高中物理必修二--萬(wàn)有引力與航天題集精選.doc

。第六章 萬(wàn)有引力與航天題集一、選擇題1關(guān)于日心說(shuō)被人們接受的原因是()A太陽(yáng)總是從東面升起，從西面落下 B若以地球?yàn)橹行膩?lái)研究的運(yùn)動(dòng)有很多無(wú)法解決的問(wèn)題C若以太陽(yáng)為中心許多問(wèn)題都可以解決，對(duì)行星的描述也變得簡(jiǎn)單 D地球是圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的2有關(guān)開(kāi)普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的描述，下列說(shuō)法中正確的是( )A所有的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上B所有的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓，太陽(yáng)處在圓心上C所有的行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等D不同的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道是不同的F開(kāi)普勒第三定律也適用于其他繞行系統(tǒng)，且比值由中心天體決定3關(guān)于萬(wàn)有引力定律的適用范圍，下列說(shuō)法中正確的是( )A只適用于天體，不適用于地面物體 B只適用于球形物體，不適用于其他形狀的物體C只適用于質(zhì)點(diǎn)，不適用于實(shí)際物體 D適用于自然界中任意兩個(gè)物體可視為質(zhì)點(diǎn)的物體之間4已知萬(wàn)有引力常量G，要計(jì)算地球的質(zhì)量還需要知道某些數(shù)據(jù)，現(xiàn)在給出下列各組數(shù)據(jù),可以計(jì)算出地球質(zhì)量的是( )A地球公轉(zhuǎn)的周期及半徑 B月球繞地球運(yùn)行的周期和運(yùn)行的半徑C人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期和速率 D地球半徑和同步衛(wèi)星離地面的高度5人造地球衛(wèi)星由于受大氣阻力，軌道半徑逐漸變小，則線速度和周期變化情況是( )A速度減小，周期增大，動(dòng)能減小 B速度減小，周期減小，動(dòng)能減小C速度增大，周期增大，動(dòng)能增大 D速度增大，周期減小，動(dòng)能增大6一個(gè)行星，其半徑比地球的半徑大2倍，質(zhì)量是地球的25倍，則它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的( )A6倍 B4倍 C25/9倍 D12倍7假如一個(gè)做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來(lái)的2倍仍做圓周運(yùn)動(dòng)，則( )A根據(jù)公式v=r可知，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將增加到原來(lái)的2倍B根據(jù)公式F=mv2r可知，衛(wèi)星所需向心力減小到原來(lái)的1/2C根據(jù)公式F=GMmr2可知，地球提供的向心力將減小到原來(lái)的1/4D根據(jù)上述B和C中給出的公式，可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將減小到原來(lái)的/28假設(shè)在質(zhì)量與地球質(zhì)量相同，半徑為地球半徑兩倍的天體上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)比賽，那么與在地球上的比賽成績(jī)相比，下列說(shuō)法正確的是（）A跳高運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)會(huì)更好 B用彈簧秤稱體重時(shí)，體重?cái)?shù)值變得更大C從相同高度由靜止降落的棒球落地的時(shí)間會(huì)更短些 D用手投出的籃球，水平方向的分速度變化更慢9在地球大氣層外有很多太空垃圾繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每到太陽(yáng)活動(dòng)期，由于受太陽(yáng)的影響，地球大氣層的厚度開(kāi)始增加，使得部分垃圾進(jìn)入大氣層開(kāi)始做靠近地球的近心運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生這一結(jié)果的初始原因是（ ）A由于太空垃圾受到地球引力減小而導(dǎo)致做近心運(yùn)動(dòng)B由于太空垃圾受到地球引力增大而導(dǎo)致做近心運(yùn)動(dòng)C由于太空垃圾受到空氣阻力而導(dǎo)致做近心運(yùn)動(dòng)D地球引力提供了太空垃圾做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，故產(chǎn)生向心運(yùn)動(dòng)的結(jié)果與空氣阻力無(wú)關(guān)10“東方一號(hào)”人造地球衛(wèi)星A和“華衛(wèi)二號(hào)”人造衛(wèi)星B,它們的質(zhì)量之比為mA：mB=1：2,它們的軌道半徑之比為2：1，則下面的結(jié)論中正確的是（ ）A它們受到地球的引力之比為FA：FB=1：1 B它們的運(yùn)行速度大小之比為vA：vB=1：C它們的運(yùn)行周期之比為TA：TB=：1 D它們的運(yùn)行角速度之比為A：B=：111西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭發(fā)射架上，有一待發(fā)射的衛(wèi)星，它隨地球自轉(zhuǎn)的線速度為v1、加速度為a1；發(fā)射升空后在近地軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，線速度為v2、加速度為a2；實(shí)施變軌后，使其在同步衛(wèi)星軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的線速度為v3、加速度為a3。則v1、v2、v3的大小關(guān)系和a1、a2、a3的大小關(guān)系是（ ）Av2v3v1；a2a3v3a3a1 Cv2v3v1；a2a3a1 Dv3 v2v1；a2a3a112發(fā)射地球同步衛(wèi)星要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后將衛(wèi)星送入同步圓軌道3軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖1所示當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（ ）A衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道2 上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度B衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能C衛(wèi)星在軌道3上的動(dòng)能小于它在軌道1上的動(dòng)能D衛(wèi)星在軌道3上的引力勢(shì)能小于它在軌道1上的引力勢(shì)能二、填空題13地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半長(zhǎng)軸為1.501011m，周期為365天；月球繞地球運(yùn)行的軌道半長(zhǎng)軸為3.8l08m，周期為27.3天；則對(duì)于繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星R3T2的值為_(kāi)，對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星R3T2的值為_(kāi)。圖214木星到太陽(yáng)的距離約等于地球到太陽(yáng)距離的5.2倍，如果地球在軌道上的公轉(zhuǎn)速度為30km/s，則木星在其軌道上公轉(zhuǎn)的速度等于_。15如圖2，有A、B兩顆行星繞同一恒星O做圓周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向相同，A行星的周期為T1，B行星的周期為T2，在某一時(shí)刻兩行星第一次相遇(即兩顆行星相距最近)，則經(jīng)過(guò)時(shí)間t1_時(shí)兩行星第二次相遇，經(jīng)過(guò)時(shí)間t2_時(shí)兩行星第一次相距最遠(yuǎn)。16把火星和地球視為質(zhì)量均勻分布的球，它們繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，已知火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比為T1/T2，火星和地球各自表面處的重力加速度之比為gl/g2，火星和地球半徑之比為rlr2。則火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之比為E1E2= 。（動(dòng)能公式為：E=）三、計(jì)算題17太陽(yáng)系中除了有九大行星外，還有許多圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的小行星，其中一顆名叫“谷神”的小行星，質(zhì)量為1.001021kg，它運(yùn)行的軌道半徑是地球的2.77倍，試求出它繞太陽(yáng)一周所需要的時(shí)間是多少年?18某星球的質(zhì)量約為地球的9倍，半徑為地球的一半，若從地球上高h(yuǎn)處平拋一物體，射程為60m，則在該星球上以同樣高度、以同樣初速度平拋同一物體，射程為多少?19“伽利略”號(hào)木星探測(cè)器從1989年10月進(jìn)入太空起，歷經(jīng)6年，行程37億千米，終于到達(dá)木星周圍，此后要在2年內(nèi)繞木星運(yùn)行11圈，對(duì)木星及其衛(wèi)星進(jìn)行考察，最后進(jìn)入木星大氣層燒毀設(shè)這11圈都是繞木星在同一個(gè)圓周上運(yùn)行，試求探測(cè)器繞木星運(yùn)行的軌道半徑和速率(已知木星質(zhì)量為1.91027kg)20宇宙飛船在一顆直徑2.2km，平均密度kg/m3的小行星上著路，這顆小行星在緩慢地自轉(zhuǎn)，宇航員計(jì)劃用2.0小時(shí)的時(shí)間在這顆小行星表面沿著赤道步行一圈，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明這計(jì)劃是否能夠?qū)崿F(xiàn)？（引力常量/kg2）21用不同的方法估算銀河系的質(zhì)量，所得結(jié)果也不相同。以下是諸多估算方法中的一種。根據(jù)觀測(cè)結(jié)果估計(jì)，從銀河系中心到距離為R=3109R0（R0表示地球軌道半徑）的范圍內(nèi)集中了質(zhì)量M1=1.51011M0(M0表示太陽(yáng)的質(zhì)量)。在上面所指的范圍內(nèi)星體運(yùn)轉(zhuǎn)的周期為T=3.75108年。求銀河系“隱藏”的質(zhì)量，即在半徑為R的球體內(nèi)未被觀察到的物質(zhì)的質(zhì)量，計(jì)算中可以認(rèn)為銀河系的質(zhì)量都集中在其中心。22A、B兩顆人造衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，它們的圓軌道在同一平面內(nèi)，周期之比是。若兩顆衛(wèi)星最近距離等于地球半徑R，求這兩顆衛(wèi)星的周期各是多少？從兩顆衛(wèi)星相距最近開(kāi)始計(jì)時(shí)到兩顆衛(wèi)星相距最遠(yuǎn)至少經(jīng)過(guò)多少時(shí)間？已知在地面附近繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的周期為T0。高考題匯總一、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律【例1】（2014浙江卷）長(zhǎng)期以來(lái)“卡戎星（Charon）”被認(rèn)為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑r1=19600km，公轉(zhuǎn)周期T1=6.39天。2006年3月，天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)軌道半徑r2=48000km，則它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于（ ）A15天 B25天 C35天 D45天二、行星的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及規(guī)律1.動(dòng)能相等的兩人造地球衛(wèi)星A、B的軌道半徑之比RA:RB=1:2，它們的角速度之比= ，質(zhì)量之比mA:mB= 。2.在科學(xué)研究中，科學(xué)家常將未知現(xiàn)象同已知現(xiàn)象進(jìn)行比較，找出其共同點(diǎn)，進(jìn)一步推測(cè)未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律。法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引問(wèn)題時(shí)，曾將扭秤的振動(dòng)周期與電荷間距離的關(guān)系類比單擺的振動(dòng)周期與擺球到地心距離的關(guān)系。已知單擺擺長(zhǎng)為l，引力常量為G。地球的質(zhì)量為M。擺球到地心的距離為r，則單擺振動(dòng)周期T與距離r的關(guān)系式為AB C D三、萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的綜合應(yīng)用【例4】設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為T，質(zhì)量為M，引力常量為G，假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，半徑為R。同一物體在南極和赤道水平面上靜止時(shí)所受到的支持力之比為A B C D【例5】石墨烯是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新材料，其超高強(qiáng)度及超強(qiáng)導(dǎo)電、導(dǎo)熱等非凡的物理化學(xué)性質(zhì)有望使21世紀(jì)的世界發(fā)生革命性的變化，其發(fā)現(xiàn)者由此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。用石墨烯制作超級(jí)纜繩，人類搭建“太空電梯”的夢(mèng)想有望在本世紀(jì)實(shí)現(xiàn)?？茖W(xué)家們?cè)O(shè)想，通過(guò)地球同步軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站，電梯倉(cāng)沿著這條纜繩運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)外太空和地球之間便捷的物資交換。（1）若“太空電梯”將貨物從赤道基站運(yùn)到距地面高度為的同步軌道站，求軌道站內(nèi)質(zhì)量為的貨物相對(duì)地心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為，地球半徑為R。（2）當(dāng)電梯倉(cāng)停在距地面高度的站點(diǎn)時(shí)，求倉(cāng)內(nèi)質(zhì)量m2=50kg的人對(duì)水平地板的壓力大小。取地面附近重力加速度g=10m/s2，地球自轉(zhuǎn)角速度=7.310-5rad/s，地球半徑R=6.4103km。四、天體間的追及問(wèn)題【例7】（2014全國(guó)卷I卷）太陽(yáng)系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)行到某地外行星和太陽(yáng)之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)稱為“行星沖日”。據(jù)報(bào)道，2014年各行星沖日時(shí)間分別是：1月6日木星沖日；4月9日火里沖日；5月11日土星沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日。已知地球及各地外行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑如下表所示，則下列判斷正確的是地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑（AU）1.01.55.29.51930A各地外行星每年都會(huì)出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B在2015年內(nèi)一定會(huì)出現(xiàn)木星沖日C天王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔為土星的一半D地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔最短五、同步衛(wèi)星問(wèn)題及變軌問(wèn)題1.研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時(shí)。假設(shè)這種趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來(lái)人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在相比A距地球的高度變大 B向心加速度變大 C線速度變大 D加速度變大22013年12月2日，我國(guó)探月衛(wèi)星“嫦娥三號(hào)”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，此飛行軌道示意圖如圖所示，地面發(fā)射后奔向月球，在P點(diǎn)從圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道，Q為軌道上的近月點(diǎn)。關(guān)于“嫦娥三號(hào)”運(yùn)動(dòng)正確的說(shuō)法是A發(fā)射速度一定大于7.9km/sB在軌道上從P到Q的過(guò)程中速率不斷增大C在軌道上經(jīng)過(guò)P的速度小于在軌道上經(jīng)過(guò)P的速度D在軌道上經(jīng)過(guò)P的加速度小于在軌道上經(jīng)過(guò)P的加速度六、對(duì)第一宇宙速度的考查1.若有一顆“宜居”行星，其質(zhì)量為地球的p倍，半徑為地球的q倍，則該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度是地球衛(wèi)星環(huán)繞速度的A倍 B倍 C倍 D倍2.已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率約為A3.5km/s B5.0km/s C17.7km/s D35.2km/s七、天體質(zhì)量和密度的計(jì)算1.假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體。已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g；在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為T；引力常量為G。地球的密度為A B C. D2.如圖所示，飛行器P繞某星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，星球相對(duì)飛行器的張角為，下列說(shuō)法正確的是A軌道半徑越大，周期越長(zhǎng)B軌道半徑越大，速度越大C若測(cè)得周期和張角，可得到星球的平均密度D若測(cè)得周期和軌道半徑，可得到星球的平均密度3.人類第一次登上月球時(shí)，宇航員在月球表面做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將一片羽毛和一個(gè)鐵錘從同一個(gè)高度由靜止同時(shí)釋放，二者幾乎同時(shí)落地。若羽毛和鐵錘是從 高度為h處下落，經(jīng)時(shí)間t落到月球表面。已知引力常量為G，月球的半徑為R。（1）求月球表面的自由落體加速度大小；（2）若不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，求：a月球的質(zhì)量M； b月球的“第一宇宙速度”大小v。八、對(duì)天體運(yùn)動(dòng)中功和能的考查1.2013年我國(guó)相繼完成“神十”與“天宮”對(duì)接，“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大工程。某航天愛(ài)好者提出“玉兔”回家的設(shè)想：如圖所示，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對(duì)接，然后由飛船送“玉兔”返回地球。設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m，月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g月，以月球表面為零勢(shì)能面，“玉兔”在h高度的引力勢(shì)能可表示為，其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量。若忽略月球的自轉(zhuǎn)，從開(kāi)始發(fā)射到對(duì)接完成需要對(duì)“玉兔”做的功為A B C D2.如圖為“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器在月球上著陸最后階段的示意圖。首先在發(fā)動(dòng)機(jī)作用下，探測(cè)器受到推力在距月面高度為h1處懸停（速度為0，h1遠(yuǎn)小于月球半徑）；接著推力改變，探測(cè)器開(kāi)始豎直下降，到達(dá)距月面高度為h2處的速度為v；此后發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，探測(cè)器僅受重力下落到月面。已知探測(cè)器總質(zhì)量為m（不包括燃料），地球和月球的半徑比為k1，質(zhì)量比為k2，地球表面附近的重力加速度為g。求：例15圖（1）月球表面附近的重力加速度大小及探測(cè)器剛接觸月面時(shí)的速度大??；（2）從開(kāi)始豎直下降到剛接觸月面時(shí)，探測(cè)器機(jī)械能的變化。新課標(biāo)高中物理必修二萬(wàn)有引力與航天單元測(cè)試題2【參考答案】一、選擇題1C 2ACD 3D 4BC 5D 6C 7CD 8A 9C10BC 11C 12AC二、填空題133.41018；1.010131413km/s提示：由開(kāi)普勒第三定律得解得13km/s15提示：經(jīng)過(guò)一段時(shí)間兩行星再次相遇，則兩行星轉(zhuǎn)過(guò)的角度之差應(yīng)該是2K；當(dāng)兩行星相距最遠(yuǎn)時(shí)，則兩行星轉(zhuǎn)過(guò)的角度之差應(yīng)該是（2K+1），而行星轉(zhuǎn)過(guò)的角度為