高中物理人教版第六章萬(wàn)有引力與航天宇宙航行 第5節(jié)同步練習(xí)檢測(cè)

第5節(jié)宇宙航行（滿分100分，45分鐘完成）班級(jí)_______姓名_______目的要求：1．能用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，計(jì)算天體的質(zhì)量、密度和星球表面的重力加速度；2．理解描述人造衛(wèi)星的各物理物理量的特點(diǎn)及與軌道的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第Ⅰ卷(選擇題共48分)一、選擇題：本大題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，選對(duì)的得6分，對(duì)而不全得3分。選錯(cuò)或不選的得0分。1．關(guān)于萬(wàn)有引力定律應(yīng)用于天文學(xué)研究的歷史事實(shí)，下列說法正確的是 （） A．天王星、海王星和冥王星，都是運(yùn)用萬(wàn)有引力定律，經(jīng)過大量計(jì)算后發(fā)現(xiàn)的 B．18世紀(jì)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)的第七顆行星的運(yùn)動(dòng)軌道總是同根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的結(jié)果有比較大的偏差，于是人們推測(cè)出在這顆行星的軌道外還有一顆行星 C．太陽(yáng)的第八顆行星是牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的時(shí)候，經(jīng)過大量計(jì)算而發(fā)現(xiàn)的 D．太陽(yáng)的第九顆行星是英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和勒維列合作研究，利用萬(wàn)有引力定律共同發(fā)現(xiàn)的2.已知月球中心到地球中心的距離大約是地球半徑的60倍，則月球繞地球運(yùn)行的向心加速度與地球表面的重力加速度之比為 （） A．1∶60 B．1∶ C．1∶3600 D．60∶13．地球半徑為R，地面附近的重力加速度為g，物體在離地面高度為h處的重力加速度的表達(dá)式是 （） A． B． C． D．4．離地面有一定高度的人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其實(shí)際繞行速率是 （） A．一定大于×103 B．一定小于×103 C．一定等于×103 D．×103m/s＜v＜×5．人造地球衛(wèi)星由于受大氣阻力，其軌道半徑逐漸減小，其相應(yīng)的線速度和周期的變化情況是 （） A．速度減小，周期增大 B．速度減小，周期減小 C．速度增大，周期減小 D．速度增大，周期增大6．關(guān)于第一宇宙速度，下列說法中不正確的是 （） A．它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 B．實(shí)際衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于第一宇宙速度 C．它是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度 D．它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度7． 同步地球衛(wèi)星相對(duì)地面靜止不動(dòng)，猶如懸在高空中，下列說法錯(cuò)誤的是 （） A．同步衛(wèi)星處于平衡狀態(tài) B．同步衛(wèi)星的速率是唯一的 C．各國(guó)的同步衛(wèi)星都在同一圓周上運(yùn)行 D．同步衛(wèi)星加速度大小是唯一的8．設(shè)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為27天，則地球的同步衛(wèi)星到地球中心的距離r與月球中心到地球中心的距離R之比為 A． B． C． D．第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）二、填空、實(shí)驗(yàn)題：本大題共5小題，每小題5分，共25分。把正確答案填寫在題中橫線上或按要求作答。9．已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，萬(wàn)有引力恒量為G，用以上各量表示地球質(zhì)量M＝________。10．如果把地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道平均半徑約為×108km，已知萬(wàn)有引力常量G＝×10－11N·m2/kg2，則可估算出太陽(yáng)的質(zhì)量大約是___________kg（結(jié)果取一位有效數(shù)字）11．宇宙飛船進(jìn)入一個(gè)圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的近乎圓形的軌道上運(yùn)動(dòng)，如果軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，那么宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是___________。12．兩顆人造地球衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑之比為r1∶r2＝4∶1，則這兩顆衛(wèi)星的線速度大小之比為___________，角速度大小之比是___________，運(yùn)動(dòng)周期之比是___________，向心加速度之比是___________。13．一顆人造地球衛(wèi)星在離地面高度等于地球半徑的圓形軌道上運(yùn)行，其運(yùn)行速度是地球第一宇宙速度的________倍。三、計(jì)算題：本大題共2小題，計(jì)27分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。14．（12分）某球形行星“一晝夜”時(shí)間為T＝6h，在該行星上用彈簧秤稱同一物體的重量，發(fā)現(xiàn)在其“赤道上”的讀數(shù)比在其“南極”處小9％；若設(shè)想該行星自轉(zhuǎn)速度加快，在其“赤道”上的物體會(huì)自動(dòng)“漂浮”起來(lái)，這時(shí)，該行星的自轉(zhuǎn)周期多大?15．（15分）“神舟五號(hào)”載人飛船在繞地球飛行的第5圈時(shí)進(jìn)行變軌，由原來(lái)的橢圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓叨萮＝342km的圓形軌道。已知地球半徑R＝×103km，地面處的重力加速度g＝10m/s2。試導(dǎo)出飛船在上述圓軌道上運(yùn)行的周期T的公式（用h、R、g參考答案一、選擇題：1．【答案】B【點(diǎn)撥】天王星是在1781年發(fā)現(xiàn)的，而卡文迪許測(cè)出萬(wàn)有引力常量是在1798年，在此之前人們還不能用萬(wàn)有引力定律作具有實(shí)際意義的計(jì)算，A錯(cuò)誤，B正確；太陽(yáng)的第八顆行星是在1846年發(fā)現(xiàn)的，而牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律是在1687年，C錯(cuò)誤；太陽(yáng)的第九顆行星是英國(guó)劍橋大學(xué)的亞當(dāng)斯和法國(guó)的天文愛好者勒維列利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出軌道位置，由德國(guó)的加勒首先發(fā)現(xiàn)的，D錯(cuò)誤。2．【答案】C【點(diǎn)撥】地球表面物體所受的重力近似等于萬(wàn)有引力，，月球繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源于萬(wàn)有引力，F(xiàn)＝m月a＝，解得：a∶g＝1∶3600，C正確。3．【答案】D【點(diǎn)撥】地球表面物體所受的重力近似等于萬(wàn)有引力，，高度為h處的重力加速度設(shè)為，由，得，D正確。4．【答案】B【點(diǎn)撥】萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，有，所以，，衛(wèi)星距離地面的高度都大于地球的半徑，所以環(huán)繞速度都小于第一宇宙速度×103m/s，B正確。5．【答案】C【點(diǎn)撥】衛(wèi)星的線速度，軌道半徑越小，線速度越大；衛(wèi)星的周期，軌道半徑越小，周期越小。C正確。6．【答案】B【點(diǎn)撥】第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度，它是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，是衛(wèi)星作近地圓形軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大運(yùn)行速度。實(shí)際衛(wèi)星的運(yùn)行速度都小于第一宇宙速度。本題答案為B。7．【答案】A【點(diǎn)撥】同步衛(wèi)星在繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，周期與地球自轉(zhuǎn)的周期相同。同步衛(wèi)星的軌道只能在赤道的正上方，且由于衛(wèi)星軌道的一一對(duì)應(yīng)性，同步衛(wèi)星的高度、速率、周期、角速度等都是唯一的。同步衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，合力不為零。本題答案為A。8．【答案】B【點(diǎn)撥】由于月球和地球同步衛(wèi)星都繞地球運(yùn)動(dòng)，向心力來(lái)源于萬(wàn)有引力，根據(jù)向心力公式有：G，可得＝常量。即：＝，，B正確。二、填空、實(shí)驗(yàn)題：9．【答案】【點(diǎn)撥】地球表面物體重力等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力，即mg＝G，得M＝。10．【答案】2×1030kg【點(diǎn)撥】地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)所需的向心力由萬(wàn)有引力提供，軌道半徑r＝×108km＝×1011m，公轉(zhuǎn)周期T＝365×24×3600s＝×107s，則G＝m()2r，其中m為地球質(zhì)量，解得M＝＝2×1011．【答案】27年【點(diǎn)撥】宇宙飛船或地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是太陽(yáng)對(duì)宇宙飛船或地球的萬(wàn)有引力，則Gr，解得T＝2π，宇宙飛船與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比為＝27，所以宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是27年。12．【答案】1∶2；1∶8；8∶1；1∶16【點(diǎn)撥】地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。（1）由G得，線速度v＝，所以線速度之比為：；（2）由G＝mrω2得，ω＝，所以角速度之比為：；（3）由G＝mr()2得，，所以周期之比為：；（4）由G＝ma得，a＝，所以向心加速度之比為：。13．【答案】【點(diǎn)撥】由得，線速度v＝，所以有衛(wèi)星的線速度為v＝；而第一宇宙速度為近地軌道衛(wèi)星的線速度，得第一宇宙速度為v1＝，故衛(wèi)星的速度是第一宇宙速度的倍。三、計(jì)算題：14．【答案】【解析】設(shè)該星球的質(zhì)量為M，半徑為R，物體的質(zhì)量為m；因物體在赤道上的重量比在其南極處小9％，說明赤道處物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力是地球