天体运动
1. 2017年12月，在距地球2545光年的恒星“开普勒-90”周围，发现了其第8颗行星“开普勒90i”。它绕“开普勒90”公转的周期约为地球绕太阳公转周期的251，而其公转轨道半径约为地球公转轨道半径的8
1．则“开普勒90”的质量与太阳质量的比值约为（ ）
A ．1：5
B ．1：4
C ．1：1
D ．2：1
2. 土星与太阳的距离是火星与太阳距离的6倍多。由此信息可知（ ）
A ．土星的质量比火星的小
B ．土星运行的速率比火星的小
C ．土星运行的周期比火星的小
D ．土星运行的角速度大小比火星的大
3. 我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705km ，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36000km ，它们都绕地球做圆周运动。与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是（ ）
A ．周期
B ．角速度
C ．线速度
D ．向心加速度
4. 2018年2月，我国500m 口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=
5.19ms 。假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为
6.67×10-11N?m 2/kg 2．以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为（ ）
A ．5×104kg/m3
B ．5×1012kg/m3
C ．5×1015kg/m3
D ．5×1018kg/m3
5. 为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P ，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4倍。P 与Q 的周期之比约为（ ）
A ．2：1
B ．4：1
C ．8：1
D ．16：1
6. 若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（ ）
A ．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的260
1 B ．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的260
1 C ．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的
61 D ．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的60
1 7. 2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s 时，它们相距约400km ，绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（ ）
A ．质量之积
B ．质量之和
C ．速率之和
D ．各自的自转角速度
8. 利用引力常量G 和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是（ ）
A ．地球的半径及地球表面附近的重力加速度（不考虑地球自转的影响）
B ．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期
C ．月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离
D ．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离
9. 已知地球质量为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍。若在月球和地球表面同样高度处，以相同的初速度水平抛出物体，抛出点与落地点间的水平距离分别为s 月和s 地，则s 月：s 地约为（ ）
A ．9：4
B ．6：1
C ．3：2
D ．1：1
10.2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行．与天宫二号单独运行相比，组合体运行的（ ）
A ．周期变大
B ．速率变大
C ．动能变大
D ．向心加速度变大
11.“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距离地面约380km 的圆轨道上飞行，则其（ ）
A ．角速度小于地球自转角速度
B ．线速度小于第一宇宙速度
C ．周期小于地球自转周期
D ．向心加速度小于地面的重力加速度
12. 我国将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神州十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神州十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是（ ）
A ．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B ．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C ．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D ．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
13. 利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（ ）
A ．1h
B ．4h
C ．8h
D ．16h
14. 国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日
我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近
地点高度约为440km ，远地点高度约为2060km ；1984年4月8日成功发射的东方
红二号卫星运行在赤道上空35786km 的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的
加速度为a 1，东方红二号的加速度为a 2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加
速度为a 3，则a 1、a 2、a 3的大小关系为（ ）
A ．a 2＞a 1＞a 3
B ．a 3＞a 2＞a 1
C ．a 3＞a 1＞a 2
D ．a 1＞a 2＞a 3
15.如图所示，两质量相等的卫星A 、B 绕地球做匀速圆周运动，用R 、T 、E k 、S 分
别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列关
系式正确的有（ ）
A ．T A ＞T
B B ．E kA ＞E kB
C ．S A =S B
D ．2B 3B 2A 3
A T R T R
16.由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整
再进入地球同步轨道．当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，
给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行．已知同步卫星的环绕速度约为
3.1×103m/s ，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103m/s ，此时卫星
的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30°，如图所示，
发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为（ ）
A ．西偏北方向，1.9×103m/s
B ．东偏南方向，1.9×103m/s
C ．西偏北方向，2.7×103m/s
D ．东偏南方向，2.7×103m/s
17.如图，拉格朗日点L 1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L 1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动，以a 1、a 2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a 3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是（ ）
A ．a 2＞a 3＞a 1
B ．a 2＞a 1＞a 3
C ．a 3＞a 1＞a 2
D ．a 3＞a 2＞a 1
18. 如图所示，飞行器P 绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为θ，下列说法
正确的是（ ）
A ．轨道半径越大，周期越长
B ．轨道半径越大，速度越大
C ．若测得周期和张角，可得到星球的平均密度
D ．若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度
19. 如图所示，三颗质量均为m 的地球同步卫星等间隔分布在半径为r 的圆轨道上，设地球质量为M ，半径为R ．下列说法正确的是（ ）
A ．地球对一颗卫星的引力大小为2R ）（r GMm
B ．一颗卫星对地球的引力小于
2r
GMm C ．两颗卫星之间的引力大小为22
r
3Gm D ．三颗卫星对地球引力的合力大小为2
r 3GMm 20. 迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“G1-58lc”却很值得我们期待．该行星的温度在O℃到40℃之间、质量是地球的6倍、直径是地球的1.5倍、公转周期为13个地球日．“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍．设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则（ ）
A ．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B ．如果人到了该行星，其体重是地球上的23
2倍 C ．该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的
36513倍 D ．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短
21. “北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星（同步卫星）、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成。地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍，下列说法中正确的是（ ）
A ．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍
B ．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2倍
C ．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的7
1 D ．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的
7
1 22. a 是地球赤道上一栋建筑，b 是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面9.6×106m 的卫星，c 是地球同步卫星，某一时刻b 、c 刚好位于a 的正上方（如图甲所示），经48h ，a 、b 、c 的大致位置是图乙中的（取地球半径R=6.4×106m ，地球表面重力加速度g=10m/s 2，π= 10 ）（ ） A ． B ． C ． D ．
23. 宇宙飞船以周期为T 绕地球作圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，如图所示。已知地球的
半径为R ，地球质量为M ，引力常量为G ，地球自转周期为T 0．太阳光可看作平行光，宇航员在A 点测出的张角为α，则（ ）
A ．飞船绕地球运动的线速度为2αTsin 2R π
B ．一天内飞船经历“日全食”的次数为0T T
C ．飞船每次“日全食”过程的时间为
2παT 0 D ．飞船周期为T=2αGMsin R 2αsin 2R π
24.2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接，“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程，某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h 高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球，设“玉兔”质量为m ，月球半径为R ，月面的重力加速度为g 月．以月面为零势
能面，“玉兔”在h 高度的引力势能可表示为E p =
）
h R （R GMmh +，其中G 为引力常量，M 为月球质量，若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为（ ）
A ． 2R ）（h h
R R mg 月++ B ． ）R 2h （h R R mg 月++ C ．
）R 2
2h （h R R mg 月++ D ． ）R 2
1h （h R R mg 月++ 24. 石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性变化，其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖．用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦乡有望在本世纪实现．科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换．
（1）若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h 1的同步轨道站，求轨道站内质量为m 1的货物相对地心运动的动能．设地球自转角速度为ω，地球半径为R ．
（2）当电梯仓停在距地面高度h 2=4R 的站点时，求仓内质量m 2=50kg 的人对水平地板的压力大小．取地面附近重力加速度g=10m/s 2，地球自转角速度ω=7.3×10-5rad/s ，地球半径R=6.4×103km ．
25. 万有引力定律揭示了天体运动规律与地上物体运动规律具有内在的一致性．
（1）用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果．已知地球质量为M ，自转周期为T ，万有引力常量为G ．将地球视为半径为R 、质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响．设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F 0
a ．若在北极上空高出地面h 处称量，弹簧秤读数为F 1，求比值01F F 的表达式，并就h=1.0%R 的情形算出具体数值（计算结果保留两位有效数字）；
b ．若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F 2，求比值0
2F F 的表达式． （2）设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径为r 、太阳的半径为R s 和地球的半径R 三者均减小为现在的1.0%，而太阳和地球的密度均匀且不变．仅考虑太阳和地球之间的相互作用，以现实地球的1年为标准，计算“设想地球”的一年将变为多长？
26. 如图所示为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图，首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月面高度为h 1处悬停（速度为0，h 1远小于月球半径），接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为h 2处的速度为v ，此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面．已知探测器总质量为m （不包括燃料），地球和月球的半径比为k 1，质量比为k 2，地球表面附近的重力加速度为g ，求：
（1）月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月球时的速度大小；
（2）从开始竖直下降到接触月面时，探测器机械能的变化．
27. 如图所示，质量分别为m 和M 的两个星球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动，星球A 和B 两者中心之间的距离为L ．已知A 、B 的中心和O 三点始终共线，A 和B 分别在O 的两侧，引力常数为G 。
（1）求两星球做圆周运动的周期；
（2）在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A 和B ，月球绕其轨道中心运行的周期记为T 1．但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为T 2．已知地球和月球的质量分别为5.98×1024 kg 和7.35×1022 kg ．求T 2与T 1两者平方之比。（结果保留3位小数）
28. 卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G 。
（1）（多选题）为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施是
（A ）减小石英丝的直径
（B ）增大T 型架横梁的长度
（C ）利用平面镜对光线的反射
（D ）增大刻度尺与平面镜的距离
（2）已知T 型架水平横梁长度为l ，质量分别为m 和m’的球，位于同一水平面内，
当横梁处于力矩平衡状态时，测得m 、m’连线长度为r ，且与水平横梁垂直，同时
测得石英丝的扭转角度为θ，由此得到扭转力矩kθ（k 为扭转系数且已知），则引
力常量的表达式G=__________。
29. 如图，P 、Q 为某地区水平地面上的两点，在P 点正下方一球形区域内储藏有石油，假定区域周围岩石均匀分布，
密度为ρ；石油密度远小于ρ，可将上述球形区域视为空腔。如果没有这一空腔，则该地区重力加速度（正常值）沿竖直方向；当存在空腔时，该地区重力加速度的大小和方向会与正常情况有微小偏离。重力加速度在原竖直方向（即PO方向）上的投影相对于正常值的偏离叫做“重力加速度反常”。为了探寻石油区域的位置和石油储量，常利用P点附近重力加速度反常现象。已知引力常数为G。
（1）设球形空腔体积为V，球心深度为d（远小于地球半径），PQ=x，求空腔所引起的Q点处的重力加速度反常。（2）若在水平地面上半径L的范围内发现：重力加速度反常值在δ与kδ（k＞1）之间变化，且重力加速度反常的最大值出现在半径为L的范围的中心，如果这种反常是由于地下存在某一球形空腔造成的，试求此球形空腔球心的深度和空腔的体积。
30.2008年12月，天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系．研究发现，有一星体S2绕人马座A*做椭圆运动，其轨道半长轴为9.50×102天文单位（地球公转轨道的半径为一个天文单位），人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上．观测得到S2星的运行周期为15.2年．
（1）若将S2星的运行轨道视为半径r=9.50×102天文单位的圆轨道，试估算人马座A*的质量M A是太阳质量M s的多少倍（结果保留一位有效数字）；
（2）黑洞的第二宇宙速度极大，处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚．由于引力的作用，黑洞表面处质量为m的粒子具有势能为E p=-GMmR（设粒子在离黑洞无限远处的势能为零），式中M、R分别表示黑洞的质量和半径．已知引力常量G=6.7×10-11N?m2/kg2，光速c=3.0×108m/s，太阳质量M s=2.0×1030kg，太阳半径R s=7.0×108m，不考虑相对论效应，利用上问结果，在经典力学范围内求人马座A*的半径R A与太阳半径R g之比应小于多少（结果按四舍五入保留整数）．
31.神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律．天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成．将两星视为质点，不考虑其他天体的影响，A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，（如图）所示．引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T．
（1）可见星A所受暗星B的引力F A可等效为位于O点处质量为m′的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2，试求m′（用m1、m2表示）；
（2）求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式；
（3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量m s的2倍，它将有可能成为黑洞．若可见星A的速率v=2.7×105 m/s，运行周期T=4.7π×104s，质量m1=6m s，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？（G=6.67×10-11N?m2/kg2，m s=2.0×1030 kg）
32.一宇航员到达半径为R、密度均匀的某星球表面，做了如下实验：用不可伸长的轻
绳拴一质量为m 的小球，上端固定于O 点，如图甲所示，在最低点给小球某一初速度，使其绕O 点的竖直面内做圆周运动，测得绳的拉力F 大小随时间t 的变化规律如图乙所示。F 1=4F 2，设R 、m 、引力常量G 和F 1为已知量，忽略各种阻力。则下列说法正确的是（ ）
A ．该星球表面的重力加速度为4m F 1
B ．卫星绕该星球的第一宇宙速度为
R Gm C ．星球的密度为32GmR π
3F 1 D ．小球过最高点的最小速度为0
33. 科技日报北京2017年9月6日电，英国《自然?天文学》杂志发表的一篇论文称，某科学家在银河系中心附近的一团分子气体云中发现了一个黑洞。科学研究表明，当天体的逃逸速度（即第二宇宙速度，为第一宇宙速度的2倍）超过光速时，该天体就是黑洞。己知某天体与地球的质量之比为k 。地球的半径为R ，地球卫星的环绕速度（即第一宇宙速度）为v 1，光速为c ，则要使该天体成为黑洞，其半径应小于（ ）
A ．221kc R v
B ．221c R 2kv
C ．22
1c R kv D ．212v R 2kc 34.2016年10月19日，我国发射的“神舟十一号”载人飞船与“天宫二号”空间实验室成功实现交会对接。随后，航天员景海鹏、陈冬先后进入“天宫二号”空间实验室，开启30天的太空生活，将在舱内按计划开展相关空间科学实验和技术试验。假设对接前“天宫二号”与“神舟十一号”在同一轨道围绕地球做匀速圆周运动，轨道距地面高度为h ，如图所示。已知地球的质量为M ，地球的半径为R ，引力常量为G 。
（1）求“天宫二号”在轨道上做圆周运动的线速度大小v 。
（2）若“神舟十一号”在图示位置，欲与前方的“天宫二号”对接，只通过向后方喷气能否实现成功对接？请说明理由。
（3）在牛顿力学体系中，当两个质量分别为m 1、m 2的质点相距为r 时具有的势能，称为引力势能，其大小为E p =- r m Gm 21（规定无穷远处势能为零）。试证明“天宫二号”的机械能与-h
R 1 成正比。（R+h 为“天宫二号”圆周运动的轨道半径）
35.如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P 点沿水平方向以初速度v 0抛出一个小球，测得小
球经时间t 落到斜坡上另一点Q ，斜面的倾角为α，已知该星球半径为R ，万有引力常量为G ，求：
（1）该星球表面的重力加速度；
（2）该星球的密度；
（3）人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的周期T 。
36. 英国某媒体推测：在2020年之前，人类有望登上火星，而登上火星的第一人很可能是中国人。假如你有幸成为人类登陆火星的第一人，乘坐我国自行研制的、代表世界领先水平的神舟x 号宇宙飞船，通过长途旅行，可以亲眼目睹美丽的火星。为了熟悉火星的环境，你的飞船绕火星做匀速圆周运动，离火星表面的高度为H ，飞行了n 圈，测得所用的时间为t ，已知火星半径为R 。
（1）试求火星表面的重力加速度g 。
（2）登陆火星后，假设荡秋千是你喜爱的一项体育活动，（可将人视为质点，秋千质量不计、摆长不变、摆角小于90°）当你经过最低位置的速度为v 0，你能上升的最大高度是多少？
37. 有人设想：可以在飞船从运行轨道进入返回地球程序时，借飞船需要减速的机会，发射一个小型太空探测器，从而达到节能的目的．如图所示，飞船在圆轨道℃上绕地球飞行，其轨道半径为地球半径的k 倍（k ＞1）．当飞船通过轨道℃的A 点时，飞船上的发射装置短暂工作，将探测器沿飞船原运动方向射出，并使探测器恰能完全脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零，而飞船在发射探测器后沿椭圆轨道℃向前运动，其近地点B 到地心的距离近似为地球半径R ．以上过程中飞船和探测器的质量均可视为不变．已知地球表面的重力加速度为g ．
（1）求飞船在轨道℃运动的速度大小；
（2）若规定两质点相距无限远时引力势能为零，则质量分别为M 、m 的两个质点相距为r 时的引力势能Ep=-
r
GMm ，式中G 为引力常量．在飞船沿轨道℃和轨道℃的运动过程，其动能和引力势能之和保持不变；探测器被射出后的运动过程中，其动能和引力势能之和也保持不变．
℃求探测器刚离开飞船时的速度大小；
℃已知飞船沿轨道℃运动过程中，通过A 点与B 点的速度大小与这两点到地心的距离成反比．根据计算结果说明为实现上述飞船和探测器的运动过程，飞船与探测器的质量之比应满足什么条件．
【物理】物理直线运动练习题及答案含解析 一、高中物理精讲专题测试直线运动 1．2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．某滑道示意图如下，长直助滑道AB 与弯曲滑道BC 平滑衔接，滑道BC 高h =10 m ，C 是半径R =20 m 圆弧的最低点，质量m =60 kg 的运动员从A 处由静止开始匀加速下滑，加速度a =4.5 m/s 2，到达B 点时速度v B =30 m/s ．取重力加速度g =10 m/s 2． （1）求长直助滑道AB 的长度L ； （2）求运动员在AB 段所受合外力的冲量的I 大小； （3）若不计BC 段的阻力，画出运动员经过C 点时的受力图，并求其所受支持力F N 的大小． 【答案】（1）100m （2）1800N s ?（3）3 900 N 【解析】 （1）已知AB 段的初末速度，则利用运动学公式可以求解斜面的长度，即 2202v v aL -= 可解得:2201002v v L m a -== （2）根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以 01800B I mv N s =-=? （3）小球在最低点的受力如图所示 由牛顿第二定律可得：2C v N mg m R -= 从B 运动到C 由动能定理可知： 221122 C B mgh mv mv =-
解得;3900N N = 故本题答案是：（1）100L m = （2）1800I N s =? （3）3900N N = 点睛：本题考查了动能定理和圆周运动，会利用动能定理求解最低点的速度，并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小． 2．跳伞运动员做低空跳伞表演，当直升机悬停在离地面224m 高时，运动员离开飞机作自由落体运动，运动了5s 后，打开降落伞，展伞后运动员减速下降至地面，若运动员落地速度为5m/s ，取210/g m s =，求运动员匀减速下降过程的加速度大小和时间． 【答案】212.5?m/s a =； 3.6t s = 【解析】 运动员做自由落体运动的位移为221110512522 h gt m m ==??= 打开降落伞时的速度为：1105/50/v gt m s m s ==?= 匀减速下降过程有：22122()v v a H h -=- 将v 2=5 m/s 、H =224 m 代入上式，求得：a=12.5m/s 2 减速运动的时间为：12505 3.6?12.5 v v t s s a --=== 3．某汽车在高速公路上行驶的速度为108km/h ，司机发现前方有障碍物时，立即采取紧急刹车，其制动过程中的加速度大小为5m/s 2，假设司机的反应时间为0.50s ，汽车制动过程中做匀变速直线运动。求： (1)汽车制动8s 后的速度是多少 (2)汽车至少要前行多远才能停下来? 【答案】（1）0（2）105m 【解析】 【详解】 （1）选取初速度方向为正方向，有：v 0=108km/h=30m/s ，由v t =v 0+at 得汽车的制动时间为：003065 t v v t s s a ---＝ ＝＝，则汽车制动8s 后的速度是0； （2）在反应时间内汽车的位移：x 1=v 0t 0=15m ； 汽车的制动距离为：023******* t v v x t m m ++?＝ ＝＝ ． 则汽车至少要前行15m+90m=105m 才能停下来． 【点睛】 解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论，并能灵活运用，注意汽车在反应时间内做匀速直线运动． 4．如图所示，一圆管放在水平地面上，长为L=0.5m ，圆管的上表面离天花板距离
2018年高考物理复习天体运动专题练习（含答 案） 天体是天生之体或者天然之体的意思，表示未加任何掩盖。查字典物理网整理了天体运动专题练习，请考生练习。 一、单项选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分.) 1.(2014武威模拟)2013年6月20日上午10点神舟十号航天员首次面向中小学生开展太空授课和天地互动交流等科 普教育活动，这是一大亮点.神舟十号在绕地球做匀速圆周运动的过程中，下列叙述不正确的是() A.指令长聂海胜做了一个太空打坐，是因为他不受力 B.悬浮在轨道舱内的水呈现圆球形 C.航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼 D.盛满水的敞口瓶，底部开一小孔，水不会喷出 【解析】在飞船绕地球做匀速圆周运动的过程中，万有引
力充当向心力，飞船及航天员都处于完全失重状态，聂海胜做太空打坐时同样受万有引力作用，处于完全失重状态，所以A错误;由于液体表面张力的作用，处于完全失重状态下的液体将以圆球形状态存在，所以B正确;完全失重状态下并不影响弹簧的弹力规律，所以拉力器可以用来锻炼体能，所以C正确;因为敞口瓶中的水也处于完全失重状态，即水对瓶底部没有压强，所以水不会喷出，故D正确. 【答案】 A 2.为研究太阳系内行星的运动，需要知道太阳的质量，已知地球半径为R，地球质量为m，太阳与地球中心间距为r，地球表面的重力加速度为g，地球绕太阳公转的周期T.则太阳的质量为() A.B. C. D. 【解析】地球表面质量为m的物体万有引力等于重力，即G=mg，对地球绕太阳做匀速圆周运动有G=m.解得M=，D正确.
【答案】 D 3.(2015温州质检)经国际小行星命名委员会命名的神舟星和杨利伟星的轨道均处在火星和木星轨道之间.已知神舟星平均每天绕太阳运行1.74109 m，杨利伟星平均每天绕太阳运行1.45109 m.假设两行星都绕太阳做匀速圆周运动，则两星相比较() A.神舟星的轨道半径大 B.神舟星的加速度大 C.杨利伟星的公转周期小 D.杨利伟星的公转角速度大 【解析】由万有引力定律有：G=m=ma=m()2r=m2r，得运行速度v=，加速度a=G，公转周期T=2，公转角速度=，由题设知神舟星的运行速度比杨利伟星的运行速度大，神舟星的轨道半径比杨利伟星的轨道半径小，则神舟星的加速度比杨利伟星的加速度大，神舟星的公转周期比杨利伟星的公转周期小，神舟星的公转角速度比杨利伟星的公转角速度大，故选
高中物理直线运动试题经典及解析 一、高中物理精讲专题测试直线运动 1．货车A 正在公路上以20 m/s 的速度匀速行驶，因疲劳驾驶，司机注意力不集中，当司机发现正前方有一辆静止的轿车B 时，两车距离仅有75 m ． （1）若此时轿车B 立即以2 m/s 2的加速度启动，通过计算判断：如果货车A 司机没有刹车，是否会撞上轿车B ；若不相撞，求两车相距最近的距离；若相撞，求出从货车A 发现轿车B 开始到撞上轿车B 的时间． （2）若货车A 司机发现轿车B 时立即刹车（不计反应时间）做匀减速直线运动，加速度大小为2 m/s 2（两车均视为质点），为了避免碰撞，在货车A 刹车的同时，轿车B 立即做匀加速直线运动（不计反应时间），问：轿车B 加速度至少多大才能避免相撞． 【答案】（1）两车会相撞t 1=5 s ；（2）222 m/s 0.67m/s 3 B a =≈ 【解析】 【详解】 （1）当两车速度相等时，A 、B 两车相距最近或相撞． 设经过的时间为t ，则：v A =v B 对B 车v B =at 联立可得：t =10 s A 车的位移为：x A =v A t= 200 m B 车的位移为： x B = 2 12 at =100 m 因为x B +x 0=175 m 物理测试 1、 两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动，周期之比为TA ：TB=1：8；则轨道半径之比和运动速率之比分别为（ ） A 、RA ：RB=4:1 vA ：vB=1:2 Ｂ、RA ：RB=4:1 vA ：vB=2:1 Ｃ、RA ：RB=１:４ vA ：vB=1:2 Ｄ、RA ：RB=１:４ vA ：vB=２:１ ２、如图，在一个半径为Ｒ、质量为Ｍ的均匀球体中，紧贴着球的边缘挖去一个半径为Ｒ／２的球星空穴后，剩余的 阴影部分对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距ｄ的质点ｍ的引力是多大？ ３、两个球形的行星Ａ、Ｂ各有一个卫星ａ和ｂ，卫星的圆轨迹接近各行星的表面。如果两行星质量之比为ＭＡ／ＭＢ＝ｐ，两个行星半径之比ＲＡ／ＲＢ＝ｑ，则两卫星周期之比ＴＡ／ＴＢ为＿＿＿＿＿＿ ４、一颗人在地球卫星以初速度ｖ发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度为２ｖ，该卫星可能（ ） Ａ、绕地球做匀速圆周运动，周期变大 Ｂ、绕地球运动，轨道变为椭圆 Ｃ、不绕地球运动，轨道变为椭圆 Ｄ、挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙 ５、如图，有Ａ、Ｂ两颗行星绕同一颗恒星做圆周运动，Ａ行星的周期为Ｔ１，Ｂ行星的周期为Ｔ２，在某一时刻两行星相距最近，则 （１）至少经过多长时间，两行星再次相距最近？ （２）至少经过多长时间，两行星相距最远？ ６、已知地球的质量为Ｍ，地球的半径为Ｒ，地球的自传周期为Ｔ，地球表面的重力加速度为ｇ，无线电信号的传播 速度为Ｃ，如果你用卫星电话通过地球卫星中的转发器发的无线电信号与对方通话，则在你讲完话后要听到对 方的回话，所需要的最短时间为（ ） Ａ、322244πT gR c ? B 、322242πT gR c ? C 、)4(43222R T gR c -?π D 、)4(23222R T gR c -?π ７、在天体演变过程中，红色巨星发生爆炸后，可以形成中子星，中子星具有极高的密度。 （1）若已知某中子星的密度为ρ，该中子星的卫星绕它作圆周运动，试求该中子星运行的最小周期。 天体运动题型归纳 李仕才 题型一：天体的自转 【例题1】一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量为G ，若由于天体自转使物体对天体表面压力怡好为零，则天体自转周期为（ ） A ．1 2 4π3G ρ?? ??? B ．1 2 34πG ρ?? ??? C ．1 2 πG ρ?? ??? D ．1 2 3πG ρ?? ??? 解析：在赤道上2 2 R m mg R Mm G ω+=① 根据题目天体表面压力怡好为零而重力等于压力则①式变为 22R m R Mm G ω=②又 T π ω2= ③ 33 4 R M ρπ= ④ ②③④得：2 3GT π ρ= ④即21 )3(ρπG T =选D 练习 1、已知一质量为m 的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为ΔN ，假设地球是质量分布 均匀的球体，半径为R 。则地球的自转周期为（ ） A. 2T = 2T =R N m T ?=π2 D.N m R T ?=π2 2、假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g 0，在赤道的大小为g ；地球自转的周期为T ，引力常数为G ，则地球的密度为： A. 0203g g g GT π- B. 0203g g g GT π- C. 23GT π D. 23g g GT πρ= 题型二：近地问题+绕行问题 【例题1】若宇航员在月球表面附近高h 处以初速度0v 水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L 。已知月球半径为R ，引力常量为G 。则下列说法正确的是 A ．月球表面的重力加速度g 月＝hv 2 L 2 B ．月球的质量m 月＝hR 2v 20 GL C ．月球的第一宇宙速度v ＝ v 0 L 2h D ．月球的平均密度ρ＝3hv 2 2πGL 2R 解析 根据平抛运动规律，L ＝v 0t ，h ＝12g 月t 2 ，联立解得g 月＝2hv 2 0L 2；由mg 月＝G mm 月R 2， 解得m 月＝2hR 2v 2 0GT 2；由mg 月＝m v 2 R ，解得v ＝v 0L 2hR ；月球的平均密度ρ＝m 月43πR 3＝3hv 2 2πGL 2R 。 练习：“玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想。机器人“玉兔号”在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落h 高度的时间t ，已知月球半径为R ，自转周期为T ，引力常量为G 。则下列说法正确的是 A ．月球表面重力加速度为t 2 2h B ．月球第一宇宙速度为 Rh t C ．月球质量为hR 2 Gt 2 D ．月球同步卫星离月球表面高度 3hR 2T 2 2π2t 2－R 【例题2】过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b ”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b ”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的1 20 。该中心恒星与太阳的质量比约为 A.1 10 B ．1 C ．5 D ．10 天体运动（经典版） 一、开普勒运动定律 1、开普勒第一定律：所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上． 2、开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等． 3、开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等． 二、万有引力定律 1、内容：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的质量的 乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比． 2、公式：F ＝G 22 1r m m ,其中2211/1067.6kg m N G ??=-，称为为有引力恒量。 3、适用条件：严格地说公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于 物体本身的大小时，公式也可近似使用，但此时r 应为两物体重心间的距离． 注意：万有引力定律把地面上的运动与天体运动统一起来，是自然界中最普遍的规律之一， 式中引力恒量G 的物理意义：G 在数值上等于质量均为1千克的两个质点相距1米时相互作用的万有引力． 4、万有引力与重力的关系：合力与分力的关系。 三、卫星的受力和绕行参数（角速度、周期与高度） 1、由()()22 mM v G m r h r h =++，得()GM v r h =+，∴当h↑，v↓ 2、由G () 2h r mM +=mω2（r+h ），得ω=()3h r GM +，∴当h↑，ω↓ 3、由G () 2h r mM +()224m r h T π=+，得T=()GM h r 324+π ∴当h↑，T↑ 注：（1）卫星进入轨道前加速过程，卫星上物体超重． （2）卫星进入轨道后正常运转时，卫星上物体完全失重． 4、三种宇宙速度 （1）第一宇宙速度（环绕速度）：v 1=7.9km/s ，人造地球卫星的最小发射速度。也是人 造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度。 计算：在地面附近物体的重力近似地等于地球对物体的万有引力，重力就是卫星做 圆周运动的向心力．() 21v mg m r h =+．当r ＞＞h 时．g h ≈g 所以v 1＝gr =7．9×103m/s 第一宇宙速度是在地面附近（h ＜＜r ），卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度． （2）第二宇宙速度（脱离速度）：v 2=11.2km/s ，使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速 直线运动 1.一辆汽车以速度v匀速行驶了全程的一半，然后匀减速行驶了后一半，恰好静止，则全程的平均速度为 2. 如图所示，小球P被悬挂在距地面高为H处，有一水平放置的枪指向小球射击，枪口A 与P距离为S，如果在射击时小球同时下落，若要击中小球，子弹的初速度至少应是（空气阻力不计） 3.关于一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功W和总冲量I，下列说法正确的是： A.W一定为零 B.W一定不为零 C.I一定为零 D.I可能不为零 4.质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动。设水对他的阻力大小恒为F，在他减速下降H的过程中，下列说法正确的是：A.他的动能减少了FH B.他的重力势能增加了mgH C.他的机械能减少了（F－mg）H D.他的机械能减少了FH 5.铁饼运动员奋力将质量为m的铁饼以初速度抛出，与水平面成α角，铁饼到达的最大高度为h，不计空气阻力和抛出点的高度，运动员抛铁饼过程对铁饼做的功可以表示为：①② ③④,以上4个表达式中正确的有： A.只有①③ B.只有①② C.只有③ D.只有①④ 6..竖直面内固定一个内部光滑的圆管，管的半径为r，管内有个直径和管的内径相差不多的小球（看成质点），质量为m，在管内做圆周运动。小球到达最高点时，对管壁的压力大小为3mg，则小球在经过最高点时的速度大小为： A. B. C. D.2 7. 小船静止在岸边，船的左端站有一个小孩，他从船的左端向右端走去，走到船的右端时发现右端离岸边的距离为L。不计水对船的阻力。关于Ｌ的大小，下列说法正确的是：Ａ.小孩走得越快，Ｌ越大Ｂ.小孩走得越快，Ｌ越小Ｃ.Ｌ的大小与小孩走的快慢没有关系Ｄ.不知道小孩是匀速走还是变速走，无法判定 8.水平面上竖立一根轻弹簧，其下端固定在地面上。弹簧正上方有一个正方体金属盒，盒内有一个直径略小于正方体边长的光滑金属球。金属盒自由下落（保持平动），在Ａ位置接触弹簧，在Ｂ位置速度最大，在Ｃ位置速度减为零。设在ＡＢ段和ＢＣ段金属球对金属盒的弹力分别为Ｆ１和Ｆ２,关于Ｆ１、Ｆ２的方向和大小，下列说法正确的是：Ａ. Ｆ１向下，Ｆ２向上ＢＦ１向下，Ｆ２向下Ｃ.在AB段F1逐渐减小Ｄ. 在BC段F2逐渐减小9.科学家们使两个带正电的重离子被加速后沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞，试图用此模拟宇宙大爆炸初的情境。为了使碰撞前的动能尽可能多地转化为内能，关键是设法使这两个重离子在碰撞前的瞬间具有： A.相同的速率 B.相同大小的动量 C.相同的动能 D.相同的质量 10.一根质量为m，长度为L的电缆盘放在水平面上（不计其厚度），用手拉住其一端，以F=0.7mg的竖直向上的恒力向上拉，电缆的另一端刚离开地面时的速度大小为：（不考虑电缆的微小摆动）A.0 B. C. D.另一端不可能离开地面 11.我国的国土范围在东西方向上大致分布在东经700到东经1350之间，所以我国发射的同步通信卫星一般定点在赤道上空3.6万公里，东经1000附近。假设某颗通信卫星计划定点在赤道上空东经1040的位置。经测量刚进入轨道时位于赤道上空3.6万公里，东经1030处。为了把它调整到1040处，可以短时间启动星上的小型喷气发动机调整卫星的高度，改变其周期，使其“漂移”到预定经度后，再短时间启动发动机调整卫星的高度，实现定点。两次调整高度的方向依次是：A. 向下、向上 B. 向上、向下 C. 向上、向上 D.向下、向下13. 两个物体a和b，质量分别为ma和mb，ma>mb，它们以相同的初动量开始沿地面滑行， 一.开普勒三大定律 第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 第二定律：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 第三定律：行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常量。 1.(2016新课标3)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是 A.开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B B.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律 C.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因 D.开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律 2.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（C ） A ．太阳位于木星运行轨道的中心 B ．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C ．火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 D ．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 二.星体密度 1.假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g 0，在赤道的大小为g,地球自转的周期为T ，引力常数为G ，则地球的密度为：B A.002π3g g g GT - B.g g g -002GT π3 C.2GT π 3 D.g g GT 02π3 2.一个物体静止在质量均匀的球形星球表面的赤道上。已知万有引力常量为G ，星 球密度为P ，若由于星球自转使物体对星球表面的压力恰好为零，则星球自转的角速度为A A.π34G ρ B.G π 3ρ C.π34G ρ D.G π3ρ 3.已知地球和月球半径的比值为4,地球和月球表面重力加速度的比值为6,则地球和月球密度的比值为B 4.我国的“嫦娥二号”卫星绕月球表面做匀速圆周运动时,运行周期为T 。则关于月球的平均密度ρ的表达式为(k 为某个常数)C 三.双星系统 1.宇宙中有这样一种三星系统，系统由两个质量为m 的小星体和一个质量为M 的大星体组成，两个小星体围绕大星体在同一圆形轨道上运行，轨道半径为r.关于该三星系统的说法中正确的是 ( BC )． A.在稳定运行情况下，大星体应在小星体轨道中心，两小星体在大星体相对的两侧 B.在稳定运行情况下，大星体应在小星体轨道中心，两小星体在大星体相对的两侧 C.小星体运行的周期为T ＝) 4(πr 42 3 m M G + D.大星体运行的周期为T ＝)4(πr 423 m M G + 2.两个质量不同的天体构成双星系统,它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,下列说法正确的是C A.质量大的天体线速度较大 B.质量小的天体角速度较大 C.两个天体的向心力大小相等 D.若在圆心处放一个质点,它受到的合力为零 3.如图所示，两星球相距为L ，质量比为mA ：mB=1：9，两星球半径远小于L ．从星球A 沿A 、B 连线向B 以某一初速度发射一探测器．只考虑星球A 、B 对探测器的作用，下列说法正确 【物理】物理直线运动练习题20篇 一、高中物理精讲专题测试直线运动 1．倾角为θ的斜面与足够长的光滑水平面在D 处平滑连接，斜面上AB 的长度为3L ，BC 、 CD 的长度均为3.5L ，BC 部分粗糙，其余部分光滑。如图，4个“— ”形小滑块工件紧挨在一起排在斜面上，从下往上依次标为1、2、3、4，滑块上长为L 的轻杆与斜面平行并与上一个滑块接触但不粘连，滑块1恰好在A 处。现将4个滑块一起由静止释放，设滑块经过D 处时无机械能损失，轻杆不会与斜面相碰。已知每个滑块的质量为m 并可视为质点，滑块与粗糙面间的动摩擦因数为tan θ，重力加速度为g 。求 （1）滑块1刚进入BC 时，滑块1上的轻杆所受到的压力大小； （2）4个滑块全部滑上水平面后，相邻滑块之间的距离。 【答案】（1）3sin 4 F mg θ=（2）43d L = 【解析】 【详解】 （1）以4个滑块为研究对象，设第一个滑块刚进BC 段时，4个滑块的加速度为a ，由牛顿第二定律：4sin cos 4mg mg ma θμθ-?= 以滑块1为研究对象，设刚进入BC 段时，轻杆受到的压力为F ，由牛顿第二定律： sin cos F mg mg ma θμθ+-?= 已知tan μθ= 联立可得：3 sin 4 F mg θ= （2）设4个滑块完全进入粗糙段时，也即第4个滑块刚进入BC 时，滑块的共同速度为v 这个过程， 4个滑块向下移动了6L 的距离，1、2、3滑块在粗糙段向下移动的距离分别为3L 、2L 、L ，由动能定理，有： 21 4sin 6cos 32)4v 2 mg L mg L L L m θμθ?-??++= ?（ 可得：v 3sin gL θ= 由于动摩擦因数为tan μθ=，则4个滑块都进入BC 段后，所受合外力为0，各滑块均以速度v 做匀速运动； 第1个滑块离开BC 后做匀加速下滑，设到达D 处时速度为v 1，由动能定理： 2014—2015学年高三复习———《天体运动》练习 1（2014年海淀零模）“神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动，其轨道高度距离地面约340km，则关于飞船的运行，下列说法中正确的是（） A．飞船处于平衡状态 B．地球对飞船的万有引力提供飞船运行的向心力 C．飞船运行的速度大于第一宇宙速度 D．飞船运行的加速度大于地球表面的重力加速度 2（2014东城零模）“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行的过程中，发现A、B两颗均匀球形天体，两天体各有一颗靠近其表面飞行的卫星，测得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是（） A. 两颗卫星的线速度一定相等 B. 天体A、B的质量一定不相等 C. 天体A 、B的密度一定相等 D. 天体A 、B表面的重力加速度一定不相等 3（2014顺义二模）地球赤道上有一相对于地面静止的物体A，所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；绕地球表面附近做匀速圆周运动的人造地球卫星B （离地面的高度忽略）所受的向心力为F2，向心加速度为a2,线速度为v2，角速度为ω2；地球同步卫星C所受的向心力为F3，向心加速度为a3,线速度为v3，角速度为ω3。若上述的A、B、C三个物体的质量相等，地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为v，则（） A.F1=F2＞F3 B.a1=a2=g＞a3 C.ω1=ω3＜ω2 D. v1=v2=v＞v3 4（2014昌平二模）“马航MH370”客机失联后，我国已紧急调动多颗卫星，利用高分辨率对地成像、可见光拍照等技术对搜寻失联客机提供支持。关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是（） A．低轨卫星（环绕半径远小于地球同步卫星的环绕半径）都是相对地球运动的，其环绕速率可能大于7.9km/s B．地球同步卫星相对地球是静止的，可以固定对一个区域拍照，但由于它距地面较远，照片的分辨率会差一些 C．低轨卫星和地球同步卫星，可能具有相同的速率 D．低轨卫星和地球同步卫星，可能具有相同的周期 5（2014丰台二模）“嫦娥三号”探测器已成功在月球表面预选着陆区实现软着陆，“嫦娥三号”着陆前在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动，经测量得其周期为T。已知引力常量为G，根据这些数据可以估算出（） A．月球的质量B．月球的半径 C．月球的平均密度D．月球表面的重力加速度 6（2014顺义二模）地球赤道上有一相对于地面静止的物体A， 所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度 为ω1；绕地球表面附近做匀速圆周运动的人造地球卫星B（离 地面的高度忽略）所受的向心力为F2，向心加速度为a2,线速 度为v2，角速度为ω2；地球同步卫星C所受的向心力为F3， 高一物理同步测试—直线运动 （考试时间：90分钟，总分：100分） 一、选择题：（每题4分，共40分） 1．下列情况中的物体，哪些可以看作质点？ A ．研究从北京开往上海的一列火车的运行速度 B ．研究汽车后轮上一点运动情况的车轮 C ．体育教练员研究百米赛跑运动员的起跑动作 D ．研究地球自转时的地球 2．如图1所示，物体沿两个半径为R 的半圆弧由A 运动到C ，则它的位移和路程分别是 A ．0， 0 B ．4R 向东，2πR 向东 C ．4πR 向东，4 R D ．4R 向东，2π R 3．A 、B 、C 三物同时、同地、同向出发作直线运动，下图是它们位移与时间的图象，由图2 可知它们在t 0时间内（除t 0时刻外） A ．平均速度v =v=v B ．平均速度v ＞v ＞v C ．A 一直在B 、C 的后面 D ．A 的速度一直比B 、C 要大 4．下列关于速度和速率的说法正确的是 ①瞬时速率是瞬时 ②平均速率是平均速度的大小 ③对运动物体，某段时间的平均速度不可能为零 ④对运动物体，某段时间的平均速率不可能为零 A ．①② B ．②③ C ．①④ D ．③④ 5．在直线运动中，关于速度和加速度的说法，正确的是 A B C ．物体的速度改变快，加速度就大 D 6．物体做匀加速直线运动，已知加速度为2 m/s 2，则 A ．物体在某秒末的速度一定是该秒初的速度的 2 B ．物体在某秒末的速度一定比该秒初的速度大 2 m/s C ．物体在某秒初的速度一定比前秒末的速度大 2 m/s D ．物体在某秒末的速度一定比前秒初的速度大2 m/s 7．关于物体运动的下述说法中正确的是 A B C D 8．一辆汽车以速度v 1匀速行驶全程的 3 2 的路程，接着以v 2=20 km/h 走完剩下的路程，若它全路程的平均速度v =28 km/h ，则v 1应为 西 A C 东 图2 双星模型、三星模型、四星模型 天体物理中的双星，三星，四星，多星系统是自然的天文现象，天体之间的相互作用遵循万 有引力的规律，他们的运动规律也同样遵循开普勒行星运动的三条基本规律。双星、三星系统的等效质量的计算，运行周期的计算等都是以万有引力提供向心力为出发点的。双星系统的引力作用遵循牛顿第三定律：F F ='，作用力的方向在双星间的连线上，角速度相等，ωωω==21。 【例题1】天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银 r ，1、 持不变，并沿半径不同的同心轨道作匀速园周运动，设双星间距为L ，质量分别为M 1、M 2，试计算（1）双星的轨道半径（2）双星运动的周期。 解析：双星绕两者连线上某点做匀速圆周运动，即： 22 21212 21L M L M L M M G ωω==---------? ..L L L =+21-------?由以上两式可得：L M M M L 2121+= ，L M M M L 2 12 2+= 又由1 2212214L T M L M M G π=.----------?得：) (221M M G L L T += 【例题3】我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星.某双星由质量不等的星体S 1和S 2构成,两 星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C 做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为T ,S 1到C 点的距离为r 1,S 1和S 2的距离为r ,已知引力常量为G .由此可求出S 2的质量为（D ） A .2 12)(4GT r r r -2π B .2 312π4GT r C .2 32π4GT r D .2 122π4GT r r 答案：D , 球A 引球看成似处理 这样算得的运行周期T 。已知地球和月球的质量分别为且A 对A 根据牛顿第二定律和万有引力定律得L m M T m L +=22)( 化简得) (23 m M G L T +=π ⑵将地月看成双星，由⑴得) (23 1m M G L T +=π 将月球看作绕地心做圆周运动，根据牛顿第二定律和万有引力定律得 L T m L GMm 2 2 )2(π= 化简得GM L T 3 22π= 人教版高中物理天体运动练习题 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 必修二天体运动专项练习 一．选择题（共10小题） 1．（2014?南京模拟）宇宙空间中任何两个有质量的物体之间都存在引力，在实际生活中，为什么相距较近的两个人没有吸在一起？其原因是（B） A．他们两人除万有引力外，还有一个排斥力 B．万有引力太小，只在这一个力的作用下，还不能把他们相吸到一起 C．由于万有引力很小，地面对他们的作用力总能与之平衡 D．人与人之间没有万有引力 2．（2014?武汉模拟）牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究，经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践．在万有引力定律的发现历程中，下列叙述不符合史实的是（D）A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律 B．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律 C．卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量G的数值 D．根据天王星的观测资料，哈雷利用万有引力定律计算出了海王星的轨道 解：A、开普勒总结出了行星运动的三大规律，故A正确； B、牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故B正确； C、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量G的数值，故C正确； D、海王星是英国人亚当斯和法国人勒威耶根据万有引力推测出这颗新行星的轨道和位置，柏林天文台年轻的天文学家伽勒和他的助手根据根据勒威耶计算出来的新行星的位置，发现了第八颗新的行星﹣﹣海王星，故D错误； 3．（2014?海南）设地球自转周期为T，质量为M，引力常量为G，假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R．同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为（A） A．B． C．D． 在赤道上物体所受的万有引力与支持力提供向心力可求得支持力，在南极支持力等于万有引力.解：在赤道上：G，可得① 在南极：② 由①②式可得：=． 高中物理直线运动试题经典 一、高中物理精讲专题测试直线运动 1．货车A 正在公路上以20 m/s 的速度匀速行驶，因疲劳驾驶，司机注意力不集中，当司机发现正前方有一辆静止的轿车B 时，两车距离仅有75 m ． （1）若此时轿车B 立即以2 m/s 2的加速度启动，通过计算判断：如果货车A 司机没有刹车，是否会撞上轿车B ；若不相撞，求两车相距最近的距离；若相撞，求出从货车A 发现轿车B 开始到撞上轿车B 的时间． （2）若货车A 司机发现轿车B 时立即刹车（不计反应时间）做匀减速直线运动，加速度大小为2 m/s 2（两车均视为质点），为了避免碰撞，在货车A 刹车的同时，轿车B 立即做匀加速直线运动（不计反应时间），问：轿车B 加速度至少多大才能避免相撞． 【答案】（1）两车会相撞t 1=5 s ；（2）222 m/s 0.67m/s 3 B a =≈ 【解析】 【详解】 （1）当两车速度相等时，A 、B 两车相距最近或相撞． 设经过的时间为t ，则：v A =v B 对B 车v B =at 联立可得：t =10 s A 车的位移为：x A =v A t= 200 m B 车的位移为： x B = 2 12 at =100 m 因为x B +x 0=175 m 高考物理天体运动公式归纳 高考物理天体运动公式 1.开普勒第三定律：T2/R3=K(=4π2/GM){R:轨道半径，T:周期，K:常量(与行星质量无关，取决于中心天体的质量)｝ 2.万有引力定律：F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11Nm2/kg2，方向在它们的连线上) 3.天体上的重力和重力加速度：GMm/R2=mg；g=GM/R2 {R:天体半径(m)，M：天体质量(kg)｝ 4.卫星绕行速度、角速度、周期：V=(GM/r)1/2； ω=(GM/r3)1/2；T=2π(r3/GM)1/2{M：中心天体质量｝ 5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r 地)1/2=7.9km/s；V2=11.2km/s；V3=16.7km/s 6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地 +h)/T2{h&asymp；36000km，h:距地球表面的高度，r地:地球的半径｝ 强调:(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供，F向=F 万；(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等； (3)地球同步卫星只能运行于赤道上空，运行周期和地球自转周期相同； (4)卫星轨道半径变小时，势能变小、动能变大、速度变大、周期变小；(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。 高考物理分子动理论、能量守恒定律公式 1.阿伏加德罗常数NA=6.02×1023/mol；分子直径数量级10-10米 2.油膜法测分子直径d=V/s{V：单分子油膜的体积(m3)，S：油膜表面积(m)2｝ 3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的；大量分子做无规则的热运动；分子间存在相互作用力。 4.分子间的引力和斥力(1)r (2)r=r0，f引=f斥，F分子力=0，E分子势能=Emin(最小值) (3)r>r0，f引>f斥，F分子力表现为引力 (4)r>10r0，f引=f斥&asymp；0，F分子力&asymp；0，E分子势能&asymp；0 5.热力学第一定律W+Q=ΔU{(做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的)， W：外界对物体做的正功(J)，Q：物体吸收的热量(J)，ΔU：增加的内能(J)，涉及到第一类永动机不可造出〔见第二册 P40〕｝ 6.热力学第二定律 克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化(热传导的方向性)； 开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来 “万有引力定律”习题归类例析 万有引力定律部分内容比较抽象，习题类型较多，不少学生做这部分习题有一种惧怕感，找不着切入点．实际上，只要掌握了每一类习题的解题技巧，困难就迎刃而解了．下面就本章的不同类型习题的解法作以归类分析． 一、求天体的质量(或密度) 1．根据天体表面上物体的重力近似等于物体所受的万有引力，由天体表面上的重力加速度和天体的半径求天体的质量 由mg=G 得.（式中M、g、R分别表示天体的质量、天体表面的重力加速度和天体的半径．） [例1]宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球，经过时间t，小球落在星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L，若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点间的距离为L，已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，引力常量为G，求该星球的质量M和密度ρ. [解析]此题的关键就是要根据在星球表面物体的运动情况求出星球表面的重力加速度，再根据星球表面物体的重力等于物体受到的万有引力求出星球的质量和星球的密度． 根据平抛运动的特点得抛出物体竖直方向上的位移为 设初始平抛小球的初速度为v，则水平位移为x=vt．有○1 当以2v的速度平抛小球时，水平位移为x'= 2vt．所以有② 在星球表面上物体的重力近似等于万有引力，有mg=G ③ 联立以上三个方程解得 而天体的体积为，由密度公式得天体的密度为。 2．根据绕中心天体运动的卫星的运行周期和轨道半径，求中心天体的质量 卫星绕中心天体运动的向心力由中心天体对卫星的万有引力提供，利用牛顿第二定律得 若已知卫星的轨道半径r和卫星的运行周期T、角速度或线速度v，可求得中心天体的质量为 [例2]下列几组数据中能算出地球质量的是（万有引力常量G是已知的）（） A.地球绕太阳运行的周期T和地球中心离太阳中心的距离r B.月球绕地球运行的周期T和地球的半径r C.月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离r D.月球绕地球运动的周期T和轨道半径r [解析]解此题关键是要把式中各字母的含义弄清楚，要区分天体半径和天体圆周运动的轨道半径．已知地球绕太阳运行的周期和地球的轨道半径只能求出太阳的质量，而不能求出地球的质量，所以A项不对．已知月球绕地球运行的周期和地球的半径，不知道月球绕地球的轨道半径，所以不能求地球的质量，所以B 项不对．已知月球绕地球运动的角速度和轨道半径，由可以求出中心天体地球的质量，所以C项正确．由求得地球质量为，所以D项正确． 二、人造地球卫星的运动参量与轨道半径的关系问题 根据人造卫星的动力学关系 可得 高中物理直线运动基础练习题及解析 一、高中物理精讲专题测试直线运动 1．如图所示，一个带圆弧轨道的平台固定在水平地面上，光滑圆弧MN 的半径为R =3.2m ，水平部分NP 长L =3.5m ，物体B 静止在足够长的平板小车C 上，B 与小车的接触面光滑，小车的左端紧贴平台的右端．从M 点由静止释放的物体A 滑至轨道最右端P 点后再滑上小车，物体A 滑上小车后若与物体B 相碰必粘在一起，它们间无竖直作用力．A 与平台水平轨道和小车上表面的动摩擦因数都为0.4，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．物体A 、B 和小车C 的质量均为1kg ，取g =10m/s 2．求 (1)物体A 进入N 点前瞬间对轨道的压力大小？ (2)物体A 在NP 上运动的时间？ (3)物体A 最终离小车左端的距离为多少？ 【答案】(1)物体A 进入N 点前瞬间对轨道的压力大小为30N ； (2)物体A 在NP 上运动的时间为0.5s (3)物体A 最终离小车左端的距离为 3316 m 【解析】 试题分析：（1）物体A 由M 到N 过程中，由动能定理得：m A gR=m A v N 2 在N 点，由牛顿定律得 F N -m A g=m A 联立解得F N =3m A g=30N 由牛顿第三定律得，物体A 进入轨道前瞬间对轨道压力大小为：F N ′=3m A g=30N （2）物体A 在平台上运动过程中 μm A g=m A a L=v N t-at 2 代入数据解得 t=0.5s t=3.5s(不合题意，舍去) （3）物体A 刚滑上小车时速度 v 1= v N -at=6m/s 从物体A 滑上小车到相对小车静止过程中，小车、物体A 组成系统动量守恒，而物体B 保持静止 (m A + m C )v 2= m A v 1 小车最终速度 v 2=3m/s 此过程中A 相对小车的位移为L 1，则 2211211222mgL mv mv μ=-?解得：L 1＝94 m 物体A 与小车匀速运动直到A 碰到物体B ，A ，B 相互作用的过程中动量守恒： (m A + m B )v 3= m A v 2 第七章宇宙的结构和恒星的演化天体运动 1.月球的存在对地球的影响：潮汐主要由于月球对地球的的万有引力影响而产生的。地球 上离月球最近和最远的两个点形成了潮汐现象的高潮点。 2.太阳系共有八颗行星。从距离太阳最近行星算起，依次为水星，金星、地球、火星、木 星、土星、天王星和海王星。距离太阳越近的行星，公转速度越大。除水星和金星外，其他行星都有卫星。木星和土星的卫星最多。 3.宇宙：所有的空间及其中的万物。光年的换算：1l.y.=9.46*1015m 4.根据今天宇宙膨胀的速度，宇宙在一二百亿年前脱胎于高温、高密状态，诞生于一次大 爆炸，这就是所谓的宇宙大爆炸假设。 5.银河系是一种旋涡状星系。太阳系正处于其中一条旋臂的边缘。 6.恒星的分类：1）根据恒星的物理特征来分类：体积、温度和亮度。2）按照体积大小分， 依次为超巨星、巨星、中型星、白矮星和中子星。 7.恒星的颜色与它的表面温度有关；恒星的亮度与体积、温度、它与地球的距离有关。 8.视差测距法测恒星距离：以日、地距离为基线，利用周年视差，通过几何方法来测量恒 星的距离的方法，叫做视差测距法。要会计算 9.恒星的物质组成：绝大多数恒星都有着和太阳相同的化学成分：73％氢、25％的氦及2％ 的其他元素。 10.恒星演化的几个阶段：1）恒星演化分：诞生期、存在期和死亡期。2）一颗恒星的寿命 取决于它的质量，质量大的恒星寿命短。 11.万有引力定律： 1.宇宙间的一切物体都具有相互吸引力。两个物体间的引力大小，跟它们质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。 ①公式是引力常量G＝6.67×10-11N·m2/kg2 (或写成G＝ 6.67×10-11N·m2/kg2) ②牛顿发现的万有引力现象并推出万有引力定律。引力常量首先由英国的卡文迪许利用扭秤实验准确测出，扭秤的关键就是在T形架的竖直部分装一个平面镜，将引力作用于扭秤产生的微小扭转效果，通过光点的移动加以放大。 ③万有引力定律的公式严格讲只适用于两个质点间的相互作用，当两个物体间的距离远大于自身直径时，也可以使用，r即两个物体中心距离。高一物理天体运动方面练习题
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