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高一物理万有引力定律测试题及答案

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高一物理万有引力定律测试题及答案

The document was prepared on January 2, 2021 万有引力定律测试题

班级 姓名 学号

一、选择题每小题中至少有一个选项是正确的,每小题5分,共40分

1．绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星内,其内物体处于完全失重状态,则物体

A．不受地球引力作用 B．所受引力全部用来产生向心加速度

C．加速度为零 D．物体可在飞行器悬浮

2．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为R,线速度为v,周期为T,若要使卫星的周期变为2T,可能的办法是

不变,使线速度变为 v/2 不变,使轨道半径变为2R

D.无法实现

3．由于地球的自转,地球表面上各点均做匀速圆周运动,所以

A.地球表面各处具有相同大小的线速度

B.地球表面各处具有相同大小的角速度

C.地球表面各处具有相同大小的向心加速度

D.地球表面各处的向心加速度方向都指向地球球心

4．地球上有两位相距非常远的观察者,都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星,相对自己静止不动,则这两位观察者的位置及两人造卫星到地球中心的距离可能是

A．一人在南极,一人在北极,两卫星到地球中心的距离一定相等

B．一人在南极,一人在北极,两卫星到地球中心的距离可以不等,但应成整数倍

C．两人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离一定相等

D．两人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离可以不等,但应成整数倍

5．设地面附近重力加速度为g0,地球半径为R0,人造地球卫星圆形运行轨道半径为R,那么以下说法正确的是

6．一宇宙飞船在一个星球表面附近做匀速圆周运动,宇航员要估测星球的密度,只需要测定飞船的

A：环绕半径 B：环绕速度 C：环绕周期 D：环绕角速度 m1 m2 O

7．假设火星和地球都是球体,火星的质量M火和地球的质量M地之比M火/M地=p,火星的半径R火和地球的半径R地之比R火/R地=q,那么火星表面处的重力加速度g火和地球表面处的重力的加速度g地之比等于

q2 q

8．已知万有引力恒量G,则还已知下面哪一选项的数据,可以计算地球的质量

A：已知地球绕太阳运行的周期及地球中心到太阳中心的距离．

B：已知月球绕地球运行的周期及月球中心到地球中心的距离．

C：已知人造地球卫星在地面附近绕行的速度和运行周期．

D：已知地球同步卫星离地面的高度．

附加题每题5分

1．假如一作圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍,仍作圆周运动,则

A.根据公式v=ωr,可知卫星的线速度将增大到原来的2倍

2．两个靠近的天体称为双星,它们以两者连线上某点O为

圆心做匀速圆周运动,其质量分别为m1、m2,如右图所示,

以下说法正确的是

A：它们的角速度相同． B：线速度与质量成反比．

C：向心力与质量的乘积成正比．D：轨道半径与质量成反比．

二、填空题每空6分,共36分

1．天文学家根据天文观测宣布了下列研究成果：银河系中可能存在一个大“黑洞”,接近“黑洞”的所有物质,即使速度等于光速也被“黑洞”吸入,任何物体都无法离开“黑洞”.距离“黑洞”r=×1012 m的星体以v=2×106 m/s的速度绕其旋转,则“黑洞”的质量为____ __.引力常量G=×10-11 N·m2/kg2.

2．一个登月者,只用一个弹簧秤和一个质量为m的砝码,估测出了月球的质量和密度,请写出表达式M= ,= 月球半径为R.

3．已知火星的半径约为地球半径的1/2,火星质量约为地球质量的1/9.若一物体在地球表面所受重力比它在火星表面所受重力大49N,则这个物体的质量是__

___kg.

4．宇航员在月球表面以速率v竖直上抛一个小球,经过t秒落回原地,已知月球半径为R,如果在月球上发射一颗绕月球表面运行的人造卫星,则卫星的线速度为 . 5．据美联社2002年10月7日报道,天文学家在太阳系的9大行星之外,又发现了一颗比地球小得多的新行星,而且还测得它绕太阳公转的周期约为288年. 若把它和地球绕太阳公转的轨道都看作圆,则它与太阳的距离约是地球与太阳距离的 倍. 最后结果可用根式表示

附加题共10分

1．已知地球半径约为×106m,又知月球绕地球的运动可近似看成匀速圆周运动,则可估算出月球到地心的距离约为__ _ ____m.结果只保留一位有效数字

三、计算题

1．12分一颗人造卫星的质量为m,离地面的高度为h,卫星做匀速圆周运动,已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,求：

1卫星受到的向心力的大小

2卫星的速率

3卫星环绕地球运行的周期

2．12分火星可视为半径为r0 的均匀球体,它的一个卫星绕火星运行的圆轨道半径为r,周期为T.求：

1火星表面的重力加速度.

2在火星表面离地h处以水平速度V0 抛出的物体,落地时速度多大.不计火星空气阻力

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物理高一下册 万有引力与宇宙单元综合测试(Word版 含答案)

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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优（难）

1．在太阳系外发现的某恒星a的质量为太阳系质量的0.3倍，该恒星的一颗行星b的质量是地球的4倍，直径是地球的1.5倍，公转周期为10天．设该行星与地球均为质量分布均匀的球体，且分别绕其中心天体做匀速圆周运动，则（ ）

A．行星b的第一宇宙速度与地球相同

B．行星b绕恒星a运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度

C．如果将物体从地球搬到行星b上，其重力是在地球上重力的169

D．行星b与恒星a的距离是日地距离的273倍

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】

A．当卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度，由

22MmvGmRR

得

GMvR

M是行星的质量，R是行星的半径，则得该行星与地球的第一宇宙速度之比为

41.5GMGMvvRR行地：：

故A错误；

B．行星b绕恒星a运行的周期小于地球绕太阳运行的周期；根据2T 可知，行星b绕恒星a运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度，选项B正确；

C．由2GMgR ，则

22169MRggMR行地行地地行：

则如果将物体从地球搬到行星b上，其重力是在地球上重力的169，则C正确；

D．由万有引力提供向心力：

2224MmGmRRT

得：

2324GMTR

则

22b33220.310==360abaRMTRMT日日地地

则D错误；

故选BC。

2．按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，第二步是“落月”工程。已在2013年以前完成。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。下列判断正确的是（ ）

A．飞船在轨道Ⅰ上的运行速率02gRv

高一物理下册 万有引力与宇宙单元测试题(Word版 含解析)

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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优（难）

1．假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则下列物理量变化正确的是( )

A．地球的向心力变为缩小前的一半

B．地球的向心力变为缩小前的

C．地球绕太阳公转周期与缩小前的相同

D．地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半

【答案】BC

【解析】

A、B、由于天体的密度不变而半径减半，导致天体的质量减小，所以有：3/4328rMM

地球绕太阳做圆周运动由万有引力充当向心力．所以有：//221G162MMMMGRR日日地地， B正确，A错误；

C、D、由//2/224G22MMRMTR日地地 ，整理得：23?4TrGM，与原来相同，C正确；D错误；

故选BC．

2．2020年也是我国首颗人造卫星“东方红一号”成功发射50周年。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。设东方红一号在近地点的加速度为1a，线速度1v，东方红二号的加速度为2a，线速度2v，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为3a，线速度3v，则下列大小关系正确的是（ ）

A．213aaa B．123aaa C．123vvv D．321vvv

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】

AB．对于两颗卫星公转，根据牛顿第二定律有

2MmGmar

解得加速度为2GMar，而东方红二号的轨道半径更大，则12aa；东方红二号卫星为地球同步卫星，它和赤道上随地球自转的物体具有相同的角速度，由匀速圆周运动的规律

2ar

且东方红二号卫星半径大，可得23aa，综合可得123aaa，故A错误，B正确；

高一物理万有引力与宇宙检测题(WORD版含答案)

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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优（难）

1．如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b质量相等，且小于c的质量，则（ ）

A．b所需向心力最小

B．b、c的周期相同且大于a的周期

C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度

D．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度

【答案】ABD

【解析】

【分析】

【详解】

A．因卫星运动的向心力是由它们所受的万有引力提供，由2GMmFr向知，b所受的引力最小，故A正确；

B．由

2222GMmmrmrrT

得32rTGM，即r越大，T越大，所以b、c的周期相等且大于a的周期，B正确；

C．由

2GMmmar

得2GMar，即

21ar

所以b、c的向心加速度大小相等且小于a的向心加速度，C错误；

D．由

22GMmmvrr

得GMvr，即

1vr

所以b、c的线速度大小相等且小于a的线速度，D正确。

故选ABD。

2．假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则下列物理量变化正确的是( )

A．地球的向心力变为缩小前的一半

B．地球的向心力变为缩小前的

C．地球绕太阳公转周期与缩小前的相同

D．地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半

【答案】BC

【解析】

A、B、由于天体的密度不变而半径减半，导致天体的质量减小，所以有：3/4328rMM

地球绕太阳做圆周运动由万有引力充当向心力．所以有：//221G162MMMMGRR日日地地， B正确，A错误；

C、D、由//2/224G22MMRMTR日地地 ，整理得：23?4TrGM，与原来相同，C正确；D错误；

故选BC．

3．如图所示为科学家模拟水星探测器进入水星表面绕行轨道的过程示意图，假设水星的半径为R，探测器在距离水星表面高度为3R的圆形轨道I上做匀速圆周运动，运行的周期为T，在到达轨道的P点时变轨进入椭圆轨道II，到达轨道II的“近水星点”Q时，再次变轨进入近水星轨道Ⅲ绕水星做匀速圆周运动，从而实施对水星探测的任务，则下列说法正确的是（ ）

人教版高一物理下册 万有引力与宇宙单元综合测试(Word版 含答案)

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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优（难）

1．组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转的速率，如果超出了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤附近的物体随星球做圆周运动,由此能得到半径为R,密度为ρ、质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T，下列表达式正确的是：（ ）

A．332RTGM B．32RTGM C．3TG D．TG

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】

AB.当周期小到一定值时，压力为零，此时万有引力充当向心力，即

2224mGMmRRT

解得：

32RTGM ①

故B正确，A错误；

CD. 星球的质量

343MρVπρR

代入①式可得：

3TG

故C正确，D错误．

2．在地球上观测，太阳与地内行星（金星、水星）可视为质点，它们与眼睛连线的夹角有最大值时叫大距。地内行星在太阳东边时为东大距，在太阳西边时为西大距，如图所示。已知水星到太阳的平均距离约为0.4天文单位（1天文单位约为太阳与地球间的平均距离），金星到太阳的平均距离约为0.7天文单位，地内行星与地球可认为在同一平面内的圆轨道上运动，地球的自转方向与公转方向相同，取0.70.8，0.40.6，则下列说法中正确的是（ ）

A．水星的公转周期为0.4年

B．水星的线速度大约为金星线速度的1.3倍

C．水星两次东大距的间隔时间大约619年

D．金星两次东大距的间隔时间比水星短

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】

A．行星绕太阳公转时，由万有引力提供向心力，则得

2224MmGmrrT

可得行星公转周期为

32rTGM

式中M是太阳的质量，r是行星的公转轨道半径。

则水星与地球公转周期之比

333 040.40.4TrTr水水地地．

所以水星的公转周期为

0.40.4T水年

故A错误

B．由万有引力提供向心力得

22MmvGmrr