(完整版)高一物理萬有引力練習(xí)卷(含答案)0001

1、高一物理第3次空課萬有引力1.某人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)地球半徑為R,地面重力加速度為 g,下列說法錯(cuò)誤的是（）A.人造衛(wèi)星的最小周期為 2njR/gB.衛(wèi)星在距地面高度 R處的繞行速度為 jRg/2C.衛(wèi)星在距地面高度為 R處的重力加速度為 g/4D.地球同步衛(wèi)星的速率比近地衛(wèi)星速率小，所以發(fā)射同步衛(wèi)星所需的發(fā)射速度較小 答案 D2. a、b、c、d是在地球大氣層外的圓形軌道上運(yùn)行的四顆人造衛(wèi)星.其中a、c的軌道相交于P, b、d在同一個(gè)圓軌道上，b、c軌道在同一平面上. 某“時(shí)刻四顆衛(wèi)星的運(yùn)行方向及位置如圖所示.下列說法中正確的工土. 是（）廣:©2飛_ _ ,r - -

2、 TTA. a、c的加速度大小相等，且大于 b的加速度*社B. b、c的角速度大小相等，且小于 a的角速度C. a、c的線速度大小相等，且小于 d的線速度D. a、c存在在P點(diǎn)相撞的危險(xiǎn) 答案 A22解析 由 G1-=m= mrco2=mL=ma,可知 B、C、D 錯(cuò)誤，A 正確. r rT3.“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星于 2013年在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，實(shí)現(xiàn)“落月”的新階段.已 知月球繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為門、周期為Ti. “嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星繞月球作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為2,周期為T2,萬有引力常量為 G.不計(jì)周圍其他天體的影響.根據(jù)題目給出 的條件，下列說法正確的是（）A.能求出“嫦娥三號(hào)”探月

3、衛(wèi)星的質(zhì)量B.能求出地球的密度C.能求出地球與月球之間的引力 r3 r3D.可得出言=前2解析 由G%=m4T2r可知通過已知量只能估算中心天體的質(zhì)量，因而可以估算出地球和月球的質(zhì)量，而不能算出“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星的質(zhì)量，選項(xiàng) A錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確.由于地球的半徑未知， 因而不能估算地球的密度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.由于“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星和月球做圓周運(yùn)動(dòng)的中心天體不同，因而T2=T2不能成立，選項(xiàng)d錯(cuò)誤. 答案 C4.如圖所示，甲、乙兩顆衛(wèi)星在同一平面上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，公轉(zhuǎn)方向相同.已知衛(wèi)星甲的公轉(zhuǎn)周期為 T,每經(jīng)過最短時(shí)間 5T,衛(wèi)星乙都要運(yùn)動(dòng)到與衛(wèi)星甲同居地球一側(cè)且三 者共線的位置上，則衛(wèi)星乙

4、的公轉(zhuǎn)周期為（）98A.8TB.9TC與端T答案 A5.一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假如該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度減小1為原來的2,不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則變軌前、后衛(wèi)星的 （）A.向心加速度大小之比為 4 ： 1B.角速度大小之比為 2 ： 1C.周期之比為1 ： 8D,軌道半徑之比為 1 : 2解析 根據(jù)Ek = 1mv2得v=、陣,所以衛(wèi)星變軌前、后的速度之比為2=2.根據(jù)2mV2 1GMF=md,得衛(wèi)星變軌前、后白軌道半徑之比為口=岸=1,選項(xiàng)D錯(cuò)誤；根據(jù)r2rr2 v2 4GM!=ma,得衛(wèi)星變軌前、后的向心加速度大小之比為史=烏=16,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根r2a2 r2

5、1據(jù)GMnmco2r,得衛(wèi)星變軌前、后的角速度大小之比為或=、/12=8，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)丁=紅,得衛(wèi)星變軌前、后的周期之比為T1=1,選項(xiàng)C正確.wT2 coi 8答案 C6.2013年6月13日，神州十號(hào)與天宮一號(hào)成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接.對(duì)接前神州十號(hào)與天宮 一號(hào)都在各自的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知引力常量為G,下列說法正確的是（）A .由神州十號(hào)運(yùn)行的周期和軌道半徑可以求出地球的質(zhì)量B.由神州十號(hào)運(yùn)行的周期可以求出它離地面的高度C.若神州十號(hào)的軌道半徑比天宮一號(hào)大，則神州十號(hào)的周期比天宮一號(hào)小D .漂浮在天宮一號(hào)內(nèi)的宇航員處于平衡狀態(tài)答案 A7.2013年6月13日，“神舟十號(hào)”與“天宮一

6、號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)手控交會(huì)對(duì)接，下列關(guān)于“神 舟十號(hào)”與“天宮一號(hào)”的分析 錯(cuò)誤的是（）A . “天宮一號(hào)”的發(fā)射速度應(yīng)介于第一宇宙速度與第二宇宙速度之間B.對(duì)接前，“神舟十號(hào)”欲追上“天宮一號(hào)”，必須在同一軌道上點(diǎn)火加速C.對(duì)接前，“神舟十號(hào)”欲追上同一軌道上的“天宮一號(hào)”，必須先點(diǎn)火減速再加速D.對(duì)接后，組合體的速度小于第一宇宙速度答案 B8.隨著我國(guó)登月計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)宇航員登上月球已不是夢(mèng)想.假如我國(guó)宇航員登上月球并 在月球表面附近以初速度 vo豎直向上拋出一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間 t后回到出發(fā)點(diǎn).已知月球 的半徑為R,萬有引力常量為 G,則下列說法正確的是（）A .月球表面的重力加速度為2voR2

7、B.月球的質(zhì)量為GtC.宇航員在月球表面獲得a/vtR的速度就可能離開月球表面圍繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)D.宇航員在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的繞行周期為答案 B解析 根據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)可得 1=羊，gn2v0, A項(xiàng)錯(cuò)誤；由GMm=mg=mv2 = m（2B2r可得：M=2v黑，v= /2V0R, 丁=2兀、彥，故B項(xiàng)正確，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤. Gtt. 2vo9 .雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)做周 期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng).研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期T,經(jīng)過一段時(shí)間演化后,n倍，則此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的周期均可能發(fā)生變化.若某雙星系統(tǒng)中兩

8、星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?k倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼腁.B.D.答案 B解析雙星靠彼此的萬有引力提供向心力，則有mim2G l2 = miri2mim2G 2 = m2r2 12并且 r1+2= L解得T= 2G mi+ m2L3當(dāng)雙星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?k倍，兩星之間距離變?yōu)樵瓉淼膎倍時(shí)=2/k震m2T故選項(xiàng)B正確.10 .人造衛(wèi)星沿圓軌道環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榇髿庾枇Φ淖饔?，其運(yùn)動(dòng)的高度將逐漸變化，由于高度變化很慢，在變化過程中的任一時(shí)刻，仍可認(rèn)為衛(wèi)星滿足勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律.下述關(guān)于衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的一些物理量變化情況，正確的是（）A.線速度減小B.周期變大 C. 半徑增大 D. 向心

9、加速度增大【答案】D【解析】試題分析：因?yàn)槭艿礁呖障”】諝獾淖枇ψ饔?，衛(wèi)星的總機(jī)械能減小，高度逐漸降 低即衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 r減小，人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)萬有引力提供圓周運(yùn)動(dòng)向心力有：G跑=工一小小 = 1113尸ma；根據(jù)以上的公式得： .把:,受到高空稀J ，丁薄空氣的阻力作用，衛(wèi)星高度逐漸降低即衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r減小，線速度增大，故A C錯(cuò)誤；根據(jù)以上的公式得： T 與三，半徑r減小，周期減小，故 B錯(cuò)誤；根據(jù)以上的公式得:r減小，向心加速度增大，故 D正確；故選D.11 .“伽利略”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

10、周圍.此后在 t秒內(nèi)繞木星運(yùn)行 N圈后，對(duì)木星及其衛(wèi)星進(jìn)行考察，最后墜入 木星大氣層燒毀.設(shè)這 N圈都是繞木星在同一個(gè)圓周上運(yùn)行，其運(yùn)行速率為v,探測(cè)器上的照相機(jī)正對(duì)木星拍攝整個(gè)木星時(shí)的視角為。(如圖所示)，設(shè)木星為一球體.求：木星探測(cè)器在上述圓形軌道上運(yùn)行時(shí)的軌道半徑;(2)木星的第一宇宙速度.解析(1)設(shè)木星探測(cè)器在題述圓形軌道運(yùn)行時(shí)，軌道半徑為2 <V可得：r=VT2兀由題意，T = -tN(2)探測(cè)器在圓形軌道上運(yùn)行時(shí)，萬有引力提供向心力,2mMv_G r2r .設(shè)木星的第一宇宙速度為vo,有GmRM=m' v2vVo = -7=.sin 2聯(lián)立解得：V0=Rv由題意可知

11、R= rsin,解得:答案W （2） v A2 TUN ,8 sin 212 .宇航員到了某星球后做了如下實(shí)驗(yàn)：如圖所示，在光滑的圓錐頂用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m的小球，圓錐頂角 2。.當(dāng)圓錐和球一起以周期 T勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球恰好對(duì)錐面無壓力.已知星球的半徑為R,萬有引力常量為 G.求:(1)線的拉力的大小；(2)該星球表面的重力加速度的大小；(3)該星球的第一宇宙速度的大小；(4)該星球的密度.4 24 22 Tt I答案 (1)mL (2)?Lcos 0 (3) T RLcos 0,3 TLcos 0 RT，一,、，,，一一一一 一、，42斛析 (1)小球做圓周運(yùn)動(dòng)：向心力FTsin 0=

12、 mTr半徑 r = Lsin 04 2解得線的拉力FT = m4T2 L(2)FTcos 0= mg 星解得該星球表面的重力加速度g星=42Lcos 05星球的第一宇宙速度即為該星球的近“地”衛(wèi)星的環(huán)繞速度 v,設(shè)近“地”衛(wèi)星的質(zhì)量為m',根據(jù)向心力公式有：2m' g星=m，七R聯(lián)立解得 v= 2Tt /RLcos 0設(shè)星球的質(zhì)量為 M,則GMm分mg 星=R29聯(lián)立解得星球的密度 尸3在os 9GRTM,地球半13 .有一探測(cè)衛(wèi)星在地球赤道正上方繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球質(zhì)量為徑為R,萬有引力常量為 G,探測(cè)衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為求：(1)探測(cè)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)

13、的軌道半徑；(2)探測(cè)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大??；(3)在距地球表面高度恰好等于地球半徑時(shí)，探測(cè)衛(wèi)星上的觀測(cè)儀器某一時(shí)刻能觀測(cè)到的地球表面赤道的最大弧長(zhǎng).(此探測(cè)器觀測(cè)不受日照影響，不考慮大氣對(duì)光的折射)解析(1)設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為 m,衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律得：GMmUm*解得= 3誓(2)設(shè)探測(cè)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為v,2 7r = 3y2 tGM(3)設(shè)探測(cè)衛(wèi)星在地球赤道上方 A點(diǎn)處，距離地球中心為 2R,探測(cè)衛(wèi)星上的觀測(cè)儀器最 遠(yuǎn)能觀測(cè)到地球赤道上的 B點(diǎn)和C點(diǎn)，能觀測(cè)到赤道上的最大弧長(zhǎng)是 Ibc,如圖所示,RCOS a= 2R

14、12'則：a= 60觀測(cè)到的地球表面赤道的最大弧長(zhǎng)lBC= 2¥314.偵察衛(wèi)星在通過地球兩極上空的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)軌道距地面高度為h，要使衛(wèi)星在一天的時(shí)間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件下的情況全都拍攝下來，衛(wèi)星在通過赤道上空時(shí)，衛(wèi)星上的攝像機(jī)至少應(yīng)拍攝地面上赤道圓周的弧長(zhǎng)是多少？設(shè)地球的半徑為 R,地面處的重力加速度為 g,地球自傳的周期為T.偵察衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期設(shè)為Ti,則2GMm 4 rm rTi地面處的重力加速度為 g,GMm02 =mog由上述兩式得到衛(wèi)星的周期Ti =2 r3R g其中r=h+R地球自轉(zhuǎn)的周期為T,在衛(wèi)星繞行一周時(shí)，地球自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過的

15、角度為攝像機(jī)應(yīng)拍攝赤道圓周的弧長(zhǎng)為s=R 0s=4 2T (h R)3g15.已知物體從星球上的逃逸速度(第二宇宙速度)是第一宇宙速度的22倍，如地球2GM .上的逃逸速度(第二宇宙速度)V2= ,其中G、Me、Re分別是引力常量、地球的,Re質(zhì)量和半徑.已知G=6.67X10-11 N m2/kg2,c=3.0 X 108 m/s.求下列問題:(1)逃逸速度大于真空中光速的天體叫做黑洞，設(shè)某黑洞的質(zhì)量等于太陽的質(zhì)量M=2.0X 1030 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

16、大于光在真空中的速度c,因此任何物體都不能脫離宇宙，問宇宙的半徑至少多大？(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)2GM15. (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)于黑洞模型來說，其逃逸速度大于真空中的光速，即V2>c，所以1130r< 2GMcm=3 x 103 m2 6.67 102.00 10(3.00 108)2即質(zhì)量為2.0 x 1030 kg的黑洞的最大半徑為3X 103 m.(2)把宇宙視為一普通天體，則其質(zhì)量為4 c3M= p - V= p '一n R3其中R為宇宙的半徑，p為宇宙的密度，則宇宙所對(duì)應(yīng)的逃逸速度為2GMV2=3cl =4 X 1026 m.則由以上三式可得R>由于宇宙密度使得其逃逸速度大于光速c,即V2>c,8 G即宇宙的半徑至少為4X 1026 m.16.雙星系統(tǒng)中兩個(gè)星球A、B的質(zhì)量都是m, A、B相距L,它們正圍繞兩者連線上某一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。實(shí)際觀測(cè)