的“太白金星”指的是八大行星的金星。

已知引力常量G ,再给出下列条件,其中可以求出金星质量的是A .金星绕太阳运动的轨道的半径和周期B .金星的第一宇宙速度C .金星的半径和金星表面的重力加速度D .金星绕太阳运动的周期及地球绕太阳运动的轨道半径和周期5.2019年春节上映的国产科幻片中,人类带着地球流浪至靠近木星时,上演了地球的生死存亡之战,木星是太阳系内体积最大、自转最快的行星,它的半径约为77.010m R =⨯,早期伽利略用自制的望远镜发现了木星的四颗卫星,其中,木卫三离木星表面的高度约为91.0310m h =⨯,它绕木星做匀速圆周运动的周期约等于5T 6.010s =⨯,已知引力常量-1122G 6.6710N m /kg =⨯⋅,则木星的质量约为( )A .212.010kg ⨯B .242.010kg ⨯C .272.010kg ⨯D .302.010kg ⨯6.某同学设想驾驶一辆“陆地—太空”两用汽车,沿地球赤道行驶并且汽车 相对于地球速度可以增加到足够大.当汽车速度增加到某一值时,它将成 为脱离地面绕地球做圆周运动的"航天汽车”.不计空气阻力,已知地球的 半径R=6400km ,地球表面重力加速度g 为10m/s 2.下列说法正确的是A .汽车在地面上速度增加时-它对地面的压力不变B .当汽车速度增加到8.0km/s 时,将离开地面绕地球做圆周运动C .此"航大汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1 hD .在此“航天汽车”上可以用弹簧测力计测量物体的重力7.2018年12月8日,我国探月工程嫦娥四号探测器在四川西昌卫星发射中心发射成功。

人教版高中物理必修2万有引力与航天检测题 (含答案)

人教版高中物理必修2万有引力与航天检测题 (含答案)

人教版高中物理必修2万有引力与航天检测题一、选择题(本题包括10小题,每小题6分,共计60分。

每小题只有一个或多个选项符合题意,选错或不答得0分,选不全得4分。

)1、人造地球卫星在环形轨道上绕地球运转,它的轨道半径、周期和环绕速度的关系是( B )A .半径越小,速度越小,周期越小B .半径越小,速度越大,周期越小C .半径越大,速度越大,周期越小D .半径越大,速度越小,周期越小2、环绕地球在圆形轨道上运行的人造地球卫星,其周期可能是: ( CD )A .60分钟B .80分钟C .180分钟D .25小时3、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4、A 、B 两颗行星,各有一颗卫星,卫星轨道接近各自的行星表面,如果两行星的质量比为M A :M B =p ,两行星的半径比为R A :R B =q ,则两卫星的周期之比为: ( D )A .pqB .q pC .p q p /D .q p q /5、有关人造地球卫星的说法中正确的是: ( BC )A .第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小速度B .第一宇宙速度是近地圆轨道上人造卫星运行速度C .第一宇宙速度是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D .卫星环绕地球的角速度与地球半径R 成反比6、绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星内,其内物体处于完全失重状态,物体 ( BD )A .不受地球引力作用B .所受引力全部用来产生向心加速度C .加速度为零D .物体可在飞行器悬浮7、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8、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9、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10、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 二、计算题(本题包括3小题,共计40分。

高中物理必修2:万有引力与航天单元测试题

高中物理必修2:万有引力与航天单元测试题

万有引力与航天单元测试题 一.选择题:(每小题3分共84分)1.下列说法正确的是 ( )A .地球是宇宙的中心,太阳、月亮及其他行星都绕地球运动B .太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动C .地球是绕太阳运动的一颗行星D .日心说和地心说都是错误的2.关于公式k TR =23,下列说法中正确的是( )A. 公式只适用於围绕太阳运行的行星B. 公式只适用于太阳系中的行星或卫星C. 公式适用於宇宙中所有围绕星球运行的行星或卫星D. 一般计算中,可以把行星或卫星的轨道看成圆,R 是这个圆的半径3.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T 2/R 3=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4.银河系中有两颗行星绕某恒星运行,从天文望远镜中观察到它们的运转周期之比为27:1,则它们的轨道半径的比为( )A. 3:1B. 9:1C. 27:1D. 1:9 5.下列说法正确的有( )A .太阳系中的九大行星有一个共同的轨道焦点B .行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向C .行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直D .日心说的说法是正确的6.关于公式k TR =23中的常量k ,下列说法中正确的是( )A. 对于所有星球的行星或卫星,k 值都相等B. 不同星球的行星或卫星,k 值不相等C. k 值是一个与星球无关的常量D. k 值是一个与星球有关的常量7.宇宙飞船在围绕太阳运行的近似圆形的轨道上运动,若轨道半径是地球轨道半径的9倍,则宇宙飞船绕太阳运行的周期是( )A. 3年B. 9年C. 27年D. 81年8.两个绕太阳运行的行星质量分别为m 1和m 2,轨道半径分别为r 1和r 2,若它们只受太阳引力的作用,则这两个行星的向心加速度之比为( )A .1:1B .2112:r m r mC .1221:r m r mD .2122:r r 9.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,不适用于其它形状的物体C .只适用于质点,不适用于实际物体D .适用于自然界中任意两个物体之间10.有关万有引力的说法中,正确的有( )A. 物体落到地面上,说明地球对物体有引力,物体对地球没有引力B.221 r mmGF=中的G是比例常数,适用于任何两个物体之间,它没有单位C.万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的D.地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮,受到的都是地球引力11.假如一个做匀速圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍,仍做匀速圆周运动,则()A.根据公式v=ωr,可知卫星的线速度增大到原来的2倍B.根据公式F=mv2/r,可知卫星所需的向心力减小到原来的1/2C.根据公式F=GMm/r2,可知地球提供的向心力将减小到原来的1/4D.根据上述B和A给出的公式,可知卫星的线速度将减小到原来的2/212.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.1/4 B.1/2 C.1倍 D.2倍13.绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星内,其内物体处于完全失重状态,物体()A.不受地球引力作用B.所受引力全部用来产生向心加速度C.加速度为零D.物体可在飞行器悬浮14.地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,若高空中某处的重力加速度为g/2,则该处距地面球表面的高度为()A.(2—1)R B.R C.2R D.2R15.在万有引力定律的公式221 r mmGF=中,r是()A.对星球之间而言,是指运行轨道的平均半径B.对地球表面的物体与地球而言,是指物体距离地面的高度C.对两个均匀球而言,是指两个球心间的距离D.对人造地球卫星而言,是指卫星到地球表面的高度16.引力常量很小,说明了()A.万有引力很小B.万有引力很大C.只有当物体的质量大到一定程度,物体间才会有万有引力D.很难察觉到日常接触的物体间有万有引力,是因为它们的质量不很大17.关于引力常量,下列说法中正确的是()A.它在数值上等于两个质量各为1kg的质点相距1m时相互作用力的大小B.它适合于任何两个质点或天体之间的引力大小的计算C.它的数值首次由牛顿测出D.它数值很小,说明万有引力非常小,可以忽略不计18.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()A.103N B.10N C.10-2N D.10-4 N19.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.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 20.若某星球的密度与地球相同,它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的4倍,则该星球的质量是地球质量的( )A. 1/4B. 4倍C. 16倍D. 64倍 21.人造地球卫星在圆形轨道上环绕地球运行时有( )A .轨道半径越大,速度越小,周期越长B .轨道半径越大,速度越大,周期越短C .轨道半径越大,速度越大,周期越长D .轨道半径越小,速度越小,周期越长22.设两人造地球卫星的质量比为1:2,到地球球心的距离比为1:3,则它们的( )A .周期比为3:1B .线速度比为1:3C .向心加速度比为1:9D .向心力之比为9:223.宇宙飞船在一个星球表面附近做匀速圆周运动,宇航员要估测星球的密度,只需要测定飞船的( )A .环绕半径 B.环绕速度 C.环绕周期 D.环绕角速度24.两颗靠得较近天体叫双星,它们以两者重心联线上的某点为圆心做匀速圆周运动,因而不至于因引力作用而吸引在一起,以下关于双星的说法中正确的是( )A .它们做圆周运动的角速度与其质量成反比B .它们做圆周运动的线速度与其质量成反比C .它们所受向心力与其质量成反比D .它们做圆周运动的半径与其质量成反比 25.地球表面的平均重力加速度为g ,地球半径为R ,引力常量为G ,可以用下述哪个式子来估算地球的平均密度( )A.24g R G π B. 34g RG π C. RG gD. GR g 226、(湖北08第一次联考)宇宙飞船在近地轨道绕地球作圆周运动,说法正确的有:( )A.宇宙飞船运行的速度不变,速率仅由轨道半径确定B.放在飞船地板上的物体对地板的压力为零C.在飞船里面不能用弹簧秤测量拉力D.在飞船里面不能用天平测量质量 27、(开封市08第一次质检)同步卫星距地心间距为r ,运行速率为v 1,加速度为a 1;地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2,地球半径为R ;第一宇宙速度为v 2,则下列比值中正确的是( )A. a a r R 12=B. a a R r 122=⎛⎝ ⎫⎭⎪C.v v R r12= D.v v r R12= 28、(08上海十校联考)“黑洞”是近代引力理论所预言的宇宙中一种特殊天体,在“黑洞”引力作用范围内,任何物体都不能脱离它的束缚,甚至连光也不能射出。

人教版高中物理必修二第六章《万有引力和航天》单元检测题(含答案)

人教版高中物理必修二第六章《万有引力和航天》单元检测题(含答案)

《万有引力与航天》单元检测题一、单选题1.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处于离地很近的近地圆轨道上正常运动;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,则下列说法正确的是A.a的向心加速度等于重力加速度gB.把a直接发射到c运行的轨道上,其发射速度小于第一宇宙速度C.d在相同时间内转过的弧长最长D.d的运动周期有可能是30 h2.2018年12月8日2时23分,“嫦娥四号”探测器用“长征三号”乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空,并于2019年1月3日成功实现月球背面软着陆,执行人类首次巡视月球背面的任务。

“嫦娥四号”飞到月球主要分四步走,第一步为发射入轨段,实现嫦娥四号升空入轨,器箭分离;第二步为地月转移段,实现嫦娥四号进入地月转移轨道;第三步为近月制动段,在地月转移轨道高速飞行的卫星减缓速度,完成“太空刹车减速”,被月球的引力所吸引;第四步为环月飞行段,嫦娥四号环绕月球轨道飞行,实现环月降轨,最后着陆月球。

关于“嫦娥四号”探测器,下列说法正确的是A.根据开普勒第三定律,探测器先后绕地球和月球做椭圆圆轨道运行时,其轨道半长轴的三次方与周期平方的比值是一个定值B.探测器在地球表面的发射速度应该大于第二宇宙速度C.探测器从环月段椭圆轨道进入环月段圆轨道时,探测器的动能减小,机械能减小D.若已知探测器在环月段圆轨道运行的半径R、周期T和引力常量G,可以求出月球的密度3.恒星演化发展到一定阶段,可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星.中子星的半径较小,一般在7~20 km,但它的密度大得惊人.若某中子星的半径为10 km,密度为1.2×1017kg/m3,已知引力恒量G=6.67×10-11N·m2/kg2,那么该中子星上的第一宇宙速度约为A.6.0 km/s B.6.0×104km/sC.3.0×103km/s D.3.0×102km/s4.2019年1月3日嫦娥四号月球探测器成功软着陆在月球背面.成为人类历史上第一个在月球背面成功实施软着陆的人类探测器.如图所示,已关闭动力的探月卫星在月球引力作用下沿椭圆轨道(图中只画出了一部分)向月球靠近. 并在B处变轨进入半径为r、周期为T的环月圆轨道运行.已知引力常量为G,下列说法不正确的是( )A.图中探月卫星飞向B处的过程中速度越来越大B.图中探月卫星飞向B处的过程中加速度越来越大C.由题中条件可以计算出探月卫星在B处受到月球引力的大小D.由题中条件可以计算出月球的质量5.行星绕太阳做匀速圆周运动所需的向心力是由太阳对行星的万有引力提供,这个力的大小()A.与行星和太阳间的距离成正比B.与行星和太阳间距离的二次方成正比C.与行星和太阳间的距离成反比D.与行星和太阳间距离的二次方成反比6.2018年7月10日,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号甲运载火箭,成功发射北斗卫星导航系统的第32颗卫星。

高一物理人教版必修二-第六章-万有引力与航天单元练习题(含答案)

高一物理人教版必修二-第六章-万有引力与航天单元练习题(含答案)

第六章万有引力与航天一、单选题1.“嫦娥三号”探测器由“长征三号”乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射, 首次实现月球软着陆和月面巡视勘察. “嫦娥三号”的部分飞行轨道示意图如图所示. 假设“嫦娥三号”在圆轨道和椭圆轨道上运动时, 只受到月球的万有引力. 下列说法中正确的是( )A. “嫦娥三号”沿椭圆轨道从P点运动到Q点的过程中, 速度逐渐变小B. “嫦娥三号”沿椭圆轨道从P点运动到Q点的过程中, 月球的引力对其做负功C.若已知“嫦娥三号”在圆轨道上运行的半径、周期和引力常量, 则可计算出月球的密度D. “嫦娥三号”在椭圆轨道经过P点时和在圆形轨道经过P点时的加速度相等2.假设地球可视为质量均匀分布的球体.已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0, 在赤道的大小为g;地球自转的周期为T, 引力常量为G, 则地球的密度为( )A.B.C.D.3.“空间站”是科学家进行天文探测和科学实验的特殊而又重要的场所. 假设“空间站”正在地球赤道平面内的圆周轨道上运动, 其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一, 且运行方向与地球自转方向一致. 下列说法正确的有( )A. “空间站”运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度B. “空间站”运行的速度等于同步卫星运行速度的倍C. 站在地球赤道上的人观察到它向西运动D. 在“空间站”工作的宇航员因受到平衡力而在舱中悬浮或静止4.下列说法正确的是( )A. 以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值B. 物理学的发展, 使人们认识到经典力学有它的适用范围C.相对论和量子力学的出现, 是对经典力学的全盘否定D. 经典力学对处理高速运动的宏观物体具有相当高的实用价值5.设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度比为k(均不计阻力), 且已知地球与该天体的半径之比也为k, 则地球与此天体的质量之比为( )A. 1B.k2C.kD.6.将火星和地球绕太阳的运动近似看成是同一平面内的同方向绕行的匀速圆周运动, 已知火星的轨道半径r1=2.3×1011m, 地球的轨道半径为r2=1.5×1011m, 根据你所掌握的物理和天文知识, 估算出火星与地球相邻两次距离最小的时间间隔约为( )A. 1年B. 2年C. 3年D. 4年7.2012年10月10日太空探索技术公司(SpaceX)的“龙”飞船已与国际空间站成功对接. “龙”飞船运抵了许多货物, 包括实验器材、备件、空间站宇航员所需的衣服和食品以及一个冰箱, 冰箱里还装有冰激凌, 下列相关分析中正确的是( )A. “龙”飞船的发射速度, 国际空间站的运行速度均小于第一宇宙速度B. “龙”飞船欲实现对接, 必须在国际空间站的后下方, 伺机喷气减速变轨, 实现对接C.“龙”飞船喷气加速前, “龙”飞船与国际空间站的加速度大小相等D. 空间站中收到的冰激凌处于完全失重状态8.设地球表面重力加速度为g0, 物体在距离地心4R(R是地球的半径)处, 由于地球的引力作用而产生的加速度为g, 则为( )A. 1B.C.D.9.关于地球的第一宇宙速度, 下列表述正确的是( )A. 第一宇宙速度是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度B. 第一宇宙速度又叫脱离速度C. 第一宇宙速度跟地球的质量无关D. 第一宇宙速度跟地球的半径无关10.下列说法正确的是( )A. 伽利略在探究物体下落规律的过程中用到的科学方法是: 提出问题、猜想、数学推理、实验验证、合理外推、得出结论B. 牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例情况, 所以, 牛顿第一定律可以不学C. 牛顿在寻找万有引力的过程中, 他既没有利用牛顿第二定律, 也没有利用牛顿第三定律, 只利用了开普勒第三定律D.第谷通过自己的观测, 发现行星运行的轨道是椭圆, 发现了行星运动定律二、多选题11.(多选)“嫦娥一号”探月卫星发动机关闭, 轨道控制结束, 卫星进入地月转移轨道, 图中MN 之间的一段曲线表示转移轨道的一部分, P是轨道上的一点, 直线AB过P点且和两边轨道相切, 下列说法中正确的是( )A. 卫星在此段轨道上, 动能不变B. 卫星经过P点时动能最小C. 卫星经过P点时速度方向由P指向BD. 卫星经过P点时加速度为012.(多选)在物理学的发展过程中, 许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步. 下列表述符合物理学史实的是( )A.开普勒认为只有在一定的条件下, 弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比B. 伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性C. 卡文迪许利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值D. 牛顿认为在足够高的山上以足够大的水平速度抛出一物, 物体就不会再落回地球上13.(多选)宇宙中, 两颗靠得比较近的恒星, 只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转, 称之为双星系统.在浩瀚的银河系中, 多数恒星都是双星系统.设某双星系统P、Q绕其连线上的O点做匀速圆周运动, 如图所示.若PO>OQ, 则( )A. 星球P的质量一定大于Q的质量B. 星球P的线速度一定大于Q的线速度C. 双星间距离一定, 双星的质量越大, 其转动周期越大D. 双星的质量一定, 双星之间的距离越大, 其转动周期越大14.(多选)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D. d的运动周期可能是30 h15.(多选)已知地球质量为M, 半径为R, 自转周期为T, 地球同步卫星质量为m, 引力常量为G.有关同步卫星, 下列表述正确的是( )A. 卫星距地面的高度为B. 卫星的运行速度小于第一宇宙速度C. 卫星运行时受到的向心力大小为GD. 卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度三、计算题16.经过天文望远镜长期观测, 人们在宇宙中已经发现了许多双星系统, 通过对它们的研究, 使我们对宇宙中物质的存在形式和分布情况有了较深刻的认识, 双星系统由两个星体组成, 其中每个星体的大小都远小于两星体之间的距离, 一般双星系统距离其他星体很远, 可以当作孤立系统来处理(即其它星体对双星的作用可忽略不计). 现根据对某一双星系统的光度学测量确定: 该双星系统中每个星体的质量都是m, 两者相距L, 它们正围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动.(1)试计算该双星系统的运动周期T1.(2)若实际中观测到的运动周期为T2,T2与T1并不是相同的, 目前有一种流行的理论认为, 在宇宙中可能存在一种观测不到的暗物质, 它均匀地充满整个宇宙, 因此对双星运动的周期有一定的影响. 为了简化模型, 我们假定在如图所示的球体内(直径看作L)均匀分布的这种暗物质才对双星有引力的作用, 不考虑其他暗物质对双星的影响, 已知这种暗物质的密度为ρ, 求T1∶T2.17.为了研究太阳演化进程, 需要知道太阳目前的质量M.已知地球半径R=6.4×106m, 地球质量m =6.0×1024kg, 日地中心的距离r=1.5×1011m, 地球表面处的重力加速度g=10 m/s2,1年约为3.2×107s, 试估算太阳目前的质量M.18.假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星.若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1, 已知万有引力常量为G.(1)则该天体的密度是多少?(2)若这颗卫星距该天体表面的高度为h, 测得在该处做圆周运动的周期为T2, 则该天体的密度又是多少?四、填空题19.牛顿运动定律和万有引力定律在_____、_________、__________的广阔的领域, 包括天体力学的研究中经受了实践的检验, 取得了巨大的成就.20.地球赤道上的物体A, 近地卫星B(轨道半径等于地球半径), 同步卫星C, 若用TA.TB.TC;vA.vB.vC;分别表示三者周期, 线速度, 则满足________, ________.21.宇航员在某星球表面, 将一小球从离地面h高处以初速v0水平抛出, 测出小球落地点与抛出点间的水平位移为s, 若该星球的半径为R, 万有引力常量为G, 则该星球表面重力加速度为__________, 该星球的平均密度为__________.22.两行星A和B各有一颗卫星a和b, 卫星的圆轨道接近各自行星表面, 如果两行星质量之比MA∶MB=2∶1, 两行星半径之比RA∶RB=1∶2, 则两个卫星周期之比Ta∶Tb=________, 向心加速度之比为________.23.已知绕中心天体做匀速圆周运动的星体的轨道半径r, 运动周期为T,(1)中心天体的质量M=____;(2)若中心天体的半径为R, 则其平均密度ρ=____;(3)若星体在中心天体表面附近做匀速圆周运动, 则其平均密度ρ=____.答案解析1.【答案】D【解析】“嫦娥三号”沿椭圆轨道从P点运动到Q点的过程中, 月球对卫星的引力做正功, 动能增大, 则速度增大, 故A.B错误;根据万有引力等于向心力, 有G =m , 得M=, 据此可知若已知“嫦娥三号”在圆轨道上运行的半径、周期和引力常量, 可求出月球的质量, 但月球的体积未知, 不能求出月球的密度, 故C错误;对于“嫦娥三号”, 有G =ma, a=, 在P点, M和r 相同, 则嫦娥三号在椭圆轨道经过P点时和在圆形轨道经过P点时的加速度相等, 故D正确. 2.【答案】B【解析】根据万有引力与重力的关系解题.物体在地球的两极时: mg0=G ;物体在赤道上时mg+m2R=G.以上两式联立, 解得地球的密度ρ=.故选项B正确, 选项A、C、D错误.3.【答案】A【解析】由v同步=, v空间站=, 则B错. 再结合v=ωr, 可知ω空间站>ω地球, 所以人观察到它向东运动, C错. 空间站的宇航员只受万有引力, 受力不平衡, 所以D错.4.【答案】B【解析】牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题, 在生产、生活及科技方面起着重要作用;解决问题时虽然有一定误差, 但误差极其微小, 可以忽略不计;故经典力学仍可在一定范围内适用. 虽然相对论和量子力学更加深入科学地认识自然规律, 它是科学的进步, 但并不表示对经典力学的否定, 故选项B正确. A.C错误;经典力学不能用于处理高速运行的物体;故D错误.5.【答案】C【解析】在地球上: h=某天体上;h′=因为=k所以=k根据G =mg, G =mg′可知=又因为=k联立得: =k6.【答案】B【解析】根据开普勒第三定律可得=, 解得=≈, 因为T地=1年, 所以T火≈1.9年, 火星与地球转过的角度之差Δθ=2π时, 相邻再次相距最近, 故有( -)t=2π, 解得t≈2.1, 近似为2年, 故B正确.7.【答案】D【解析】第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度, 所以“龙”飞船的发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间, 故A错误;“龙”飞船欲实现对接, 必须在国际空间站的后下方, 伺机喷气加速做离心运动, 可以实现对接, 故B错误;“龙”飞船喷气加速前, 在国际空间站的后下方, 根据a =得“龙”飞船与国际空间站的加速度不相等, 故C错误;空间站中收到的冰激凌只受重力, 处于完全失重状态, 故D正确.8.【答案】D【解析】地球表面处的重力加速度和离地心高4R处的加速度均由地球对物体的万有引力产生, 所以有:地面上: G=mg0①离地心4R处: G=mg②由①②两式得=( )2=, 故D正确.9.【答案】A【解析】第一宇宙速度是物体在地面附近做匀速圆周运动的速度, A对, B错;根据G =m 得v =, 可见第一宇宙速度与地球的质量和半径有关, C.D错.10.【答案】A【解析】A项是伽利略在探究物体下落规律的过程中用到的科学方法, A正确;牛顿第一定律指出, 物体“不受外力”作用时的运动状态, 或者是静止不动, 或者是做匀速直线运动. 牛顿第二定律: 物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比, 跟物体的质量成反比, 加速度的方向跟合外力的方向相同. B错误;牛顿在寻找万有引力的过程中, 他利用了牛顿第二定律, 牛顿第三定律和开普勒第三定律, C错误;开普勒在第谷观测数据的基础上总结出了行星运动三定律, D错误.11.【答案】BCD12.【答案】CD【解析】胡克认为只有在一定的条件下, 弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比, 故A错误;牛顿用“月-地检验”证实了万有引力定律的正确性, 故B错误;卡文迪许利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值, 故C正确;牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体, 物体就不会再落在地球上, 故D正确;故选C.D.13.【答案】BD【解析】根据万有引力提供向心力m1ωr1=m2ωr2, r1>r2, 所以m1<m2, 即P的质量一定小于Q的质量, 故A错误. 双星系统角速度相等, 根据v=ωr, 且PO>OQ, P的线速度大于Q的线速度, 故B正确. 设两星体间距为L, O点到P的距离为r1, 到Q的距离为r2, 根据万有引力提供向心力: =m1 r1=m2 r2, 解得周期T=2π, 由此可知双星的距离一定时, 质量越大周期越小, 故C错误;总质量一定, 双星之间的距离越大, 转动周期越大, 故D正确. 故选B.D.14.【答案】BCD【解析】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;由v=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为同步卫星, 周期Tc=24 h, 在4 h内转过的圆心角=·2π=, 选项C正确;由T=知d的周期最大, 所以Td>Tc=24 h, 则d的周期可能是30 h, 选项D正确.15.【答案】BD【解析】根据万有引力提供向心力, G =m (H+R), 卫星距地面的高度为H=-R, A错;根据G =m , 可得卫星的运行速度v=, 而第一宇宙速度为, 故B对;卫星运行时受到的向心力大小为Fn=G , C错;根据G =man, 可得卫星运行的向心加速度为an=G , 而地球表面的重力加速度为g=G , D 对.16.【答案】(1)T1=2π(2)T1∶T2=∶1【解析】(1)两星的角速度相同, 故F=mr1ω;F=mr2ω而F=G可得r1=r2①两星绕连线的中点转动, 则=m··ω解得ω1=②所以T1===2π③(2)由于暗物质的存在, 双星的向心力由两个力的合力提供, 则G+G=m·L·ω2④M为暗物质质量, M=ρV=ρ·π( )3⑤联立④⑤式得: ω=⑥T2==⑦联立③⑦式解得: T1∶T2=∶1⑧.17.【答案】1.90×1030kg【解析】地球绕太阳做圆周运动, 万有引力提供向心力, 根据万有引力定律和牛顿第二定律有G =mr ①对地球表面附近质量为m′的物体有G=m′g②联立①②两式解得M=≈1.90×1030kg.18.【答案】(1)(2)【解析】(1)设卫星的质量为m, 天体的质量为M, 卫星贴近天体表面运动时有G =m R, M=.根据数学知识可知天体的体积为V=πR3, 故该天体的密度为ρ===.(2)卫星距天体表面距离为h时, 忽略自转有:G=m(R+h)M=ρ===.19.【答案】宏观低速弱引力【解析】略20.【答案】TA=TC>TB v B>v C>v A【解析】卫星A为同步卫星, 周期与C物体周期相等, 根据卫星绕地球做圆周运动, 万有引力提供向心力得周期T=2π, 所以TA=TC>TB;AC比较, 角速度相等, 由v=ωr, 可知vA<vC;BC比较, 同为卫星, 由人造卫星的速度公式v=, 可知vB>vC,故TA=TC>TB, vB>vC>vA.21.【答案】(1)(2)【解析】(1)设该星球的密度为ρ、重力加速度为g, 小球在该星球表面做平抛运动则: 水平方向: s=v0t, 竖直方向: h=gt2, 联立得: g=.(2)该星球表面的物体受到的重力等于万有引力:mg=G , 该星球的质量为:M=ρ·πR3, 联立得:ρ=22.【答案】1∶48∶1【解析】卫星做圆周运动时, 万有引力提供圆周运动的向心力, 有: G=mR, 得T=2π.故=·=, 由G=ma, 得a=G,故=·=.23.【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)根据万有引力提供圆周运动向心力有G =mr , 可得中心天体的质量M=.(2)根据密度公式可知, 中心天体的平均密度ρ===.(3)当星体在中心天体附近匀速圆周运动时有r=R, 所以中心天体的平均密度ρ=.Welcome To Download 欢迎您的下载, 资料仅供参考!。

高中物理必修二第七章万有引力与宇宙航行真题(带答案)

高中物理必修二第七章万有引力与宇宙航行真题(带答案)

高中物理必修二第七章万有引力与宇宙航行真题单选题1、如图所示,A 为地面上的待发射卫星,B 为近地圆轨道卫星,C 为地球同步卫星。

三颗卫星质量相同,三颗卫星的线速度大小分别为v A 、v B 、v C ,角速度大小分别为ωA 、ωB 、ωC ,周期分别为T A 、T B 、T C ,向心加速度大小分别为a A 、a B 、a C ,则( )A .ωA =ωC <ωB B .T A =TC <T B C .v A =v C <v BD .a A =a C >a B答案:AA .同步卫星C 的角速度等于地面上的特发射卫星A 的角速度,即ωA =ωCB 、C 均为卫星,由万有引力提供向心力有GMm r 2=mω2r 解得ω=√GM r 3 由于卫星B 的轨道半径小于C 的轨道半径,则ωC <ωB所以ωA =ωC <ωB故A 正确;B .同步卫星C 的周期等于地面上的特发射卫星A 的周期,即 T A =T CB 、C 均为卫星,根据开普勒第三定律r 3T 2=k 可知B 的周期小于C 的周期,即 T C >T B所以有T A =T C >T B故B 错误;C .同步卫星C 的角速度等于地面上的特发射卫星A 的角速度,即ωA =ωC根据v =ωr 可知v C >v A由万有引力提供向心力有G Mm r 2=m v 2r解得v =√GM r可知B 的线速度大于C 的线速度,即v C <v B所以有v A <v C <v B故C 错误;D .同步卫星C 的角速度等于地面上的特发射卫星A 的角速度,即ωA =ωC根据a =ω2r 可知a C >a A根据牛顿第二定律可得G Mm r 2=ma解得a=GM r2B的向心加速度大于C的向心加速度,即a C<a B所以有a A<a C<a B故D错误。

故选A。

2、若地球半径为R,把地球看作质量分布均匀的球体。

人教版高中物理必修二万有引力与航天 单元测试题.docx

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高中物理学习材料唐玲收集整理万有引力与航天 单元测试题一、选择题(本题共9小题,每小题4分,共36分。

)1.关于万有引力定律和引力常量的发现,下列说法正确的是( )A .万有引力定律是由开普勒发现的,而万有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,而万有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,而万有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,而万有引力常量是由卡文迪许测定的2.如图1所示是“嫦娥二号”奔月示意图,卫星发射后直接进入地月转移轨道,最终被月球引力捕获,成为绕月卫星,并开展对月球的探测.下列说法正确的是( )A.发射“嫦娥二号”的速度必须达到第三宇宙速度B.在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关C.卫星受月球的引力与它到月球中心距离成反比D.在绕月圆轨道上,卫星受地球的引力小于受月球的引力3.如图2中的圆a 、b 、c ,其圆心均在地球的自转轴线上,b 、c 的圆心与地心重合,对卫星环绕地球做匀速圆周运动而言( )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b4.由于轨道调整的需要,“嫦娥二号”绕月做圆周运动的半径减小,则它的( )A .线速度变小B .加速度变大C .周期变大D .向心力变大5.2012年4月30日,我国用一枚“长征3号乙”火箭成功发射两颗北斗导航卫星。

若该卫星绕地球做匀速圆周运动的半径为r ,地球质量为M ,半径为R ,引力常量为G ,下列表述正确的是( )A .卫星的向心加速度大小为2GM RB .卫星的线速度大小为GM R r+ C .若某一卫星加速,则其做圆周运动的半径将会变大D .卫星上的物体处于完全失重的状态,不受地球的引力作用6.如图3所示,两颗靠得很近的天体组合为双星,它们以两者连线上的某点为圆心,做匀速圆周运动,以下说法中正确的是 ( )A. 它们所受的向心力大小相等B .它们做圆周运动的线速度大小相等C .它们的轨道半径与它们的质量成反比D .它们的轨道半径与它们的质量的平方成反比7.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 接近行星赤道表面匀速飞行,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π2vTB .可以计算出行星的平均密度C .无法测出该行星的质量D .该行星表面的重力加速度为Tv π2 8. 如图4所示,a 为地球赤道上的物体;b 为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星;c 为地球同步卫星。

(必考题)高中物理必修二第七章《万有引力与宇宙航行》检测卷(含答案解析)

(必考题)高中物理必修二第七章《万有引力与宇宙航行》检测卷(含答案解析)

一、选择题1.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”都遵循同样的规律(即“物体受到地球引力的大小与物体到地球中心距离的平方成反比”),在已知地球表面重力加速度、月地距离和地球半径的情况下,还需要知道()A.地球的质量B.月球的质量C.月球公转的周期D.月球的半径2.如图所示,某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极,已知该卫星从北纬60︒的正上方按图示方向第一次运行到南纬60︒的正上方时所用时间为1h,则下列说法正确的是()A.该卫星的运行速度—定大于7.9km/sB.该卫星与同步卫星的运行半径之比为1:4C.该卫星与同步卫星的运行速度之比为1:2D.该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能3.天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位,其数值取地球和太阳之间的平均距离。

已知哈雷彗星近日距离大约为0.6个天文单位,其周期为76年,只考虑太阳对其引≈)力,而忽略其它星体对其影响,则其远日距离约为()(376 4.2A.4.2个天文单位B.18个天文单位C.35个天文单位D.42个天文单位4.卫星甲、乙、丙在如图所示的三个椭圆轨道上绕地球运行,卫星甲和乙的运行轨道在Р点相切。

下列说法正确的是()A.卫星甲经过Р点时的加速度大于卫星乙经过Р点时的加速度B.卫星甲经过Р点时的速度大于卫星乙经过Р点时的速度C.在卫星甲、乙,丙中,卫星丙的周期最大D.卫星丙的发射速度可以小于7.9km/s5.地球赤道上有一物体随地球的自转,所受的向心力为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(高度忽略),所受的向心力为F2,向心加速度为a2,线速度为v2,角速度为ω2;地球的同步卫星所受的向心力为F3,向心加速度为a3,线速度为v3,角速度为ω3;地球表面的重力加速度为g,第一宇宙速度为v,假设三者质量相等,则()A.F1=F2>F3B.a1=a2=g>a3C.v1=v2=v>v3D.ω1=ω3<ω26.宇航员在地球表面以初速度0v竖直上抛一小球,经过时间t小球到达最高点;他在另一星球表面仍以初速度0v竖直上抛同一小球,经过时间5t小球到达最高点。

(最新)高中物理必修二《万有引力定律与航天》单元基础过关练习题(含详细解析)

(最新)高中物理必修二《万有引力定律与航天》单元基础过关练习题(含详细解析)

(最新)高中物理必修二单元基础过关练习题《万有引力定律与航天》总分:100分时间:60分钟一、单选题(本大题共11小题,共44分)1.关于开普勒对行星运动规律的认识,下列说法中正确的是()A.所有行星绕太阳的运动都是匀速圆周运动B. 所有行星以相同的速率绕太阳做椭圆运动C. 对于每一个行星在近日点时的速率均大于它在远日点的速率D. 所有行星轨道的半长轴的二次方与公转周期的三次方的比值都相同2.以下关于行星运动及万有引力的描述正确的是()A.开普勒认为行星绕太阳运行的轨道是椭圆,行星在椭圆轨道上各个地方的速率均相等B. 太阳对行星的引力与地球对月球的引力属于不同性质的力C. 牛顿提出的万有引力定律只适用于天体之间D. 卡文迪许利用扭称实验测出了引力常量的数值3.如图所示,当行星运动到图中A点时所受引力的方向()A.指向椭圆中心OB.指向太阳C.沿椭圆轨道在A点的切线方向D.垂直于椭圆轨道在A点的切线方向4.中国“北斗”卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统,是继美国GPS系统和俄罗斯“格洛纳斯”(GLONASS)系统之后第三个成熟的卫星导航系统.系统由空间端、地面端和用户端组成,其中空间端包括5颗地球同步卫星和30颗非地球同步卫星,以下说法正确的是()A.这5颗地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度B. 这5颗地球同步卫星的运行周期都与地球自转周期相等C. 这5颗地球同步卫星运动的加速度大小不一定相同D. 为避免相撞,不同国家发射的地球同步卫星必须运行在不同的轨道上5.已知两个质点相距为r时,它们之间的万有引力的大小为F;当这两个质点间的距离变为3r时,万有引力的大小变为()A.F/3B. F/6C. F/9D. 3F6.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7.“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道直奔月球,在距月球表面200km的P点进行第一次变轨后被月球捕获,先进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行,如图所示。

人教版高中物理必修2第六章《万有引力与航天》检测卷(含答案)

人教版高中物理必修2第六章《万有引力与航天》检测卷(含答案)
(1)石子抛出的初速度 _______;
(2)该星球表面附近的重力加速度 ______;
(3)该星球的第一宇宙速度 ______。
16.甲、乙两个质点间的万有引力大小为F,若甲质点的质量不变,乙质点的质量增大为原来的2倍,同时它们间的距离减为原来的 ,则甲.乙两个质点间的万有引力大小将变为________
D.该行星的同步卫星与地球同步卫星的轨道半径一定不同
8.两颗互不影响的行星P1、P2,各有一颗近地卫星S1、S2绕其做匀速圆周运动。图中纵轴表示行星周围空间某位置的向心加速度a,横轴表示某位置到行星中心距离r平方的倒数,a- 关系如图所示,卫星S1、S2的向心加速度大小均为a0.则( )
A.S1的质量比S2的大B.P1的质量比P2的大
18.两颗行星A和B各有一颗卫星a和b,卫星轨道接近各自行星的表面,如果两行星的质量之比为 =p,两行星半径之比为 =q,则两个卫星的周期之比 为_______。
14.人造地球同步卫星的运行周期与地球的自转周期_____(填“相同”或“不同”),它的线速度_____第一宇宙速度(填“大于”、“等于”或“小于”)。
15.宇航员到达一个半径为R、没有大气的星球上,捡起一个小石子将其沿水平方向以速度v0抛出,得出石子运动的频闪照片的一部分如图所示。已知背景方格最小格子的边长为L,频闪周期为T,完成下面的问题。
12.如图所示是卫星绕行星不同轨道运动的lgT-lgr图像,其中T为卫星的周期,r为卫星的轨道半径。卫星M绕行星P运动的图线是a,卫星N绕行星Q运动的图线是b,若卫星绕行星的运动可以看成匀速圆周运动,则下列说法不正确的是( )
A.直线a的斜率与行星P质量有关
B.行星P的质量大于行星Q的质量
C.卫星M在1处的角速度小于在2处的角速度

高一物理必修2人教版必修2 第六章 万有引力与航天 单元测试含答案

高一物理必修2人教版必修2 第六章 万有引力与航天 单元测试含答案

第六章 万有引力与航天一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的4个选项中,第1~6题只有一项符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得零分)1.若已知太阳的一个行星绕太阳运转的轨道半径为r ,周期为T ,引力常量为G ,则可求( )A .该行星的质量B .太阳的质量C .该行星的平均密度D .太阳的平均密度【答案】B【解析】研究行星绕太阳做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式GMmr 2=m 4π2T2r ,知道行星的运动轨道半径r 和周期T ,再利用万有引力常量G ,通过前面的表达式只能算出太阳M 的质量,也就是中心体的质量,无法求出行星的质量,也就是环绕体的质量,故A 错误.通过以上分析知道可以求出太阳M 的质量,故B 正确;本题不知道行星的质量和体积,也就无法知道该行星的平均密度,故C 错误.本题不知道太阳的体积,也就不知道太阳的平均密度,故D 错误.2.专家称嫦娥四号探月卫星为“四号星”,计划在2017年发射升空,它的主要任务是更深层次、更全面地科学探测月球地貌、资等方面的信息,完善月球档案资料.已知月球表面的重力加速度为g ,月球的平均密度为ρ.月球可视为半径为R 的球体,“四号星”离月球表面的高度为h ,绕月做匀速圆周运动的周期为T .仅根据以上信息不能求出的物理量是( )A .月球质量B .万有引力常量C .“四号星”与月球间的万有引力D .月球的第一宇宙速度 【答案】C【解析】月球表面的重力与万有引力相等,绕月球圆周运动的向心力由万有引力提供,故有G MmR2=mg月球质量M =ρ·43πR 3所以有G m ·ρ43πR 3R 2=mg 可得万有引力常量G =3g 4R πρ,B 可以;由万有引力常量可以求出月球质量M =gR 2G,A 可以;月球表面的第一宇宙速度即月球重力提供圆周运动向心力有v 1=gR ,D 可以; 由于不知道“四号星”的质量,故无法求出它与月球间的万有引力,故C 不可以. 3.(2018宿迁模拟)“北斗一号”导航卫星系统中有5颗地球同步轨道卫星,定位在距地面约为36 000 km 的地球同步轨道上.关于同步卫星,下面说法正确的是( )A .发射速度小于7.9 km/sB .发射速度大于11.2 km/sC .运行速度小于7.9 km/sD .如果需要,该卫星可以定位在江苏上空 【答案】C【解析】卫星的最小发射速度最小为7.9 km/s ,A 错误;若发射速度大于11.2 km/s ,则要脱离地球,B 错误;近地卫星的运行速度为7.9 km/s ,而同步卫星的轨道半径大,运行速度要小于7.9 km/s ,C 正确;同步卫星只能在赤道上空,D 错误.4.“新视野号”探测器已飞掠冥王星,若“新视野号”由椭圆轨道变轨进入更低的近冥王星圆轨道,已知制动点为椭圆轨道和圆轨道的切点,万有引力常量G =6.67×10-11N·m 2/kg 2,则以下分析正确的是( )A .“新视野号”在地球上发射的速度小于7.9 km/sB .制动时,“新视野号”应向后喷气以变轨进入圆轨道C .若给出在近冥王星圆轨道上的环绕周期,结合题中所给数据可以算出冥王星密度D .若圆轨道上的“新视野号”加速变轨到更高圆轨道,则运动周期变大,向心加速度变大【答案】C【解析】若“新视野号”发射初速度小于7.9 km/s ,则发射不成功,A 错误;制动时,“新视野号”应向前喷气减速从而变轨进入圆轨道,B 错误;根据公式ρ=M V ,G Mm r 2=m 4π2T 2r ,联立解得ρ=3πGT 2,故根据题中数据可计算冥王星密度,C 正确;若圆轨道上的“新视野号”加速变轨至更高圆轨道,运动半径增大,根据G Mm r 2=m 4π2T 2r 可得T =2πr 3GM,则运动周期变大,根据公式a =GMr2,可得向心加速度变小,D 错误.5.金星和木星都绕太阳做匀速圆周运动,木星绕太阳的公转周期是金星绕太阳的公转周期的20倍,那么金星和木星绕太阳运行的线速度大小之比约为( )A .25B .320 C .400 D .3120【答案】B【解析】根据开普勒行星运动第三定律可知,r 3T 2=k ,而v =2πr T ,则v =2π3kT 2T ,故v 金v 木=3T 木T 金=320,故选B.6.拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上,一飞行器处于该点,在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动,即始终保持与地球、太阳在一条直线上.则此飞行器的( )A .向心力仅由太阳的引力提供B .向心力仅由地球的引力提供C .向心加速度等于地球的向心加速度D .线速度大于地球的线速度 【答案】D【解析】飞行器在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动,靠地球和太阳引力的合力提供向心力,故A 、B 错误;飞行器和地球的角速度相等,根据a =rω2知,飞行器的向心加速度大于地球的向心加速度,故C 错误;根据v =rω知,飞行器的线速度大于地球的线速度,故D 正确.7.(2018定州期末)随着深太空探测的发展,越来越多的“超级类地行星”被发现,某“超级类地行星”半径是地球的1.5倍,质量是地球的4倍,下列说法正确的是( )A .该星球表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的169倍B .该星球第一宇宙速度小于地球第一宇宙速度C .绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的12D .绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的38 6【答案】AC【解析】根据GMm R 2=mg 得,星球表面的重力加速度g =GMR 2,因为“超级类地行星”半径是地球的1.5倍,质量是地球的4倍,则星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的169倍,A 正确;根据GMmr 2=m v 2R,得星球的第一宇宙速度v =GMR,因为“超级类地行星”半径是地球的1.5倍,质量是地球的4倍,则星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的83倍,可知星球的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度,B 错误;根据GMm r 2=mr 4π2T 2得T =4π2r 3GM,因为轨道半径相同,星球质量是地球质量的4倍,则绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的12,C 正确,D 错误;故选AC .8.如图所示,地球赤道上的山丘、近地资源卫星和同步通信卫星均在赤道平面内绕地心做匀速圆周运动.设山丘c 、近地资源卫星p 和同步通信卫星q 的圆周运动速率依次为v 1、v 2、v 3,向心加速度依次为a 1、a 2、a 3,则( )A .v 1>v 2>v 3B .v 1<v 3<v 2C .a 1>a 2>a 3D .a 2>a 3>a 1【答案】BD【解析】山丘c 与同步通信卫星q 转动周期相等,根据v =2πrT ,由于山丘c 的轨道半径小于同步通信卫星q 的轨道半径,故v 1<v 3;根据卫星的线速度公式v =GMr,由于近地资源卫星的轨道半径小于同步通信卫星q 的轨道半径,故近地资源卫星的线速度大于同步通信卫星的线速度,即v 3<v 2;故v 1<v 3<v 2,故A 错误,B 正确;山丘c 与同步通信卫星q 转动周期相等,根据a =ω2r =4π2rT 2,由于山丘c 的轨道半径小于同步通信卫星q 的轨道半径,故山丘c 的轨道加速度小于同步通信卫星q 的加速度,即a 1<a 3;根据加速度公式a =GMr 2,由于近地资源卫星的轨道半径大于同步通信卫星q 的轨道半径,故近地资源卫星的加速度大于同步通信卫星的加速度,即a 3<a 2;故a 1<a 3<a 2,故C 错误,D 正确.9.(2018杭州四中期中)北京时间7月24日,NASA 宣布开普勒太空望远镜发现了1 400光年外天鹅座的“另一个地球”——开普勒452b ,开普勒452b 的直径为地球直径的1.6倍,表面的重力加速度为地球的2倍,绕其母星(开普勒452)公转周期为384天,距离其母星(开普勒452)的距离为1.05天文单位(地球到其母星太阳的平均距离为一个天文单位),则下列判断正确的是( )A .开普勒452b 母星的质量比太阳的质量略大B .因为未知开普勒452b 和地球的密度关系,所以无法比较开普勒452b 和地球的质量大小C .开普勒452b 的第一宇宙速度约为地球的1.8倍D .因为未知开普勒452b 和地球的质量大小关系,所以无法比较开普勒452b 和地球的第一宇宙速度的大小【答案】AC【解析】设开普勒452b 母星的质量为M 1,开普勒452b 的质量为m 1、轨道半径为r 1、周期为T 1,开普勒452b 绕其母星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供,根据万有引力定律得,G M 1m 1r 21=m 14π2r 1T 21,解得M 1=4π2r 31GT 21,设太阳的质量为M 2,地球的绕太阳运动的半径为r 2、周期为T 2,同理可得,M 2=4π2r 32GT 22,则M 1M 2=r 31T 22r 32T 21=1.05,故开普勒452b 母星的质量比太阳的质量略大,选项A 正确;设开普勒452b 的半径为R 1,开普勒452b 表面的重力加速度为g 1,由表面物体所受的重力近似等于万有引力得,G m 1m R 21=mg 1,解得m 1=g 1R 21G,同理可得,地球的质量m 2=g 2R 22G ,则m 1m 2=g 1R 21g 2R 22=2×1.62=5.12,故开普勒452b 的质量比地球的质量大,选项B 错误;设M 为中心天体的质量,r 为中心天体的半径,由G Mmr 2=m v 2r 得,第一宇宙速度v =GMr ,则v 1v 2=R 2R 1·m 1m 2=11.6× 5.12≈1.8,选项C 正确,D 错误. 10.甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道.以下判断正确的是( )A .乙的速度大于第一宇宙速度B .甲的周期大于乙的周期C .甲的加速度小于乙的加速度D .甲在运行时可能经过北极的正上方 【答案】BC【解析】由于卫星运行高度越大,周期越大,速度越小,所以甲的周期大于乙的周期,乙的速度小于第一宇宙速度,选项A 错误,B 正确;卫星越高,加速度越小,甲的加速度小于乙的加速度,选项C 正确;同步卫星只能运行在赤道上方特定轨道上,甲在运行时不能经过北极的正上方,选项D 错误,本题选BC .二、非选择题(本大题4小题,共60分.按题目要求作答.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,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)11.(14分)“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行,标志着我国探月工程的第一阶段已经完成.设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀速圆周运动,它距月球表面的高度为h ,已知月球的质量为M 、半径为R ,引力常量为G ,求卫星绕月球运动的向心加速度和线速度.【答案】GM (R +h )2GMR +h【解析】万有引力提供卫星绕月球圆周运动的向心力,所以有G Mmr 2=ma 得“嫦娥二号”的向心加速度a =GM r 2=GM (R +h )2根据公式G Mmr 2=m v 2r得“嫦娥二号”的线速度v =GMr=GMR +h. 12.(15分)宇航员来到某星球表面做了如下实验:将一小钢球由距星球表面高h (h 远小于星球半径)处由静止释放,小钢球经过时间t 落到星球表面,该星球为密度均匀的球体,引力常量为G .(1)求该星球表面的重力加速度;(2)若该星球的半径为R ,忽略星球的自转,求该星球的密度. 【答案】(1)2h t 2 (2)3h2πGRt 2【解析】(1)小球做自由落体运动,根据h =12gt 2得星球表面的重力加速度为g =2ht 2.(2)根据GMm R 2=mg 得星球的质量为得M =gR 2G则星球的密度为ρ=M v =3h2πGRt 2.13.(15分)宇航员驾驶宇宙飞船到达月球,他在月球表面做了一个实验:在离月球表面高度为h 处,将一小球以初速度v 0水平抛出,水平射程为x .已知月球的半径为R ,万有引力常量为G .不考虑月球自转的影响.求:(1)月球表面的重力加速度大小g 0 ; (2)月球的质量M ;(3)飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v .【答案】(1)2h v 20x 2 (2)2h v 20R2x 2G (3)v 0x2hR【解析】(1)设小球落地时间为t ,根据平抛运动规律 水平方向 x =v 0t 竖直方向 h =12g 0t 2解得g 0=2h v 20x2.(2)设飞船质量为m ,在月球表面忽略地球自转时有G MmR2=mg 0解得月球质量M =2h v 20R2x 2G.(3)由万有引力定律和牛顿第二定律 G MmR 2=m v 2R解得v =v 0x2hR .14.(16分)(2018衡水期末)如图所示,宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P 点沿水平方向以初速度v 0抛出一个小球,测得小球经时间t 落到斜坡上另一点Q ,斜面的倾角为θ,已知该星球半径为R ,引力常量为G ,自转周期为T ,求:(1)该星球表面的重力加速度g 和质量M ; (2)该星球的第一宇宙速度v ;(3)该星球的同步卫星距离地面的高度h .【答案】(1)2v 0tan θt 2v 0R 2tan θGt(2)2v 0R tan θt(3)3T 2v 0R 2tan θ2π2t-R【解析】(1)根据tan θ=12gt 2v 0t 解得星球表面的重力加速度为g =2v 0tan θt星球表面,有G MmR 2=mg解得M =gR 2G =2v 0R 2tan θGt.(2)根据重力提供向心力,有mg =m v 2R解得第一宇宙速度为v =gR =2v 0R tan θt. (3)由公式GMm (R +h )2=m (R +h )4π2T 2G MmR 2=mg 联立以上结果得h =3T 2v 0R 2tan θ2π2t-R .。

2023《 万有引力与航天》单元测试题(解析版)

2023《 万有引力与航天》单元测试题(解析版)

万有引力与航天测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.物理学发展历史中,在前人研究基础上经过多年的尝试性计算,首先发表行星运动的三个定律的科学家是()A.哥白尼B.第谷C.伽利略D.开普勒2.通过一个加速装置对电子加一很大的恒力,使电子从静止开始加速,则对这个加速过程,下列描述正确的是()A.根据牛顿第二定律,电子将不断做匀加速直线运动B.电子先做匀加速直线运动,后以光速做匀速直线运动C.电子开始近似于匀加速直线运动,后来质量增大,牛顿运动定律不再适用D.电子是微观粒子,整个加速过程根本就不能用牛顿运动定律解释3.卫星绕某一行星的运动轨道可近似看成是圆轨道,观察发现每经过时间t,卫星运动所通过的弧长为L,该弧长对应的圆心角为θ弧度,如图所示.已知万有引力常量为G,由此可计算出太阳的质量为()A.M=B.M=C.D.4.宇宙中有这样一种三星系统,系统由两个质量为m的小星体和一个质量为M的大星体组成,两个小星体围绕大星体在同一圆形轨道上运行,轨道半径为r.关于该三星系统的说法中正确的是( )①在稳定运行情况下,大星体提供两小星体做圆周运动的向心力②在稳定运行情况下,大星体应在小星体轨道中心,两小星体在大星体相对的两侧③小星体运行的周期为T=④大星体运行的周期为T=A.①③ B.②③ C.①④ D.②④5.设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度比为k(均不计阻力),且已知地球与该天体的半径之比也为k,则地球与此天体的质量之比为()A. 1B.k2C.k D.6.我国绕月探测工程的预先研究和工程实施已取得重要进展.设地球、月球的质量分别为m1、m2,半径分别为R1、R2,人造地球卫星的第一宇宙速度为v,对应的环绕周期为T,则环绕月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为()A.v,T B.v,TC.v,T D.v,T7.土星周围有美丽壮观的“光环”,组成环的颗粒是大小不等、线度从1 μm到10 m的岩石、尘埃,类似于卫星,它们与土星中心的距离从7.3×104km延伸到1.4×105km.已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14 h,引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2,则土星的质量约为(估算时不考虑环中颗粒间的相互作用)()A. 9.0×1016kg B. 6.4×1017kg C. 9.0×1025kg D. 6.4×1026kg8.一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.测定飞船的运行速度9.甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道.以下判断正确的是()A.乙的周期大于甲的周期B.乙的速度大于第一宇宙速度C.甲的加速度小于乙的加速度D.甲在运行时能经过北极的正上方10.冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统,质量比约为7∶1,同时绕它们连线上某点O 做匀速圆周运动.由此可知,冥王星绕O点运动的().A.轨道半径约为卡戎的B.角速度大小约为卡戎的C.线速度大小约为卡戎的7倍D.向心力大小约为卡戎的7倍11.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知()A.火星与木星公转周期相等B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终不变C.太阳位于木星运行椭圆轨道的某焦点上D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积12.某星球的半径为R,在其表面上方高度为aR的位置,以初速度v0水平抛出一个金属小球,水平射程为bR,a,b均为数值极小的常数,则这个星球的第一宇宙速度为()A.v0B.v0C.v0D.v013.关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法,正确的是()A.若其质量加倍,则轨道半径也要加倍B.它在北京上空运行,故可用于我国的电视广播C.它以第一宇宙速度运行D.它运行的角速度与地球自转角速度相同14.人造卫星环绕地球运行的速率v=,其中g为地面处的重力加速度,R为地球半径,r为卫星离地球中心的距离.下列说法正确的是()A.从公式可见,环绕速度与轨道半径成反比B.从公式可见,环绕速度与轨道半径的平方根成反比C.从公式可见,把人造卫星发射到越远的地方越容易D.以上答案都不对15.如图所示,A为地球赤道上的物体,B为地球同步卫星,C为地球表面上北纬60°的物体.已知A、B的质量相同.则下列关于A、B和C三个物体的说法中,正确的是()A.A物体受到的万有引力小于B物体受到的万有引力B.B物体的向心加速度小于A物体的向心加速度C.A、B两物体的轨道半径的三次方与周期的二次方的比值相同D.A和B线速度的比值比C和B线速度的比值大,都小于1二、多选题(每小题至少有两个正确答案)16.(多选)2013年12月2日,我国探月卫星“嫦娥三号”在西昌卫星发射中心成功发射升空,飞行轨道示意图如图所示.“嫦娥三号”从地面发射后奔向月球,先在轨道∶上运行,在P点从圆形轨道∶进入椭圆轨道∶,Q为轨道∶上的近月点,则“嫦娥三号”在轨道∶上()“嫦娥三号”飞行轨道示意图A.运行的周期小于在轨道∶上运行的周期B.从P到Q的过程中速率不断增大C.经过P的速度小于在轨道∶上经过P的速度D.经过P的加速度小于在轨道∶上经过P的加速度17.(多选)假如地球自转角速度增大,关于物体所受的重力,下列说法正确的是()A.放在赤道地面上的物体的万有引力不变B.放在两极地面上的物体的重力不变C.放在赤道地面上的物体的重力减小D.放在两极地面上的物体的重力增加18.(多选)“嫦娥一号”探月卫星发动机关闭,轨道控制结束,卫星进入地月转移轨道,图中MN之间的一段曲线表示转移轨道的一部分,P是轨道上的一点,直线AB过P点且和两边轨道相切,下列说法中正确的是()A.卫星在此段轨道上,动能不变B.卫星经过P点时动能最小C.卫星经过P点时速度方向由P指向BD.卫星经过P点时加速度为019.2016年中国将发射“天宫二号”空间实验室,并发射“神舟十一号”载人飞船和“天舟一号”货运飞船,与“天宫二号”交会对接.“天宫二号”预计由“长征二号F”改进型无人运载火箭或“长征七号”运载火箭从酒泉卫星发射中心发射升空,由长征运载火箭将飞船送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上,B点距离地面的高度为h,地球的中心位于椭圆的一个焦点上.“天宫二号”飞行几周后进行变轨进人预定圆轨道,如图所示.已知“天宫二号”在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,引力常量为G,地球半径为R.则下列说法正确的是()A. “天宫二号”从B点沿椭圆轨道向A点运行的过程中,引力为动力B. “天宫二号”在椭圆轨道的B点的向心加速度大于在预定圆轨道上B点的向心加速度C. “天宫二号”在椭圆轨道的B点的速度大于在预定圆轨道上B点的速度D.根据题目所给信息,可以计算出地球质量20.(多选)在中国航天骄人的业绩中有这些记载:“天宫一号”在离地面343 km的圆形轨道上飞行;“嫦娥一号”在距月球表面高度为200 km的圆形轨道上飞行;“北斗”卫星导航系统由“同步卫星”(地球静止轨道卫星,在赤道平面,距赤道的高度约为 36 000千米)和“倾斜同步卫星”(周期与地球自转周期相等,但不定点于某地上空)等组成.则以下分析正确的是()A.设“天宫一号”绕地球运动的周期为T,用G表示引力常量,则用表达式求得的地球平均密度比真实值要小B. “天宫一号”的飞行速度比“同步卫星”的飞行速度要小C. “同步卫星”和“倾斜同步卫星”同周期、同轨道半径,但两者的轨道平面不在同一平面内D. “嫦娥一号”与地球的距离比“同步卫星”与地球的距离小三、填空题21.已知地球半径为R,质量为M,自转周期为T.一个质量为m的物体放在赤道处的海平面上,则物体受到的万有引力F=______,重力G=______.22.对太阳系的行星,由公式=,F=,=k可以得到F=________,这个公式表明太阳对不同行星的引力,与________成正比,与________成反比.23.地球赤道上的物体A,近地卫星B(轨道半径等于地球半径),同步卫星C,若用TA、TB、TC;v A、v B、v C;分别表示三者周期,线速度,则满足________,________.24.据报道,美国计划2021年开始每年送15 000名游客上太空旅游.如图所示,当航天器围绕地球做椭圆运行时,近地点A的速率________(填“大于”“小于”或“等于”)远地点B的速率.25.如图所示是某行星围绕太阳运行的示意图,则行星在A点的速率________在B点的速率.四、计算题26.假设几年后,你作为航天员登上了月球表面,如果你已知月球半径R,那么你用一个弹簧测力计和一个已知质量的砝码m,能否测出月球的质量M?怎样测定?27.宇宙中两个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,但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起.设两者的质量分别为m1和m2,两者相距为L.求:(1)双星的轨道半径之比;(2)双星的线速度之比;(3)双星的角速度.答案解析1.【答案】D【解析】哥白尼提出了日心说,第谷对行星进行了大量的观察和记录,开普勒在第谷的观察记录的基础上提出了行星运动的三个定律,选项D正确,A、B、C错误.2.【答案】C【解析】电子在加速装置中由静止开始加速,开始阶段速度较低,远低于光速,此时牛顿运动定律基本适用,可以认为在它被加速的最初阶段,它做匀加速直线运动.随着电子的速度越来越大,接近光速时,相对论效应越来越大,质量加大,它不再做匀加速直线运动,牛顿运动定律不再适用.3.【答案】B【解析】线速度为v=∶角速度为ω=∶根据线速度和角速度的关系公式,有v=ωr∶卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,有G=mvω∶联立解得M=,故选项B正确.4.【答案】B【解析】三星应该在同一直线上,并且两小星体在大星体相对的两侧,只有这样才能使某一小星体受到大星体和另一小星体的引力的合力提供向心力.由G+G=mr2,解得小星体的周期T=,所以选项B正确.5.【答案】C【解析】在地球上:h=某天体上;h′=因为=k所以=k根据G=mg,G=mg′可知=又因为=k联立得:=k6.【答案】A【解析】由向心力公式=,=,两式联立,得v2=v;由T2=,T=,两式联立,得T2=T,故A项正确.7.【答案】D【解析】环的外缘颗粒绕土星做圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:G=mR()2M=,其中R为轨道半径,大小为1.4×105km,T为周期,约为14 h.代入数据得:M≈6.4×1026kg.8.【答案】A【解析】取飞船为研究对象,由G=mR及M=πR3ρ,知ρ=,故选A.9.【答案】C【解析】人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有:G=m=mω2r=m()2r=ma解得:v=∶T=2π∶a=∶由∶∶∶式可以知道,人造卫星的轨道半径越大,线速度越小、周期越大、加速度越小,由于甲卫星的高度大,轨道半径大,故甲卫星的线速度小、周期大,加速度小;第一宇宙速度是近地圆轨道的环绕速度,也是圆轨道运行的最大速度;则C正确;甲只能在赤道上空,则D错误,故选C.10.【答案】A【解析】设冥王星和卡戎的质量分别为m1和m2,轨道半径分别为r1和r2,它们之间的距离为L.冥王星和卡戎绕它们连线上的某点做匀速圆周运动,转动周期和角速度相同,选项B错误;对于冥王星有=m1ω2r1,对于卡戎有=m2ω2r2,可知m1ω2r1=m2ω2r2,故==,选项A正确;又线速度v=ωr,故线速度大小之比==,选项C错误;因两星的向心力均由它们之间的万有引力提供,故大小相等,选项D错误.11.【答案】C【解析】根据开普勒第三定律,=k,k为常量,火星与木星公转的半径不等,所以火星与木星公转周期不相等,故A错误;开普勒第二定律:对每一个行星而言,太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等.行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化,故B错误;相同时间内,太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等是对同一个行星而言,故D错误;开普勒第一定律的内容为所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动,太阳处于椭圆的一个焦点上,故C正确.12.【答案】A【解析】设该星球表面重力加速度为g,小球落地时间为t,抛出的金属小球做平抛运动,根据平抛运动规律得aR=gt2,bR=v0t,联立以上两式解得g=,第一宇宙速度即为该星球地表卫星线速度,根据地表卫星重力充当向心力得mg=m,所以第一宇宙速度v===v0,故选项A正确.13.【答案】D【解析】由G=m得r=,可知轨道半径与卫星质量无关,A错.同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合,即在赤道上空运行,不能在北京上空运行,B错.第一宇宙速度是卫星在最低圆轨道上运行的速度,而同步卫星在高轨道上运行,其运行速度小于第一宇宙速度,C错.所谓“同步”就是卫星保持与地面赤道上某一点相对静止,所以同步卫星的角速度与地球自转角速度相同,D对.14.【答案】B【解析】由于g是地球表面处的重力加速度,R是地球半径,都是定值,根据v=可得环绕速度与轨道半径的平方根成反比,B正确,A、D错误;虽然r越大,v越小,但把卫星发射到越远的地方火箭会有更多的动能转化为重力势能,需要的发射速度就越大,C错误.15.【答案】D【解析】根据万有引力定律F=G,且A、B的质量相同,可知,间距越大的,引力越小,因此A物体受到的万有引力大于B物体受到的万有引力,故A错误;由an=ω2r,因A与B的角速度相同,当半径越大时,则向心加速度越大,故B错误;A在地球表面,不是环绕地球做匀速圆周运动,因此不满足开普勒第三定律,故C错误;根据v=ωr,可知,B点线速度最大,而C的线速度最小,因此A与B的线速度之比,C与B的线速度之比,均小于1,再根据同步卫星轨道半径约是地球半径的5.7倍,则=,C为地球表面上北纬60°的物体,那C轨道半径为地球半径的一半,则=,因此=,故D正确.16.【答案】ABC【解析】根据开普勒第三定律=k,可判断嫦娥三号卫星在轨道∶上的运行周期小于在轨道∶上的运行周期,A正确;因为P点是远地点,Q点是近地点,故从P点到Q点的过程中速率不断增大,B正确;根据卫星变轨特点可知,卫星在P点从圆形轨道∶进入椭圆轨道∶要减速,C正确;根据牛顿第二定律和万有引力定律可判断在P点,卫星的加速度是相同的,D错误.17.【答案】ABC【解析】地球自转角速度增大,物体受到的万有引力不变,选项A正确;在两极,物体受到的万有引力等于其重力,则其重力不变,选项B正确,D错误;而对放在赤道地面上的物体,F万=G重+mω2R,由于ω增大,则G重减小,选项C正确.18.【答案】BCD19.【答案】AD【解析】“天宫二号”从B点沿椭圆轨道向A点运行的过程中,速度是变大的,故受到的地球引力为动力,所以A正确;在B点“天宫二号”产生的加速度都是由万有引力产生的,因为同在B点万有引力大小相等,故不管在哪个轨道上运动,在B点时万有引力产生的加速度大小相等,故B错误;“天宫二号”在椭圆轨道的B点的加速后做离心运动才能进入预定圆轨道,故“天宫二号”在椭圆轨道的B点的速度小于在预定圆轨道的B点的速度,故C错误;“天宫二号”在预定圆轨道上飞行n 圈所用时间为t,故周期为T=,根据万有引力提供向心力G=m,得地球的质量M==,故D正确.20.【答案】AC【解析】设地球轨道半径为R,“天宫一号”的轨道半径为r,运行周期为T,地球密度为ρ,则有=m()2r,M=ρ·,解得ρ=,A正确;轨道半径小,运动速度大,B错误;“同步卫星”和“倾斜同步卫星”周期相同,则轨道半径相同,轨道平面不同,C正确;“嫦娥一号”绕月球运动,与地球距离大于同步卫星与地球距离,D错误.21.【答案】-【解析】根据万有引力定律的计算公式,得F万=.物体的重力等于万有引力减去向心力,即mg=F万-F向=-.22.【答案】行星的质量行星和太阳间距离的二次方【解析】=k与F=得F=,再与=k联立消去T可以得到F=,这个公式表明太阳对不同行星的引力与行星的质量成正比,与行星和太阳间距离的二次方成反比.23.【答案】TA=TC>TB v B>v C>v A【解析】卫星A为同步卫星,周期与C物体周期相等,根据卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力得周期T=2π,所以TA=TC>TB;AC比较,角速度相等,由v=ωr,可知v A<v C;BC比较,同为卫星,由人造卫星的速度公式v=,可知v B>v C,故TA=TC>TB,v B>v C>v A.24.【答案】大于【解析】25.【答案】大于【解析】26.【答案】将砝码挂在弹簧测力计上,测出弹簧测力计的读数F,由F=mg月,得g月=①在月球表面,砝码的重力应等于月球的引力,mg月=G,则M=,②将①代入②,解得M==.故能测出月球的质量,用弹簧测力计测出砝码的重力F,依据表达式M=求出月球质量.【解析】将砝码挂在弹簧测力计上,测出弹簧测力计的读数F,由F=mg月,得g月=①在月球表面,砝码的重力应等于月球的引力,mg月=G,则M=,②将①代入②,解得M==.故能测出月球的质量,用弹簧测力计测出砝码的重力F,依据表达式M=求出月球质量.27.【答案】(1)(2)(3)【解析】这两颗星必须各自以一定的速度绕某一中心转动才不至于因万有引力而被吸引在一起,从而保持两星间距离L不变,且两者做匀速圆周运动的角速度ω必须相同.如图所示,两者轨迹圆的圆心为O,圆半径分别为R1和R2.由万有引力提供向心力,有G=m1ω2R1①G=m2ω2R2②(1)由,得=.(2)因为v=ωR,所以==.(3)由几何关系知R1+R2=L③联立①②③式解得ω=.。

人教版高中物理必修二第六章《万有引力与航天》测试试题(含答案)

人教版高中物理必修二第六章《万有引力与航天》测试试题(含答案)

人教版高中物理必修二第六章《万有引力与航天》测试试题(含答案)1 / 7《万有引力与航天》测试题一、单选题1.理论上已经证明:质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零.现假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的实心球体,O 为球心,以O 为原点建立坐标轴Ox ,如图所示.一个质量一定的小物体(假设它能够在地球n 内部移动)在x 轴上各位置受到的引力大小用F 表示,则F 随x 变化的关系图中正确的是A .B .C .D .2.两个质量不同的天体构成双星系统,它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。

不考虑其它天体的作用力,下列说法不正确的是 ( ) A .质量大的天体线速度较小 B .两天体的角速度总是相同C .若两天体的距离不变,则周期也不变D .若在圆心处放一个质点,它受到的合力不为零3.关于科学家在物理学上做出的贡献,下列说法正确的是 A .奥斯特发现了申磁感应现象 B .爱因斯坦发现了行星运动规律 C .牛顿提出了万有引力定律D .开普勒提出了狭义相对论4.“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球,在距月球表面200km 的P 点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获,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200km 的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动.用T 1、T 2、T 3分别表示卫星在椭圆轨道Ⅰ、Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运动的周期,用a 1、a 2、a 3分别表示卫星沿三个轨道运动到P 点的加速度,则下面说法正确的是( )A.a1<a2<a3B.T1<T2<T3C.T1>T2>T3D.a1>a2>a35.下列说法正确的是()A.开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按照这些规律运动的原因B.月球绕地球运动时受到地球的引力和向心力的作用C.哥白尼提出了日心说,牛顿提出了万有引力定律,并测定了引力常量的数值D.物体在转弯时一定受到力的作用6.下列说法正确的是()A.牛顿通过实验测出了万有引力常量B.同步卫星运行的角速度与地球自转角速度相同,相对地球静止,且处于平衡状态C.第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的速度D.发射人造地球卫星所需的速度大小只决定于轨道高度,而与卫星的质量无关7.太空舱围绕地球做匀速圆周运动时,太空舱内的物体()A.处于完全失重状态,所受重力为零B.处于完全失重状态,所受重力不为零C.处于失重状态但不是完全失重,所受重力不为零D.处于平衡状态,所受合力为零8.下列说法中正确的是()A.两个互成角度(不共线)的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动B.匀速圆周运动是加速度不变的曲线运动C.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据,运用严密的逻辑推理,建立了万有引力定律并测定了万有引力常量GD.地球绕太阳公转运动轨道半径R的三次方与其周期T的平方之比为常数,即32RkT,那么人教版高中物理必修二第六章《万有引力与航天》测试试题(含答案)3 / 7k 的大小只与太阳的质量有关,与地球的质量无关9.一颗人造卫星在不同轨道上绕地球做匀速圆周运动,下列正确的是: A .轨道半径越大,所受向心力越大B .轨道半径越大,运行的角速度越大C .轨道半径越大,运行的线速度越大D .轨道半径越大,运行的周期越大10.已知某质量分布均匀的星球密度为ρ,有一个物体静止在该星球表面的“赤道”上,若由于星球自转使物体对星球表面的压力恰好为零,则该星球自转的周期为(万有引力常量为G )( ) AB .3Gπρ C .43G ρπD11.如图所示,两个卫星 A 、 B 绕着同一行星做匀速圆周运动,轨道半径分别为 R 1 和 R 2, R 1>R 2。

物理必修二万有引力与航天章末测试题(含答案)

物理必修二万有引力与航天章末测试题(含答案)

万有引力与航天1.关于万有引力定律和引力常量的发现,下面说法中正确的是( )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.万有引力定律是牛顿发现的,而引力常量是由卡文迪许测定的2.万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用规律,以下说法正确的( )A.物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的B.人造地球卫星离地球越远,受到地球的万有引力越大C.人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供D.宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用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4.若人造卫星绕地球做匀速率圆周运动,则下列说法正确的是( )A.卫星的轨道半径越大,它的运行速度越大B.卫星的轨道半径越大,它的运行速度越小C.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的向心力越大D.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的向心力越小5.若已知某行星绕太阳公转的半径r ,公转周期T ,万有引力常量G ,则由此可求出( )A.某行星的质量B.太阳质量C.某行星密度D.太阳密度6.在离地面高度等于地球半径的高处,重力加速度的大小是地球表面处的( )A.2倍B.1倍C. 21倍D.41倍 7.在研究宇宙发展演变的理论中,有一种学说叫做“宇宙膨胀学说”,宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的,大爆炸后各星球即以不同的速度向外运动,这种学说认为万有引力常量G 在缓慢地减小.根据这一理论,在很久很久以前,太阳系中地球的公转情况与现在相比( )A.公转半径R 较大B.公转周期T 较小C.公转速率v 较大D.公转角速率ω较小8.关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题,下面说法中正确的是( )A.在发射过程中向上加速时产生超重现象B.在降落过程中向下减速时产生超重现象C.进入轨道时做匀速圆周运动,产生失重现象D.失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的9.如图6-1所示,一艘宇宙飞船在预定轨道上做匀速圆周运动,在该飞船的密封舱内,下列实验能够进行的是( )A.(甲)宇航员生活废水过滤处理实验B.(乙)研究动能与重力势能转化规律实验C.(丙)探究感应电流的产生条件实验D.(丁)血浆与血细胞自然分层实验10.某星球的质量约为地球质量的9倍,半径约为地球半径的一半,若从地球表面高h 处平抛一物体,射程为60 m ,则在该星球上,从同样高度以同样的初速度平抛同一物体,射程应为( )A.10 mB.15 mC.90 mD.360 m11.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T 2/R 3=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12.利用下列哪组数据,可以计算出地球的质量( )①已知地球半径R 和地面重力加速度g②已知卫星绕地琺做匀速圆周运动的轨道半径和r 周期T③已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期T 和月球质量m④已知同步卫星离地面高h 和地球自转周期TA .①②B .①②④C .①③④D .②③④13.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,而苹果对地球无引力造成的C.苹果与地球间的引力是大小相等的,由于地球质量极大,不可能产生明显的加速度D.以上说法都不对14.两颗人造地球卫星,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=1:915.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 ,则下列结论不正确的是( )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、乙两行星各自的卫星的最小周期之比为a:bD.甲、乙两行星各自的卫星的最大角速度之比为b :a16.地球同步卫星距地面高度为h ,地球表面的重力加速度为g ,地球半径为R ,地球自转的角速度为ω,那么下列表达式表示同步卫星绕地球转动的线速度的是( )A.ω)(h R v +=B.)/(h R Rg v +=C.)/(h R g R v +=D.32ωg R v =17.发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是 ( )A .开普勒、卡文迪许B .牛顿、伽利略C .牛顿、卡文迪许D .开普勒、伽利略18.太空舱绕地球飞行时,下列说法中正确的是 ( )A .太空舱做圆周运动所需的向心力由地球对它的吸引力提供B .太空舱内宇航员感觉舱内物体失重C .地球对舱内物体无吸引力D .太空舱内无法使用天平19.行星绕恒星的运动轨道近似是圆形,那么它运行周期T 的平方与轨道半径R 的三次方的比为常数,设T 2/R 3=k ,则常数k 的大小 ( )A .只与恒星的质量有关B .只与行星的质量有关C.与恒星的质量及行星的质量都有关系 D .与恒星的质量及行星的质量都没关系20.有两颗行星A 、B ,在此两星球附近各有—颗卫星,若这两卫星运动的周期相等,由此可知( )A .行星A 、B 表面重力加速度与它们的半径—定成正比B .两卫星的线速度一定相等C .行星A 、B 的质量可能相等D .行星A 、B 的密度一定相等21.两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动,它们的质量之比m A :m B =1∶2,轨道半径之比r A :r B =3∶1,某—时刻它们的连线恰好通过地心,下列说法中错误的是 ( )A.它们的线速度之比v A :v B = 1∶3B.它们的向心加速度之比a A ∶a B =1∶9C.它们的向心力之比F A ∶F B = l ∶18D.它们的周期之比T A ∶T B = 3∶l22.设第一、第二、第三宇宙速度分别是v 1、v 2、v 3,则 ( )A .v 1=7.9 km /s ,7.9 km /s <v 2≤11.2km /s ,11.2km /s<v 3≤16.7km /sB .7.9 km /s ≤v 1<11.2km /s ,v 2=11.2 km /s ,11.2km /s<v 3≤16.7km /sC . 7.9 km /s ≤v 1<11.2km /s ,11.2km /s≤v 2<16.7km /s v 3=16.7 km /s ,D .v 1=7.9 km /s , v 2=11.2km /s ,1v 3=16.7km /s万有引力定律高考题1 (2011江苏第7题).一行星绕恒星作圆周运动。

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高中物理必修二《万有引力与航天》单元测试题(时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分.每小题中只有一个选项是正确的,选对得3分,错选、不选或多选均不得分)1.某行星绕太阳运动的轨道如图所示,则以下说法不正确的是()A.太阳一定在椭圆的一个焦点上B.该行星在a点的速度比在b、c两点的速度都大C.该行星在c点的速度比在a、b两点的速度都大D.行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积是相等的2.地球对物体的引力大小等于物体对地球的引力,但我们总是看到物体落向地球而地球并不向物体运动,这是因为()A.万有引力定律不适用于地球和物体B.牛顿第三定律不适用于地球和物体C.以地球上的物体作为参考系,看不到地球向物体运动,如果以太阳为参考系,就可以看到地球向物体运动D.地球的质量太大,产生的加速度很小,即便以太阳为参照物,也看不到地球向物体运动3.有一质量分布均匀的球状行星,设想把一物体放在该行星的中心位置,则此物体与该行星间的万有引力是()A.零B.无穷大C.无穷小D.无法确定4.宇宙飞船进入一个围绕太阳运动的近乎圆形的轨道上运动,如果轨道半径是地球轨道半径的9倍,那么宇宙飞船绕太阳运行的周期是() A.3年B.9年C.27年D.81年5.地球表面的平均重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G,则可用下列哪一式来估算地球的密度()A.3g4πRG B.3g4πR2GC.gRG D.gR2G6.英国《每日邮报》称,英国学者通过研究确认“超级地球”“格利泽581d”的体积约为地球体积的27倍,密度约为地球密度的13.已知地球表面的重力加速度为g,地球的第一宇宙速度为v,将“格利泽581d”视为球体,可估算() A.“格利泽581d”表面的重力加速度为2gB.“格利泽581d”表面的重力加速度为3gC.“格利泽581d”的第一宇宙速度为2vD.“格利泽581d”的第一宇宙速度为3v7.冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统,质量比约为7∶1,同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动.由此可知,冥王星绕O点运动的()A.轨道半径约为卡戎的1 7B.角速度大小约为卡戎的1 7C.线速度大小约为卡戎的7倍D.向心力大小约为卡戎的7倍8.如果火星的质量为地球质量的19,火星的半径为地球半径的12.那么关于火星探测器,下列说法中正确的是()A.探测器的发射速度只有达到了第三宇宙速度才可以发射成功B.火星的密度是地球密度的8 9C.探测器在火星表面上的重力是在地球表面上重力的2 9D.火星探测器环绕火星运行的最大速度为绕地球运行的第一宇宙速度的2倍9.如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带.假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动.下列说法正确的是()A .太阳对各小行星的引力相同B .各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C .小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值D .小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值10.如图所示,a 为放在赤道上随地球一起自转的物体,b 为同步卫星,c 为一般卫星,d 为极地卫星.设b 、c 、d 三卫星距地心的距离均为r ,做匀速圆周运动.则下列说法正确的是( )A .a 、b 、c 、d 线速度大小相等B .a 、b 、c 、d 角速度大小相等C .a 、b 、c 、d 向心加速度大小相等D .若b 卫星升到更高圆轨道上运动,则b 仍可能与a 物体相对静止二、多项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分.每小题有多个选项是正确的,全选对得6分,少选得3分,选错、多选或不选得0分)11.质量为m 的人造地球卫星,在半径为r 的圆轨道上绕地球运行时,其线速度为v ,角速度为ω,取地球质量为M ,当这颗人造地球卫星在轨道半径为2r 的圆轨道上绕地球运行时,则( )A .根据公式v =GM r ,可知卫星运动的线速度将减少到v 2B .根据公式F =m v 2r ,可知卫星所需的向心力将减小到原来的12C .根据公式ω=v r ,可知卫星的角速度将减小到ω2D .根据F =G Mm r 2,可知卫星的向心力减小为原来的1412.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,向心加速度为a 1,b 处于地面附近近地轨道上,正常运行速度为v 1,c 是地球同步卫星,离地心距离为r,运行速率为v2,加速度为a2,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如下图,地球的半径为R,则有()A.a的向心加速度等于重力加速度gB.d的运动周期有可能是20小时C.a1a2=RrD.v1v2=r R13.如图所示为一卫星绕地球运行的轨道示意图,O点为地球球心,已知引力常量为G,地球质量为M,OA=R,OB=4R,下列说法正确的是()A.卫星在A点的速率v A=GM RB.卫星在B点的速率v B<Gm 4RC.卫星在A点的加速度a A=GM R2D.卫星在B点的加速度a B<GM 16R214.由三颗星体构成的系统,忽略其他星体对它们的作用,存在着一种运动形式:三颗星体在相互之间的万有引力作用下,分别位于等边三角形的三个顶点上,绕某一共同的圆心O在三角形所在平面内以相同角速度做匀速圆周运动.如图所示,三颗星体的质量均为m,三角形的边长为a,引力常量为G,下列说法正确的是()A.每个星体受到引力大小均为3Gm2 a2B.每个星体的角速度均为3Gm a3C.若a不变,m是原来的两倍,则周期是原来的1 2D.若m不变,a是原来的4倍,则线速度是原来的1 2三、非选择题(本题共4小题,共46分.把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答.解答时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.(10分)设想着陆器完成了对月球表面的考察任务后,由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱,其过程如图所示.设轨道舱的质量为m,月球表面的重力加速度为g,月球的半径为R,轨道舱到月球中心的距离为r,引力常量为G,试求:(1)月球的质量;(2)轨道舱的速度和周期.16.(12分)某航天飞机在地球赤道上空飞行,轨道半径为r,飞行方向与地球的自转方向相同,设地球的自转角速度为ω0,地球半径为R,地球表面重力加速度为g,在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方,求它下次通过该建筑物上方所需的时间.17.(12分)人造地球卫星P绕地球球心做匀速圆周运动,已知P卫星的质量为m,距地球球心的距离为r,地球的质量为M,引力常量为G,求:(1)卫星P与地球间的万有引力的大小;(2)卫星P的运行周期;(3)现有另一地球卫星Q,Q绕地球运行的周期是卫星P绕地球运行周期的8倍,且P、Q的运行轨迹位于同一平面内,如图所示,求卫星P、Q在绕地球运行过程中,两卫星间相距最近时的距离.18.(12分)如图所示,宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点,沿水平方向以初速度v0抛出一个小球,测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上,斜坡的倾角α,已知该星球的半径为R ,引力常量为G ,已知球的体积公式是V =43πR 3.求:(1)该星球表面的重力加速度g ;(2)该星球的密度;(3)该星球的第一宇宙速度.高中物理必修二《万有引力与航天》单元测试题参考答案一、单项选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分.每小题中只有一个选项是正确的,选对得3分,错选、不选或多选均不得分)1.某行星绕太阳运动的轨道如图所示,则以下说法不正确的是()A.太阳一定在椭圆的一个焦点上B.该行星在a点的速度比在b、c两点的速度都大C.该行星在c点的速度比在a、b两点的速度都大D.行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积是相等的解析:由开普勒第一定律知,太阳一定位于椭圆的一个焦点上,A正确;由开普勒第二定律知太阳与行星的连线在相等时间内扫过的面积是相等的,因为a 点与太阳的连线最短,b点与太阳的连线最长,所以行星在a点速度最大,在b 点速度最小,选项B、D正确,C错误.答案:C2.地球对物体的引力大小等于物体对地球的引力,但我们总是看到物体落向地球而地球并不向物体运动,这是因为()A.万有引力定律不适用于地球和物体B.牛顿第三定律不适用于地球和物体C.以地球上的物体作为参考系,看不到地球向物体运动,如果以太阳为参考系,就可以看到地球向物体运动D.地球的质量太大,产生的加速度很小,即便以太阳为参照物,也看不到地球向物体运动解析:万有引力是普遍适用的,A错误.两物体之间的万有引力也是一对作用力与反作用力,同样遵循牛顿第三定律,B错误.地球的质量太大,产生的加速度很小,即便以太阳为参照物,也看不到地球向物体运动,C错误,D正确.答案:D3.有一质量分布均匀的球状行星,设想把一物体放在该行星的中心位置,则此物体与该行星间的万有引力是()A.零B.无穷大C.无穷小D.无法确定解析:许多同学做此题时,直接将r=0代入公式F=GMmr2,得出F为无穷大的错误结论.这是因为当物体位于行星中心时,行星不能再视为质点.如图所示,将行星分成若干关于球心O对称的质量小块,其中每一小块均可视为质点.现取同一直径上关于O对称的两个小块m、m′,它们对球心处物体的万有引力大小相等,方向相反,其合力为零.由此推广到行星中所有的其他质量小块.因此行星与物体间存在着万有引力,但这些力的合力为零.故正确选项为A.答案:A4.宇宙飞船进入一个围绕太阳运动的近乎圆形的轨道上运动,如果轨道半径是地球轨道半径的9倍,那么宇宙飞船绕太阳运行的周期是() A.3年B.9年C.27年D.81年解析:开普勒第三定律中的公式R3T2=k,解得:T=R3k.一颗小行星围绕太阳在近似圆形的轨道上运动,若轨道半径是地球轨道半径的9倍,小行星绕太阳运行的周期是地球周期的27倍,即小行星绕太阳运行的周期是27年.故选C.答案:C5.地球表面的平均重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G,则可用下列哪一式来估算地球的密度()A.3g4πRG B.3g4πR2GC.gRG D.gR2G解析:对于地面上的物体,有mg=GMmR2,又知M=43πR3ρ,整理得ρ=3g4πRG,A正确.答案:A6.英国《每日邮报》称,英国学者通过研究确认“超级地球”“格利泽581d”的体积约为地球体积的27倍,密度约为地球密度的13.已知地球表面的重力加速度为g ,地球的第一宇宙速度为v ,将“格利泽581d ”视为球体,可估算( )A .“格利泽581d ”表面的重力加速度为 2gB .“格利泽581d ”表面的重力加速度为 3gC .“格利泽581d ”的第一宇宙速度为 2vD .“格利泽581d ”的第一宇宙速度为 3v解析:由万有引力与重力关系有:GMm R 2=mg ,M =ρV ,V =43πR 3,解三式得:g =43G πρR .由“格利泽”与地球体积关系及体积公式可知,格利泽半径为地球半径的3倍,由题意可知,格利泽表面的重力加速度与地球表面的重力加速度相等,A 、B 项错;由第一宇宙速度定义式v =gR 可知,格利泽的第一宇宙速度为3v ,C 项错,D 项正确.答案:D7.冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统,质量比约为7∶1,同时绕它们连线上某点O 做匀速圆周运动.由此可知,冥王星绕O 点运动的( )A .轨道半径约为卡戎的17B .角速度大小约为卡戎的17C .线速度大小约为卡戎的7倍D .向心力大小约为卡戎的7倍解析:做双星运动的星体相互间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力,即F 万=m 1ω2r 1=m 2ω2r 2,得m 1m 2=r 2r 1,故A 正确;双星运动的角速度相同,故B 错误;由v =ωr 可知冥王星的线速度为卡戎的17,故C 错误;两星间的向心力为两者间的万有引力且等值反向,故D 错误.答案:A8.如果火星的质量为地球质量的19,火星的半径为地球半径的12.那么关于火星探测器,下列说法中正确的是( )A .探测器的发射速度只有达到了第三宇宙速度才可以发射成功B .火星的密度是地球密度的89C .探测器在火星表面上的重力是在地球表面上重力的29D .火星探测器环绕火星运行的最大速度为绕地球运行的第一宇宙速度的2倍解析:探测器发射速度达到第二宇宙速度即可,A 错;ρ=M43πR3,ρ火ρ地=M 火M 地·⎝ ⎛⎭⎪⎫R 地R 火3=19×8=89,B 对;由GMm R 2=mg 知g 火g 地=M 火M 地·⎝ ⎛⎭⎪⎫R 地R 火2=19×4=49,C 错;由GMmR 2=m v 2R 得v =GM R ,v 火v 地=M 火M 地·R 地R 火=19×2=29,D 错.答案:B9.如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带.假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动.下列说法正确的是( )A .太阳对各小行星的引力相同B .各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C .小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值D .小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值 解析:根据万有引力定律F =G Mmr 2可知,由于各小行星的质量和各小行星到太阳的距离不同,万有引力不同,选项A 错误;设太阳的质量为M ,小行星的质量为m ,由万有引力提供向心力则G Mm r 2=m 4π2T 2r ,则各小行星做匀速圆周运动的周期T =2πr 3GM ,因为各小行星的轨道半径r 大于地球的轨道半径.所以各小行星绕太阳运动的周期均大于地球的周期(一年),选项B 错误;向心加速度a =F m =G Mr 2,内侧小行星到太阳的距离小,向心加速度大,选项C 正确;由G Mm r 2=m v 2r 得小行星的线速度v =GMr ,小行星做圆周运动的轨道半径大于地球的公转轨道半径,线速度小于地球绕太阳公转的线速度,选项D 错误.答案:C10.如图所示,a 为放在赤道上随地球一起自转的物体,b 为同步卫星,c 为一般卫星,d 为极地卫星.设b 、c 、d 三卫星距地心的距离均为r ,做匀速圆周运动.则下列说法正确的是( )A .a 、b 、c 、d 线速度大小相等B .a 、b 、c 、d 角速度大小相等C .a 、b 、c 、d 向心加速度大小相等D .若b 卫星升到更高圆轨道上运动,则b 仍可能与a 物体相对静止 解析:a 、b 比较,角速度相等,由v =ωr ,可知v a <v b ,根据线速度公式v =GMr ,b 、c 、d 为卫星,轨道半径相同,线速度大小相等,故A 错误;根据ω=GMr 3,b 、c 、d 为卫星,轨道半径相同,角速度大小相等,a 、b 比较,角速度相等,所以a 、b 、c 、d 角速度大小相等,故B 正确;a 、b 比较,角速度相等,由a =ω2r ,a a <a b ,根据向心加速度大小公式a =GMr 2,b 、c 、d 为卫星,轨道半径相同,向心加速度大小相等,故C 错误;b 为同步卫星,若b 卫星升到更高圆轨道上运动,周期发生变化,b 不可能与a 物体相对静止,故D 错误.故选B.答案:B二、多项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分.每小题有多个选项是正确的,全选对得6分,少选得3分,选错、多选或不选得0分)11.质量为m 的人造地球卫星,在半径为r 的圆轨道上绕地球运行时,其线速度为v ,角速度为ω,取地球质量为M ,当这颗人造地球卫星在轨道半径为2r 的圆轨道上绕地球运行时,则( )A .根据公式v =GMr ,可知卫星运动的线速度将减少到v 2B .根据公式F =m v 2r ,可知卫星所需的向心力将减小到原来的12C .根据公式ω=vr ,可知卫星的角速度将减小到ω2 D .根据F =G Mm r 2,可知卫星的向心力减小为原来的14解析:人造地球卫星绕地球运行时,由万有引力提供向心力,则有G Mmr 2=m v 2r ,得v =GMr ,则知卫星运动的线速度将减小到v 2,故A 正确;卫星运动的线速度将减小到v 2,轨道半径增大到原来的2倍,根据公式F =m v 2r ,可知卫星所需的向心力将减小到原来的14,故B 错误;卫星运动的线速度将减小到v 2,轨道半径增大到原来的2倍,根据公式ω=vr ,可知卫星的角速度将减小到ω22,故C 错误;根据F =G Mmr 2,M 和m 不变,r 变为原来的2倍,可知卫星的向心力减小为原来的14,故D 正确.答案:AD12.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,向心加速度为a 1,b 处于地面附近近地轨道上,正常运行速度为v 1,c 是地球同步卫星,离地心距离为r ,运行速率为v 2,加速度为a 2,d 是高空探测卫星,各卫星排列位置如下图,地球的半径为R ,则有( )A .a 的向心加速度等于重力加速度gB .d 的运动周期有可能是20小时 C.a 1a 2=R rD.v 1v 2=r R解析:地球同步卫星c 的周期与地球自转周期相同,角速度相同,则知a 与c 的角速度相同,根据a =ω2r ,知c 的向心加速度大;由ma =G Mm r 2,得a =GMr 2,卫星的轨道半径越大,向心加速度越小,则同步卫星的向心加速度小于b 的向心加速度,而b 的向心加速度约为g ,故知a 的向心加速度小于重力加速度g ,故A 错误.由开普勒第三定律R 3T 2=k 知,卫星的轨道半径越大,周期越大,所以d 的运动周期大于c 的周期24 h ,故B 错误.a 、c 的角速度相同,由a =ω2r 知a 1a 2=R r ,故C 正确.根据G Mmr 2=m v 2r ,解得v =GMr ,则得v 1v 2=rR ,故D 正确.答案:CD13.如图所示为一卫星绕地球运行的轨道示意图,O 点为地球球心,已知引力常量为G ,地球质量为M ,OA =R ,OB =4R ,下列说法正确的是( )A .卫星在A 点的速率v A = GM RB .卫星在B 点的速率v B <Gm 4RC .卫星在A 点的加速度a A =GMR 2 D .卫星在B 点的加速度a B <GM16R 2解析:卫星在圆轨道上运行时,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:G MmR 2=ma =m v 2R ,解得:v =GM R ,a =GMR 2. 卫星经过椭圆轨道的A 点时,由于万有引力小于向心力,故做离心运动,故:G MmR 2<m v 2R ,解得:v >GMR ,故A 错误.卫星经过椭圆轨道的B 点时,由于万有引力大于向心力,故做向心运动,故:G Mm(4R )2>m v 24R ,解得:v < GM4R ,故B 正确.根据牛顿第二定律,卫星在A 点的加速度:a A =GMR 2,故C 正确.根据牛顿第二定律,卫星在B 点的加速度a B =GM16R 2,故D 错误.答案:BC14.由三颗星体构成的系统,忽略其他星体对它们的作用,存在着一种运动形式:三颗星体在相互之间的万有引力作用下,分别位于等边三角形的三个顶点上,绕某一共同的圆心O 在三角形所在平面内以相同角速度做匀速圆周运动.如图所示,三颗星体的质量均为m ,三角形的边长为a ,引力常量为G ,下列说法正确的是( )A .每个星体受到引力大小均为3Gm 2a 2 B .每个星体的角速度均为3Gm a 3C .若a 不变,m 是原来的两倍,则周期是原来的12 D .若m 不变,a 是原来的4倍,则线速度是原来的12 解析:对任意一个星体,受力分析如图所示,有F 1=G m 2a 2,F 2=G m 2a 2,每个星体受到的引力为F =2F 1cos 30°=3G m 2a 2,故A 错误;由几何关系可知,每个星体绕中心做匀速圆周运动的半径r =3a 3,根据万有引力提供向心力,有3G m 2a 2=mω2·33a ,解得ω=3Gma 3,故B 正确;对每个星体,根据万有引力提供向心力,有3G m 2a 2=m 4π2T 2·3a3,解得T =2πa 33Gm ,若a 不变,m 是原来的两倍,则周期是原来的22,故C 错误;对每个星体,根据万有引力提供向心力,有3G m 2a 2=m v 23a 3,解得v =Gma ,若m 不变,a 是原来的4倍,则线速度是原来的12,故D 正确.答案:BD三、非选择题(本题共4小题,共46分.把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答.解答时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.(10分)设想着陆器完成了对月球表面的考察任务后,由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱,其过程如图所示.设轨道舱的质量为m ,月球表面的重力加速度为g ,月球的半径为R ,轨道舱到月球中心的距离为r ,引力常量为G ,试求:(1)月球的质量; (2)轨道舱的速度和周期.解析:(1)设月球的质量为M ,则在月球表面 G Mm R 2=mg ,得月球质量M =g R 2G .(2)设轨道舱的速度为v ,周期为T ,则G Mmr 2=m v 2r ,解得v =Rg r .G Mm r 2=m 4π2T 2r ,解得T =2πr R r g . 答案:(1)g R 2G (2)Rg r 2πr Rr g16.(12分)某航天飞机在地球赤道上空飞行,轨道半径为r ,飞行方向与地球的自转方向相同,设地球的自转角速度为ω0,地球半径为R ,地球表面重力加速度为g ,在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方,求它下次通过该建筑物上方所需的时间.解析:用ω表示航天飞机的角速度,用m 、M 分别表示航天飞机及地球的质量,则有GMmr 2=mrω2.航天飞机在地面上,有G MmR 2=mg . 联立解得ω=gR 2r 3.若ω>ω0,即航天飞机高度低于同步卫星高度,用t 表示所需时间, 则ωt -ω0t =2π.所以t =2πω-ω0=2πgR 2r 3-ω0.若ω<ω0,即航天飞机高度高于同步卫星高度,用t 表示所需时间,则ω0t -ωt =2π.所以t =2πω0-ω=2πω0-gR 2r 3. 答案:2πgR 2r 3-ω0或2πω0- gR 2r 317.(12分)人造地球卫星P 绕地球球心做匀速圆周运动,已知P 卫星的质量为m ,距地球球心的距离为r ,地球的质量为M ,引力常量为G ,求:(1)卫星P 与地球间的万有引力的大小;(2)卫星P 的运行周期;(3)现有另一地球卫星Q ,Q 绕地球运行的周期是卫星P 绕地球运行周期的8倍,且P 、Q 的运行轨迹位于同一平面内,如图所示,求卫星P 、Q 在绕地球运行过程中,两卫星间相距最近时的距离.解析:(1)卫星P 与地球间的万有引力F =G Mm r 2. (2)由万有引力定律及牛顿第二定律,有G Mmr 2=m 4π2T 2r , 解得T =2πr 3GM .(3)对P 、Q 两卫星,由开普勒第三定律,可得 r 3T 2=r 3QT 2Q,又T Q =8T , 因此r Q =4r .P 、Q 两卫星和地球共线且P 、Q 位于地球同侧时距离最近,故最近距离为d =3r .答案:(1)G Mmr 2 (2)2πr 3GM (3)3r18.(12分)如图所示,宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P 点,沿水平方向以初速度v 0抛出一个小球,测得小球经时间t 落到斜坡另一点Q 上,斜坡的倾角α,已知该星球的半径为R ,引力常量为G ,已知球的体积公式是V =43πR 3.求:(1)该星球表面的重力加速度g ; (2)该星球的密度; (3)该星球的第一宇宙速度.解析:(1)小球在斜坡上做平抛运动时: 水平方向上:x =v 0t ,① 竖直方向上:y =12gt 2,②由几何知识tan α=yx ,③ 由①②③式得g =2v 0tan αt.(2)对于星球表面的物体m 0,有G Mm 0R 2=m 0g . 又V =43πR 3.故ρ=M V =3v 0tan α2πRtG .(3)该星球的第一宇宙速度等于它的近地卫星的运动速度,故G MmR 2=m v 2R , 又GM =gR 2, 解得v =2v 0R tan αt. 答案:(1)2v 0tan αt (2)3v 0tan α2πRtG (3)2v 0R tan αt。

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