物理必修2教師用書補充習(xí)題萬有引力與航天

1、必修1 第六章 萬有引力與航天 教師教學(xué)用書 五、補充習(xí)題A組 1、宇航員在月球上做自由落體運動實驗，將某物體由距月球表面高h(yuǎn)處釋放，經(jīng)時間t后落到月球表面。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( ) 2、宇宙飛船在半徑為R1的軌道上運行，變軌后的半徑為R2，R1>R2。宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動，則變軌后宇宙飛船的( )A、線速度變小 B、角速度變小 C、周期變大 D、向心加速度變大圖6-11 3、兩個質(zhì)量均為m的星體，其連線的垂直平分線為AB。O為兩星體連線的中點，如圖6-11所示。一個質(zhì)量為m1的物體從O沿OA方向運動下去，則它

2、受到的萬有引力的合力變化情況是( )A、一直增大 B、一直減小 C、先減小，后增大 D、先增大，后減小 4、據(jù)媒體報道，嫦娥一號衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道，軌道高度為200km，運行周期為127min。若還知道引力常量和月球平均半徑，僅利用以上條件不能求出的是( )A、月球表面的重力加速度 B、月球?qū)πl(wèi)星的吸引力C、衛(wèi)星繞月球運行的速度 D、衛(wèi)星繞月運行的加速度 5、已知太陽到地球與地球到月球的距離的比值約為390，月球繞地球旋轉(zhuǎn)的周期約為27天。利用上述數(shù)據(jù)以及日常的天文知識，可估算出太陽對月球與地球?qū)υ虑虻娜f有引力的比值約為( )A、0.2 B、2 C、20 D、200 6、火星的質(zhì)量和半徑

3、分別約為地球的1/10和1/2，地球表面的重力加速度為g，則火星表面的重力加速度約為( )A、0.2g B、0.4g C、2.5g D、5g 7、1990年4月25日，科學(xué)家將哈勃天文望遠(yuǎn)鏡送上距地球表面約600km的高空，使得人類對宇宙中星體的觀測與研究有了極大的進(jìn)展。假設(shè)哈勃望遠(yuǎn)鏡沿圓軌道繞地球運行，已知地球半徑為6.4×106m，利用地球同步衛(wèi)星與地球表面的距離為3.6×106m這一事實可得到哈勃望遠(yuǎn)鏡繞地球運行的周期。以下數(shù)據(jù)中最接近其運行周期的是( )A、0.6小時 B、1.6小時 C、4.0小時 D、24小時 8、將月球、地球同步衛(wèi)星及靜止在赤道上的物體三者進(jìn)行

4、比較，下列說法正確的是( )A、三者都只受萬有引力的作用，萬有引力提供向心力B、月球的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度C、地球同步衛(wèi)星與靜止在赤道上物體的角速度相同D、地球同步衛(wèi)星相對地心的線速度與靜止在赤道上物體相對地心的線速度大小相等 9、據(jù)報道，我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01星”于2008年4月25日再西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)4次變軌控制后，于5月1日成功定點在東經(jīng)77赤道上空的同步軌道。關(guān)于成功定點后的“天鏈一號01星”，下列說法正確的是( )A、運行速度大于7.9km/sB、離地面高度一定，相對地面靜止C、繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大D、向心加速度與靜止在赤

5、道上物體的向心加速度大小相等10、假設(shè)太陽系中途天體的密度不變，天體直徑和天體之間距離都縮小到原來的一半，地球繞太陽公轉(zhuǎn)近似為勻速圓周運動，則下列說法正確的是( )A、地球的向心力變?yōu)榭s小前的一半B、地球的向心力變?yōu)榭s小前的1/16C、地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期與縮小前的相同D、地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期變?yōu)榭s小前的一半11、2007年4月24日，歐洲科學(xué)家宣布在太陽系之外發(fā)現(xiàn)了一顆可能適合人類居住的類地行星Gliese581c。這顆圍繞紅矮星Gliese581運行的星球有類似地球的溫度，表面可能有液態(tài)水存在，距離地球約為20光年，直徑約為地球的1.5倍，質(zhì)量約為地球的5倍，繞紅矮星Gliese581運行的周

6、期約為13天。假設(shè)有一艘宇宙飛船飛臨該星球表面附近軌道，下列說法正確的是( )A、飛船在Gliese581c表面附近運動的周期約為13天B、飛船在Gliese581c表面附近運行時的速度大于7.9km/sC、人在Gliese581c上所受重力比在地球所受重力大D、Gliese581c的平均密度比地球的平均密度小12、土衛(wèi)十和土衛(wèi)十一是土星的兩顆衛(wèi)星，都沿近似為圓周的軌道繞土星運動。其參數(shù)如下表所示，則兩顆衛(wèi)星相比，土衛(wèi)十( )衛(wèi)星半徑/m衛(wèi)星質(zhì)量/kg軌道半徑/m土衛(wèi)十8.90×1042.01×10181.51×108土衛(wèi)十一5.70×1045.60&#

7、215;10171.51×108A、受土星的萬有引力較大B、衛(wèi)星表面附近的重力加速度較大C、繞土星做圓周運動的向心加速度較大D、動能較大13、宇宙中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對它們的引力作用。已觀測到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的結(jié)構(gòu)形式：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為R的圓軌道上運行；另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個頂點上并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運行。設(shè)每個星體的質(zhì)量均為m。(1)試求第一種形式下，星體運動的線速度和周期；(2)假設(shè)兩種形式星體的運行周期相同，第二種形式下星體之間的距離應(yīng)為多少？1

8、4、天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星。雙星系統(tǒng)在銀河系中很普通。利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質(zhì)量。已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量。(引力常量為G)15、神奇的黑洞是近代引力理論多預(yù)言的一種特殊天體，探尋黑洞的方案之一是觀測雙星系統(tǒng)的運動規(guī)律。天文學(xué)家觀測河外星系大麥哲倫云時，發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng)，它由可見星A和不可見的暗星B構(gòu)成。兩星視為質(zhì)點，不考慮其他天體的影響，A、B圍繞兩者連線上的O點做勻速圓周運動，它們之間的距離保持不變，如圖6-

9、12所示。引力常量為G，由觀測能夠得到可見星的速率v和運動周期T。(1)可見星A所受暗星B的引力FA可等效為位于O點處質(zhì)量為m'的星體(視為質(zhì)點)對它的引力，設(shè)A和B的質(zhì)量分別為m1和m2，試求m'(用m1、m2表示)；(2)求暗星B的質(zhì)量m2與可見星A的速率v、運動周期T和質(zhì)量m1之間的關(guān)系式；(3)恒星演變到末期，如果其質(zhì)量大于太陽的質(zhì)量ms的2倍，它將有可能成為黑洞。若可見星A的速率v=2.7×105m/s，運行周期T=4.7×104s，質(zhì)量m1=6ms，試通過估算來判斷暗星B可能是黑洞嗎？(G=6.67×10-11N·m2/kg2

10、，ms=2.0×1030kg)圖6-12B組1、天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了某恒星有一顆行星在圓形軌道上繞其運動，并測出了行星的軌道半徑和運動周期。由此可推算出( )A、行星的質(zhì)量 B、行星的半徑 C、恒星的質(zhì)量 D、恒星的半徑 2、發(fā)射人造衛(wèi)星是將衛(wèi)星以一定的速度送入預(yù)訂軌道，發(fā)射場一般選擇子啊盡可能靠近赤道的地方，這樣選址的優(yōu)點是，在赤道附近( )A、地球的引力較大 B、地球自轉(zhuǎn)線速度較大 C、重力加速度較大 D、地球自轉(zhuǎn)角速度較大3、一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行。認(rèn)為行星是密度均勻的球體，要確定該行星的密度，只需要測量( )A、飛船的軌道半徑 B、飛船的運行速度 C、飛船的運行

11、周期 D、行星的質(zhì)量 4、“嫦娥一號”月球探測器在環(huán)繞月球運行過程中，設(shè)探測器運行軌道半徑為r，運行速率為v，當(dāng)探測器在飛越月球上一些環(huán)行山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時( )A、r、v都將略為減小 B、r、v都將保持不變 C、r將略為減小、v將略為增大 D、r將略為增大、v將略為減小 5、設(shè)“嫦娥一號”衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面。已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/81。月球的半徑約為地球半徑的1/4，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運行的速率約為( )A、0.4km/s B、1.8km/s C、11km/s D、36km/s6、據(jù)報道，最近在太陽系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星

12、，其質(zhì)量是地球質(zhì)量的6.4倍，一個在地球表面重量為600N的人在這顆行星表面的質(zhì)量變?yōu)?60N，由此可推知該行星的半徑與地球半徑之比約為( )A、0.5 B、2 C、3.2 D、47、若某黑洞的半徑R約45km，質(zhì)量m和半徑R的關(guān)系滿足(其中c為光速，G為引力常量)，則該黑洞表面重力加速度的數(shù)量級為( )A、108m/s2 B、1010m/s2 C、1012m/s2 D、1014m/s2 8、在討論地球潮汐成因時，地球繞太陽運行軌道與月球繞地球運行軌道可視為圓軌道。已知太陽質(zhì)量約為月球質(zhì)量的2.7×107倍，地球繞太陽運行的軌道半徑約為月球繞地球運行的軌道半徑的400倍。關(guān)于太陽和月

13、球?qū)Φ厍蛏舷嗤|(zhì)量海水的引力，一下說法正確的是( )A、太陽引力遠(yuǎn)大于月球引力 B、太陽引力與月球引力相差不大 C、月球?qū)Σ煌瑓^(qū)域海水的吸引力大小相等 D、月球?qū)Σ煌瑓^(qū)域海水的吸引力大小有差異9、科學(xué)研究表明地球的自轉(zhuǎn)在變慢。四億年前，地球每年是400天，那時，地球每自轉(zhuǎn)一周的時間是21、5h。據(jù)科學(xué)家們分析，地球自轉(zhuǎn)變慢的原因主要有兩個：一個是潮汐時海水與海岸碰撞、與海底摩擦而使得能量變成內(nèi)能；另一個是由于潮汐的作用，地球把部分自轉(zhuǎn)能量傳給了月球，使月球的機(jī)械能增加了(不考慮對月球自轉(zhuǎn)的影響)。由此可以判斷，與四億年前相比，月球繞地球公轉(zhuǎn)的( )A、半徑增大 B、線速度增大 C、周期增大 D

14、、角速度增大10、已知引力常量，下列說法正確的是( )A、根據(jù)地球半徑和地球自轉(zhuǎn)周期，可估算出地球質(zhì)量B、根據(jù)地球的半徑和地球表面的重力加速度，可估算出地球質(zhì)量C、根據(jù)太陽半徑和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，可估算出地球質(zhì)量D、根據(jù)地球與太陽之間的距離和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，可估算出太陽質(zhì)量11、同步衛(wèi)星離地心距離為r，運行速率為v1，加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，下列關(guān)系中正確的有( )A、a1/a2=r/R B、a1/a2=R2/r2 C、v1/v2=R2/r2 D、v1/v2=(r/R)1/212、發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至

15、近地圓軌道上，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點(如圖6-13)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，一下說法正確的是( )圖7-33A、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點時的加速度大于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度13、宇航員在地球表面以一定的初速度豎直上拋一個小球，經(jīng)過時間t小球落回原處；若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一小球，需經(jīng)過時間5t小球落回原

16、處。(取地球表面重力加速度g=10m/s2，空氣阻力不計)(1)求該星球表面的重力加速度g；(2)已知該星球的半徑與地球半徑之比為R星：R地=1:4，求該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比m星：m地。14、土星周圍有許多大小不等的巖石顆粒，其繞土星的運動可視為圓周運動。其中有兩個巖石顆粒A和B與土星中心距離分別為rA=8.0×104km和rB=1.2×105km。忽略所有巖石顆粒間的相互作用。(結(jié)果可用根式表示)(1)求巖石顆粒A和B的線速度之比；(2)求巖石顆粒A和B的周期之比；(3)土星探測器上有一物體，在地球上重為10N，推算出它在距土星中心3.2×105km處受到土星的引力為0.38N。已知地球半徑為6.4×103km，請估算土星質(zhì)量是地球質(zhì)量