高中物理-萬有引力與天體運動習(xí)題及答案詳解

1、第四節(jié) 萬有引力與天體運動創(chuàng)新訓(xùn)練1.同步衛(wèi)星離地心距離為r，運行速率為v1，加速度為a1，地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2,第一宇宙速度為v2,地球半徑為R，則（ ）A. a1/a2=r/R B. a1/a2=R2/r2C. v1/v2=R2/r2 D. v1/v2 2.若航天飛機在一段時間內(nèi)保持繞地球地心做勻速圓周運動則（ ）A.它的速度大小不變B.它不斷地克服地球?qū)λ娜f有引力做功C.它的動能不變，重力勢能也不變D.它的速度大小不變，加速度等于零3“探路者”號宇宙飛船在宇宙深處飛行過程中，發(fā)現(xiàn)A、B兩顆天體各有一顆靠近表面飛行的衛(wèi)星，并測得兩顆衛(wèi)星的周期相等，以下判斷錯誤的是（

2、 ）A天體A、B表面的重力加速度與它們的半徑成正比B兩顆衛(wèi)星的線速度一定相等C天體A、B的質(zhì)量可能相等D天體A、B的密度一定相等4將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1（如圖所示），然后再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于Q點，2、3相切于P點，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以P123Q下說法正確的是：( )A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于軌道1上的速率。B衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度。C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度。D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度。5關(guān)于萬有引力公式FG，以下說法中正確的是( )A公

3、式只適用于星球之間的引力計算，不適用于質(zhì)量較小的物體B當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時，萬有引力趨近于無窮大C兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律D公式中引力常量G的值是牛頓規(guī)定的6一宇航員在某星球上以速度v0豎直上拋一物體，經(jīng)t秒落回原處，已知該星球半徑為R那么該星球的第一宇宙速度是( )A. B. C. D. 解析設(shè)該星球表面重力加速度為g，由豎直上拋知識知，t，所以g；由牛頓1 7.如圖7所示，飛船從軌道1變軌至軌道2.若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運動，不考慮質(zhì)量變化，相對于在軌道1上，飛船在軌道2上的( )A動能大B向心加速度大 圖7C運行周期長D角速度小8關(guān)于環(huán)繞地球運動的衛(wèi)星，下列說法正

4、確的是( )A分別沿圓軌道和橢圓軌道運行的兩顆衛(wèi)星，不可能具有相同的周期B沿橢圓軌道運行的一顆衛(wèi)星，在軌道不同位置可能具有相同的速率C在赤道上空運行的兩顆地球同步衛(wèi)星，它們的軌道半徑有可能不同D沿不同軌道經(jīng)過北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面一定會重合92011年11月3日，“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標(biāo)飛行器成功實施了首次交會對接任務(wù)完成后“天宮一號”經(jīng)變軌升到更高的軌道，等待與“神舟九號”交會對接變軌前和變軌完成后“天宮一號”的運行軌道均可視為圓軌道，對應(yīng)的軌道半徑分別為R1、R2，線速度大小分別為v1、v2.則等于( )A. B. C. D.10由于通信和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)

5、射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的( )A質(zhì)量可以不同 B軌道半徑可以不同C軌道平面可以不同 D速率可以不同10天宮一號是中國第一個目標(biāo)飛行器，已于2011年9月29日21時16分3秒在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，它的發(fā)射標(biāo)志著中國邁入中國航天“三步走”戰(zhàn)略的第二步第二階段.21時25分，天宮一號進入近地點約200公里，遠(yuǎn)地點約346.9公里，軌道傾角為42.75度，周期為5 382秒的運行軌道由此可知( )A天宮一號在該軌道上的運行周期比同步衛(wèi)星的運行周期短B天宮一號在該軌道上任意一點的運行速率比同步衛(wèi)星的運行速率小C天宮一號在該軌道上任意一點的運行加速度比同步衛(wèi)星的運行加速度小D天宮一號在該軌

6、道上遠(yuǎn)地點距地面的高度比同步衛(wèi)星軌道距地面的高度小11“天宮一號”被長征二號火箭發(fā)射后，準(zhǔn)確進入預(yù)定軌道，如圖所示，“天宮一號”在軌道1上運行4周后，在Q點開啟發(fā)動機短時間加速，關(guān)閉發(fā)動機后，“天宮一號”沿橢圓軌道2運行到達P點，開啟發(fā)動機再次加速，進入軌道3繞地球做圓周運動，“天宮一號”在圖示軌道1、2、3上 圖1正常運行時，下列說法正確的是( )A“天宮一號”在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B“天宮一號”在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度C“天宮一號”在軌道1上經(jīng)過Q點的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點的加速度D“天宮一號”在軌道2上經(jīng)過P點的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點的加速度

7、12. 一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運動，其線速度大小為v.假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測力計測量一質(zhì)量為m的物體重力，物體靜止時，彈簧測力計的示數(shù)為N.已知引力常量為G，則這顆行星的質(zhì)量為( )A. B.C. D.13. 一行星繞恒星做圓周運動由天文觀測可得，其運行周期為T，速度為v，引力常量為G，則( )A恒星的質(zhì)量為B行星的質(zhì)量為C行星運動的軌道半徑為D行星運動的加速度為14. 質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運動視為勻速圓周運動已知月球質(zhì)量為M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則航天器的( )A線速度v B角速度C運行

8、周期T2 D向心加速度a15. 已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，引力常量為G.有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是( )A衛(wèi)星距地面的高度為 B衛(wèi)星的運行速度小于第一宇宙速度C衛(wèi)星運行時受到的向心力大小為GD衛(wèi)星運行的向心加速度小于地球表面的重力加速度16. 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導(dǎo)航、定位等功能“北斗” 系統(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星1和2均繞地心O做勻速圓周運動，軌道半徑均為r，某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置，如圖3所示若衛(wèi)星均順時針運行，地球表面處的重力加速度為g， 圖3地球半徑為R，不計衛(wèi)星間的相互作用力以下判斷正確的是(AC)A兩顆衛(wèi)

9、星的向心加速度大小相等，均為B兩顆衛(wèi)星所受的向心力大小一定相等C衛(wèi)星1由位置A運動到位置B所需的時間可能為 D如果要使衛(wèi)星1追上衛(wèi)星2，一定要使衛(wèi)星1加速17. 北京航天飛行控制中心對“嫦娥二號”衛(wèi)星實施多次變軌控制并獲得成功首次變軌是在衛(wèi)星運行到遠(yuǎn)地點時實施的，緊隨其后進行的3次變軌均在近地點實施“嫦娥二號”衛(wèi)星的首次變軌之所以選擇在遠(yuǎn)地點實施，是為了抬高衛(wèi)星近 圖4地點的軌道高度同樣的道理，要抬高遠(yuǎn)地點的高度就需要在近地點實施變軌圖4為“嫦娥二號”某次在近地點A由軌道1變軌為軌道2的示意圖，下列說法中正確的是(A)A“嫦娥二號”在軌道1的A點處應(yīng)點火加速B“嫦娥二號”在軌道1的A點處的速度

10、比在軌道2的A點處的速度大C“嫦娥二號”在軌道1的A點處的加速度比在軌道2的A點處的加速度大D“嫦娥二號”在軌道1的B點處的機械能比在軌道2的C點處的機械能大18. 2011年9月29日，中國首個空間實驗室“天宮一號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，由長征運載火箭將飛船送入近地點為A、遠(yuǎn)地點為B的橢圓軌道上，B點距離地面高度為h，地球的中心位于橢圓的一個焦點上“天宮一號”飛行幾周后進行變軌，進入預(yù)定圓軌道，如圖5所示已知“天宮一號” 圖5在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時間為t，萬有引力常量為G，地球半徑為R.則下列說法正確的是( )A“天宮一號”在橢圓軌道的B點的向心加速度大于在預(yù)定圓軌道的B點的向心

11、加速度B“天宮一號”從A點開始沿橢圓軌道向B點運行的過程中，機械能守恒C“天宮一號”從A點開始沿橢圓軌道向B點運行的過程中，動能先減小后增大D由題中給出的信息可以計算出地球的質(zhì)量M19. 宇航員在月球上做自由落體實驗，將某物體由距月球表面高h(yuǎn)處釋放，經(jīng)時間t落到月球表面(設(shè)月球半徑為R)據(jù)上述信息推斷，飛船在月球表面附近繞月球做勻速圓周運動所必須具有的速率為( )A. B. C. D.20. 冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為71，同時繞它們連線上某點O做勻速圓周運動由此可知，冥王星繞O點運動的( )A軌道半徑約為卡戎的B角速度大小約為卡戎的C線速度大小約為卡戎的7倍D向心

12、力大小約為卡戎的7倍22 一顆正在繞地球轉(zhuǎn)動的人造衛(wèi)星，由于受到阻力作用則將會出現(xiàn)( B )A速度變小 B動能增大C角速度變小 D半徑變大23. 如圖所示，a、b、c 是在地球大氣層外圓形軌道上運動的 3 顆衛(wèi)星，下列說法正確的是( )Ab、c 的線速度大小相等，且大于 a 的線速度Bb、c 的向心加速度大小相等，且大于 a 的向心加 速度Cc 加速可追上同一軌道上的 b，b 減速可等候同一 軌道上的 cDa 衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速 度將增大24. 飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠(yuǎn)地點 343 千米處點火加速，由橢圓軌道變成高度為 343 千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運行周期約

13、為 90 分鐘如圖所示，下列判斷正確的是（ ）A. 飛船變軌前后的機械能相等B. 飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)C. 飛船在此圓軌道上運動的角速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度D. 飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點時的加速度大于變軌后沿圓軌道運動的加速度25. 中子星是恒星演化過程的一種可能結(jié)果，它的密度很大，現(xiàn)有一中子星，觀測到它的自轉(zhuǎn)周期為T=1/30 s。問該中子星的最小密度應(yīng)是多少才能維持該星的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。計算時星體可視為均勻球體。(引力常量 G=6.6710-11 Nm2/kg2)26. 英國新科學(xué)家（New Scientist）雜志評選出了2008年度世界8項科學(xué)之

14、最，在XTEJ1650-500雙星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半徑約45km，質(zhì)量和半徑的關(guān)系滿足（其中為光速，為引力常量），則該黑洞表面重力加速度的數(shù)量級為( ) A B C D27、天文學(xué)家們通過觀測的數(shù)據(jù)確認(rèn)了銀河系中央的黑洞“人馬座A*”的質(zhì)量與太陽質(zhì)量的倍數(shù)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，有一星體S2繞人馬座A*做橢圓運動，其軌道半長軸為9.50102天文單位（地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑為一個天文單位），人馬座A*就處在該橢圓的一個焦點上。觀測得到S2星的運行周期為15.2年。(1) 若將S2星的運行軌道視為半徑r=9.50102天文單位的圓軌道，試估算人馬座A*的質(zhì)量MA是太陽質(zhì)量Ms的多少倍(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)；(2) 黑洞的第二宇宙速度極大，處于黑洞表面的粒子即使以光速