粵教版物理配套習(xí)題第三章

1、第三章 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用一、選擇題1關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中，正確的是( )A所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)B行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)位于行星軌道的中心處C離太陽(yáng)越近的行星運(yùn)動(dòng)周期越大D所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值相等2對(duì)于質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力表達(dá)式為FG，下列說(shuō)法正確的是( )A公式中的G是引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)得出的而不是人為規(guī)定的B當(dāng)兩物體的距離r趨于零時(shí)，萬(wàn)有引力趨于無(wú)窮大C相互作用的兩個(gè)物體，質(zhì)量大的物體受到的引力較大，質(zhì)量小的物體受到的引力較小D兩個(gè)物體間的引力總是大小相等、方向相反，是一對(duì)平衡力3把太陽(yáng)系各行星運(yùn)動(dòng)近似看作勻

2、速圓周運(yùn)動(dòng)，則離太陽(yáng)越近的行星( )A周期越小B線(xiàn)速度越小C角速度越小D加速度越小4設(shè)人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星離地面越高，則衛(wèi)星的( )A線(xiàn)速度越大B角速度越大C向心加速度越大D周期越長(zhǎng)5某一高處物體的重力是地球表面上重力的一半，則該處距地心距離是地球半徑的( )A2倍B倍C4倍D倍6目前地球上空的同步衛(wèi)星有很多種類(lèi)，用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)、資源勘測(cè)、通訊、氣象等它們雖然質(zhì)量、功能各不相同，但一定具有相同的( )A線(xiàn)速度B角速度C向心加速度D距地球表面的高度7關(guān)于宇宙速度，下述說(shuō)法中正確的是（ ）A在地球周?chē)鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，其速度都必然大于第一宇宙速度7.9 km/sB在地球周?chē)?/p>

3、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，其速度不能大于第一宇宙速度7.9 km/sC在地球周?chē)鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，如其空間存在稀薄的空氣，受空氣阻力作用，其速度一定越來(lái)越小D在地球上物體發(fā)射速度大于第二宇宙速度時(shí)，物體將成為人造行星圖3-18如圖3-1所示，圓a、b、c其圓心均在地球的自轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上，對(duì)環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星而言，則( )A衛(wèi)星的軌道可能為aB衛(wèi)星的軌道可能為bC衛(wèi)星的軌道可能為cD同步衛(wèi)星的軌道只可能為b9下列說(shuō)法中正確的是( )A質(zhì)量為m的物體在地球上任何地方其重力均相等B把質(zhì)量為m的物體從地面移到高空上，其重力變小了C同一物體在赤道處的重力比在兩極處的重力大D同一物體在任何地方

4、其質(zhì)量都是相同的10若已知行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的半徑為r，公轉(zhuǎn)的周期為T(mén)，萬(wàn)有引力恒量為G，則由此可求出( )A某行星的質(zhì)量B太陽(yáng)的質(zhì)量C某行星的密度D太陽(yáng)的密度11地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍，一個(gè)飛行器在地球與月球之間，當(dāng)?shù)厍驅(qū)λ囊驮虑驅(qū)λ囊Υ笮∠嗟葧r(shí)，這飛行器距離地心的距離與距離月心的距離之比為( )A19B91C127D27112假設(shè)一小型飛船，在高空繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若沿與其運(yùn)動(dòng)相反的方向發(fā)射一枚火箭，則以下說(shuō)法正確的是( )A飛船一定離開(kāi)原來(lái)的軌道運(yùn)動(dòng)B火箭一定離開(kāi)原來(lái)的軌道運(yùn)動(dòng)C若飛船繼續(xù)繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則其運(yùn)動(dòng)的軌道的半徑一定增大D若火箭離開(kāi)飛船后繞地球做勻速圓周

5、運(yùn)動(dòng)，則其運(yùn)動(dòng)的圓軌道的半徑一定減小13某一顆人造地球同步衛(wèi)星距地面的高度為h，設(shè)地球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T(mén)，地面處的重力加速度為g，則該同步衛(wèi)星的線(xiàn)速度的大小應(yīng)為( )ACD14發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至圓軌道1上，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道3軌道1、軌道2相切于Q點(diǎn)，軌道2、軌道3相切于P點(diǎn)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是( )A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度 圖3-2C衛(wèi)星在軌道1上的經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度D衛(wèi)星在軌道2上的經(jīng)

6、過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度15用m表示地球同步通信衛(wèi)星的質(zhì)量，h表示衛(wèi)星離地面的高度，M表示地球的質(zhì)量，R0表示地球的半徑，g0表示地球表面處的重力加速度，T0表示地球自轉(zhuǎn)的周期，w0表示地球自轉(zhuǎn)的角速度，地球同步通信衛(wèi)星的環(huán)繞速度大小v為( )Aw 0(R0h)B C D二、填空題16在1781年，人們發(fā)現(xiàn)了第七個(gè)行星天王星但觀測(cè)出的天王星軌道總是同根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的軌道有一定的偏離，這是由于_星引力作用17宇航員在一行星上以速度為v0豎直上拋一個(gè)物體經(jīng)t s后落回手中，已知該行星半徑為R，要使物體不再落回星球表面，沿星球表面拋出的速度至少應(yīng)是 18已知月球的

7、半徑為r，月球表面的重力加速度為g月，萬(wàn)有引力恒量為G，若忽略月球的自轉(zhuǎn)，試求出月球的平均密度表達(dá)式 19海王星與太陽(yáng)的平均距離約為地球與太陽(yáng)平均距離的30倍，地球公轉(zhuǎn)周期是3.16107 s，那么海王星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期約為 s20在地球上，第一宇宙速度大小為 m/s人造地球衛(wèi)星以此速度繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其內(nèi)物體可在飛行器懸浮，處于完全失重狀態(tài)，其原因是 三、計(jì)算題21北京時(shí)間2002年12月30日零時(shí)40分，“神舟”四號(hào)無(wú)人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由長(zhǎng)征二號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射升空，飛船按計(jì)劃進(jìn)入預(yù)定軌道，用時(shí)t s繞地球運(yùn)行了n圈后，安全返回地面，這標(biāo)志著我國(guó)航天技術(shù)達(dá)到新的水平已知地球半徑為R

8、，地面重力加速度為g，試求飛船繞地球飛行時(shí)離地面的高度22在火箭發(fā)射衛(wèi)星的開(kāi)始階段，火箭與衛(wèi)星一起豎直上升的運(yùn)動(dòng)可看作勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a5 m/s2，衛(wèi)星封閉艙內(nèi)用彈簧秤掛著一個(gè)質(zhì)量為m9 kg的物體，當(dāng)衛(wèi)星豎直上升到某高度時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為85 N，求此時(shí)衛(wèi)星距地面的高度為多少?(地球半徑R6400 km，g10 m/s2)23為了驗(yàn)證地面上的重力與地球吸引月球的力是同一性質(zhì)的力，遵守同樣的規(guī)律，牛頓做了著名的“月地”檢驗(yàn)基本想法是：如果重力和星體間的引力是同一性質(zhì)的力，都與距離的二次方成反比關(guān)系，那么月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度就應(yīng)該是地面重力加速度的這是牛頓的想法請(qǐng)你參考

9、如下數(shù)據(jù)：地球半徑R6.4103 km 地球自轉(zhuǎn)周期T8.64104 s地球質(zhì)量M5.91024 kg 月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑r3.84105 km月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期t2.36106 s地球表面重力加速度g9.8 m/s2回答：(1)請(qǐng)用上面給出的有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算月球的向心加速度，說(shuō)明牛頓的想法是正確的(結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位)(2)為什么牛頓認(rèn)定月球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度應(yīng)該是地面重力加速度的24已知物體從地球上的逃逸速度(第二宇宙速度)v2，其中G、m、R分別是引力常量、地球的質(zhì)量和半徑已知G6.6710-11Nm2/kg2，c2.9979108 m/s求下列問(wèn)題：(1)逃逸速度大于真空中

10、光速的天體叫作黑洞，設(shè)某黑洞的質(zhì)量等于太陽(yáng)的質(zhì)量m1.981030 kg，求它的可能最大半徑；(2)在目前天文觀測(cè)范圍內(nèi)，物質(zhì)的平均密度為10-27 kg/m3，如果認(rèn)為我們的宇宙是這樣一個(gè)均勻大球體，其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c，因此任何物體都不能脫離宇宙，問(wèn)宇宙的半徑至少多大？25根據(jù)天文觀測(cè)，月球半徑為R1738 km，月球表面的重力加速度約為地球表面的重力加速度的，月球表面在陽(yáng)光照射下的溫度可達(dá)127，此時(shí)水蒸氣分子的平均速度達(dá)到v02000 m/s試分析月球表面沒(méi)有水的原因(取地球表面的重力加速度g9.8 m/s2)(要求至少用兩種方法說(shuō)明)參 考 答 案一、選擇題1

11、D解析：K，M為被環(huán)繞星體太陽(yáng)的質(zhì)量2A3A4D 5B解析：在地球表面上有：gG在某一高處有：gg解上述兩方程可得選項(xiàng)B正確6BD7BD 8BCD解析：a衛(wèi)星所受的萬(wàn)有引力指向地心，而衛(wèi)星軌道平面與地軸垂直，但未過(guò)地心，故引力將分解垂直地軸的分力及另一分力，很明顯，會(huì)使之向赤道漂移，破壞其運(yùn)行軌道，最終成為一個(gè)墜落的流星任何繞地運(yùn)行的天體或衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的軌道，其軌道圓心要與地心重合 9BD解析：考慮地球的自轉(zhuǎn)，設(shè)地球半徑為R，自轉(zhuǎn)的角速度為w，則在赤道位置上，由牛頓第二定律，得NmgGmw2R在兩極位置上，由萬(wàn)有引力定律，得mgG比較可得，同一物體在赤道處的重力比在兩極處的重力大10B 11Br1

12、 r2F1 F2解析：設(shè)飛行器距地心的距離與距月心的距離分別為r1、r2，地球?qū)λ囊驮虑驅(qū)λ囊ο嗟葧r(shí)是個(gè)臨界點(diǎn)，過(guò)了這點(diǎn)后，越飛越省力所以依要求得方程：F1F2，解方程可得，r1r29112A 13BC 14BD 15ABCD解析：用GMgR2進(jìn)行代換二、填空題16海王 17解析：設(shè)該星球上重力加速度為g，由豎直上拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，得g要使物體不落回星球表面，物體受到的萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，即Gm在星球表面萬(wàn)有引力與重力近似相等，所以mgG故有mgm所以v18解析：mg，M，MrpR3解三式可得：r195.19109提示：可根據(jù)開(kāi)普勒第三定律求解207900所受到的引力全部用來(lái)產(chǎn)生向心加速

13、度三、計(jì)算題21解：設(shè)地球質(zhì)量為M，質(zhì)量為m0的物體在地面有 Gm0g 飛船運(yùn)行周期為 T 設(shè)飛船質(zhì)量為m，萬(wàn)有引力提供向心力 Gm(Rh) 解得飛船離地高度 hR 22(本題利用萬(wàn)有引力定律求衛(wèi)星的軌道半徑)解：對(duì)封閉艙內(nèi)的物體，Tmgma所以有g(shù)m/s2m/s2利用萬(wàn)有引力定律：聯(lián)立，得h3200 km23解：arm/s22.72103 m/s2g2.72103 m/s2由題中所給數(shù)據(jù)，知60，重力與星體間的引力是同一性質(zhì)的力，均與距離的二次方成反比24解：(1)由題目所提供的信息可知，任何天體均存在其所對(duì)應(yīng)的逃逸速度v2，其中m、R為天體的質(zhì)量和半徑對(duì)于黑洞模型來(lái)說(shuō)，其逃逸速度大于真空中的光速，即v2c所以Rm2.94103 m即質(zhì)量為1.981030 kg的黑洞的最大半徑為2.94103 m(2)把宇宙視為普通天體，則其質(zhì)量mrVrpR3 其中R為宇宙的半徑，r 為宇宙的密度，則宇宙的逃逸速度為v2由于宇宙密度使得其逃逸速度大于光速c，即v2c則由以上三式可得R4.011026 m，合為4.241010光年，即宇宙的半徑至少為4.241010光年25方法一：假定月球表面有水，則這些水在127時(shí)達(dá)到的平均速度v02000 m/s必須小于月球表面的第一宇宙速度