学年度高一物理人教版必修2第六章万有引力与航天单元练习Word文件下载.docx
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B.牛顿借助万有引力定律发现了海王星和冥王星
C.卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量,因此被誉为称量地球质量第一人
D.据万有引力公式F=G,当两物体间的距离趋近于0时,万有引力趋近于无穷大
4.“神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动,其轨道高度距离地面约340km,则关于飞船的运行,下列说法中正确的是( )
A.飞船处于平衡状态
B.地球对飞船的万有引力提供飞船运行的向心力
C.飞船运行的速度大于第一宇宙速度
D.飞船运行的加速度大于地球表面的重力加速度
5.同步卫星到地心的距离为r,加速度为a1,速度为v1;
地球半径为R,赤道上物体随地球自转的向心加速度为a2,速度为v2,则( )
A.B.C.D.
6.2016年9月15日,“天宫二号”空间实验室在我国酒泉卫星发射中心发射升空,10月17日7时30分,“神舟11号”飞船载着两名宇航员飞向太空,并于10月19日凌晨与“天宫二号”交会对接,如图是交会对接时的示意图,交会时“天宫二号”在前,“神舟11号”在后.
神舟11号”发射后首先进入椭圆形轨道绕地球运行,其发射速度为( )
A.7.9km/sB.11.2km/s
C.16.7km/sD.大于7.9km/s,小于11.2km/s
7.关于第一宇宙速度,下列说法正确的是( )
A.第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最大速度
B.第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最小速度
C.地球的第一宇宙速度由地球的质量和半径决定的
D.第一宇宙速度是地球同步卫星环绕运行的速度
8.美国地球物理专家通过计算可知,因为日本的地震导致地球自转快了1.6μs(1s的百万分之一),通过理论分析下列说法正确的是( )
A.地球赤道上物体的重力将不变B.地球赤道上物体的重力会略变大
C.地球同步卫星的高度略调小D.地球同步卫星的高度略调大
9.中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统.其空间段计划由35颗卫星组成,其中静止同步轨道卫星、中地球轨道卫星距地面高度分别约为3.6×
104km、2.2×
104km.关于静止同步轨道卫星和中地球轨道卫星,下列说法正确的是( )
A.静止同步轨道卫星的周期大于中地球轨道卫星周期
B.多颗静止同步轨道卫星不能在同一轨道上,否则会相撞
C.静止同步轨道卫星的线速度大于中地球轨道卫星线速度
D.静止同步轨道卫星的角速度大于中地球轨道卫星角速度
二、多选题(本大题共5小题,共20.0分)
10.2008年9月25日,我国利用“神州七号”飞船将翟志刚、刘伯明、景海鹏三名宇航员送入太空.设宇航员测出自己绕地球做匀速圆周运动的周期为T,离地高度为H,地球半径为R,则根据T、H、R和引力常量G,能计算出的物理量是( )
A.地球的质量B.地球的平均密度
C.飞船所需的向心力D.飞船线速度的大小
11.天文学上把两个相距较近,由于彼此的引力作用而沿各自的轨道互相环绕旋转的恒星系统称为“双星”系统,设一双星系统中的两个子星保持距离不变,共同绕着连线上的某一点以不同的半径做匀速圆周运动,则( )
A.两子星的线速度的大小一定相等
B.两子星的角速度的大小一定相等
C.两子星受到的向心力的大小一定相等
D.两子星的向心加速度的大小一定相等
12.关于笫一宇宙速度,下列说法中正确的是( )
A.笫一宇宙速度的大小为7.9m/s
B.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度
C.它是人造地球卫星进入绕地轨道的最大发射速度
D.把人造地球卫星发射到高轨道需要的发射速度大于第一宇宙速度
13.如图所示为北斗导航系统的部分卫星,每颗卫星的运动可视为匀速圆周运动.下面说法正确的是( )
A.在轨道a、b运行的两颗卫星的周期相等
B.在轨道a、c运行的两颗卫星的速率va<vc
C.在轨道b、c运行的两颗卫星的角速度ωb<ωc
D.在轨道a、b运行的两颗卫星的加速度aa>cc
14.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B.该行星的平均密度为
C.该行星的质量为D.该行星表面的重力加速度为
三、计算题(本大题共2小题,共20.0分)
15.在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星,它到地面的距离等于地球半径R,地面上的重力加速度为g,求:
(1)卫星运动的线速度;
(2)卫星运动的周期.
16.我国“嫦娥一号”月球探测器在绕月球成功运行之后,为进一步探测月球的详细情况,又发射了一颗绕月球表面飞行的科学试验卫星.假设卫星绕月球作圆周运动,月球绕地球也作圆周运动,且轨道都在同一平面内.己知卫星绕月球运动周期T0,地球表面处的重力加速度g,地球半径R0,月心与地心间的距离为rom,引力常量G,试求:
(1)月球的平均密度ρ
(2)月球绕地球运转的周期T.
答案和解析
【答案】
1.A2.B3.C4.B5.C6.D7.C
8.C9.A10.ABD11.BC12.AD13.ABC14.BD
15.解:
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
=m=m,
v=,T=2π,
根据万有引力等于重力得地球表面重力加速度为:
g=
根据题意得r=R+h=2R
(1)卫星运动的速度v==,
(2)卫星运动的周期T=2π=4π.
答:
(1)卫星运动的速度v=,
(2)卫星运动的周期T=4π.
16.解:
(1)设卫星质量为m,对于绕月球表面飞行的卫星,由万有引力提供向心力
得
又据
(2)月球的球心绕地球的球心运动的周期为T.
地球的质量为M,对于在地球表面的物体m表
有
即
月球绕地球做圆周运动的向心力来自地球引力
得
(1)月球的平均密度ρ为.
(2)月球绕地球运转的周期T为.
【解析】
1.解:
A、行星绕太阳做匀速圆周运动,太阳对行星的万有引力提供行星圆周运动的向心力,故A正确
BD、根据牛顿第三定律,太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是作用力与反作用力,故两个力的大小相等方向相反,故BD错误
C、太阳对行星的引力受力物体是行星,行星对太阳的引力受力物体是太阳,故两个力不是同一个力,故C错误;
故选:
A
推导万有引力的大小表达式,熟悉掌握牛顿运动定律和开普勒行星运动定律并进行推导求解
熟练掌握万有引力推导的过程,理解万有引力的相互性,不难属于基础题
2.解:
由K=,式中的k只与恒星的质量有关,与行星质量无关,与行星运行的速度无关,因此K1>K2>K3,故B正确,ACD错误;
B.
开普勒第三定律中的公式=K=,可知K与中心天体的质量有关,从而即可求解.
考查行星绕太阳虽然是椭圆运动,但我们可以当作圆来处理,同时值得注意是周期是公转周期,同时掌握影响K的因素.
3.解:
A、开普勒发现了行星的运动规律,牛顿发现万有引力定律,故A错误.
B、德国的加勒发现了海王星,故B错误.
C、卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量,因此被誉为称量地球质量第一人,故C正确.
D、万有引力公式F=G,适用于两质点间的引力计算,当两物体间的距离趋近于0时已经不能看为质点,故不能用公式计算引力,故D错误.
C
开普勒发现了行星的运动规律;
牛顿发现万有引力定律;
万有引力常量G是由卡文迪许在实验室中首次准确测量出来的;
加勒发现了海王星;
卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量;
万有引力公式F=G,适用于两质点间的引力计算
普勒关于行星运动的定律是万有引力定律得发现的基础,是行星运动的一般规律,正确理解开普勒的行星运动定律和万有引力定律以及相关的物理学史
4.解:
A、飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动,速度方向时刻改变,是变速运动,不是平衡状态,故A错误;
B、飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动,地球对飞船的万有引力提供飞船运行的向心力,故B正确;
C、根据,得,可知轨道半径越大,速度越小,当轨道半径最小等于地球半径时的速度为第一宇宙速度,故飞船运行的速度小于第一宇宙速度,故C错误;
D、根据万有引力提供向心力,得,可知轨道半径越大,加速度越小,当轨道半径最小等于地球半径时的加速度等于地球表面的重力加速度,故飞船运行的加速度小于地球表面的重力加速度,故D错误.
匀速圆周运动是变速运动,不是平衡状态.飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动,地球对飞船的万有引力提供飞船运行的向心力.根据=ma,得,可知轨道半径越大,速度越小,加速度越小.
本题要知道匀速圆周运动是变速运动,速度方向时刻改变,是变速运动,做匀速圆周运动的物体受到的合力要提供向心力,合力不为零,不是平衡状态.
5.解:
AB、同步卫星与赤道上物体具有相同的角速度,根据v=rω知,,故A、B错误.
CD、根据a=rω2知,,故C正确,D错误.
C.
同步卫星与赤道上物体具有相同的角速度,结合v=rω得出线速度之比,根据a=rω2得出加速度之比.
解决本题的关键知道同步卫星和地球赤道上物体具有相同的角速度,结合线速度、向心加速度与轨道半径的关系分析判断,注意赤道上的物体不是靠万有引力提供向心力.
6.解:
人造卫星绕地球做椭圆运动的发射速度要大于第一宇宙速度7.9km/s,小于第二宇宙速度11.2km/s,则D正确
D
第一宇宙速度为7.9km/s,这是卫星绕地球做圆周运动的最大的运行速度也是最小发射速度,发射卫星时发射速度要大于等于第一宇宙速度小于第二宇宙速度,要是大于第二宇宙速度,物体将脱离地球的约束.
明确第一、二宇宙速度的物理意义,若做椭圆运动则发射速度要在第一,第二宇宙速度之间.
7.解:
A、物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度,在地面附近发射飞行器,如果速度等于7.9km/s,飞行器恰好做匀速圆周运动,如果速度小于7.9km/s,就出现万有引力大于飞行器做圆周运动所需的向心力,做近心运动而落地,所以第一宇宙速度是最小的发射速度,故A错误;
B、人造卫星在圆轨道上运行时,运行速度v=,轨道半径越大,速度越小,故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行
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- 学年度 物理 人教版 必修 第六 万有引力 航天 单元 练习