15 北京航天飞行控制中心对“嫦娥二号”卫星实施多次变轨控制并获得成功.首次变轨是在卫星运行到远地点时实施的,紧随其后进行的3次变轨均在近地点实施.“嫦娥二号”卫星的首次变轨之所以选择在远地点实施,是为了抬高卫星近地点的轨道高度.同样的道理,要抬高远地点的高度就需要在近地点实施变轨.图为“嫦娥二号”某次在近地点A由轨道1变轨为轨道2的示意图,下列说法中正确的是().
A.“嫦娥二号”在轨道1的A点处应点火加速
B.“嫦娥二号”在轨道1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度大C.“嫦娥二号”在轨道1的A点处的加速度比在轨道2的A点处的加速度大
D.“嫦娥二号”在轨道1的B点处的机械能比在轨道2的C点处的机械能大
【答案】A
16 “嫦娥三号”携带“玉兔号”月球车首次实现月球软着陆和月面巡视勘察,并开展月表形貌与地质构造调查等科学探测。“玉兔号”在地球表面的重力
为G1,在月球表面的重力为G2;地球与月球均视为球体,其半径分别为R1、R2;地球表面重力加速度为g。则()
A.月球表面的重力加速度为
G1g
G2
B.月球与地球的质量之比为
G2R22
G1R12
C.月球卫星与地球卫星分别绕月球表面与地球表面运行的速率比为G1R1
G2R2
D.“嫦娥三号”环绕月球表面做匀速圆周运动的周期为2π
G2R2
G1g 【答案】B
17 火星表面特征非常接近地球,可能适合人类居住。2010年,我国志愿
者王跃参与了在俄罗斯进行的“模拟登火星”实验活动。已知火星半径是地球半径的
1
2,质量是地球质量的
1
9,自转周期基本相同。地球表面重力加速度是g,若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是h,在忽略自转影响的条件下,下述分析正确的是()
14
15
A .王跃在火星表面所受火星引力是他在地球表面所受地球引力的2
9倍
B .火星表面的重力加速度是2g
3
C .火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的23
倍 D .王跃在火星上向上跳起的最大高度是3h
2
【答案】C
18 据报道,目前我国正在研制“萤火二号”火星探测器。探测器升空后,先在近地轨道上以线速度v 环绕地球飞行,再调整速度进入地火转移轨道,最后再一次调整速度以线速度v ′在火星表面附近环绕飞行。若认为地球和火星都是质量分布均匀的球体,已知火星与地球的半径之比为1∶2,密度之比为5∶7,设火星与地球表面重力加速度分别为g ′和g ,下列结论正确的是( )
A .g ′∶g =4∶1
B .g ′∶g =10∶7
C .v ′∶v = 528
D .v ′∶v =
514
【答案】C
19设地球的质量为M ,平均半径为R ,自转角速度为ω,引力常量为G ,
则有关同步卫星的说法正确的是 ( ) A. 同步卫星的轨道与地球的赤道在同一平面内 B.同步卫星的离地高度为3
2
ωGM
h =
C.同步卫星的离地高度为R
GM
h -=3
2
ω
D.同步卫星的角速度为ω,线速度大小为3ωGM 【答案】AC
20 我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行;然后经过一系列过程,在离月面4m 高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止);最后关闭发动机,探测器自由下落,已知探测器的质量约为1.3×103 kg ,地球质量约为月球质量的81倍,地球半径约为月球半径的3.7倍,地球表面的重力加速度约为9.8m/s 2,则此探测器 ( )
A. 着落前的瞬间,速度大小约为8.9m/s
B. 悬停时受到的反冲作用力约为2×103N B. 从离开近月圆轨道这段时间内,机械能守恒
D. 在近月圆轨道上运
16
【答案】 B 、D
21 宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为m ,距地面高度为h ,地球质量为M ,半径为R ,引力常量为G ,则飞船所在处的重力加速度大小为( )
【答案】B
22 (2013高考浙江理综)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 。下列说法不正确的是( )
A .三颗卫星对地球引力的合力大小为
2
3r GMm
B .两颗卫星之间的引力大小为2
2
3r Gm
C .一颗卫星对地球的引力大小为
2
r
GMm
D .地球对一颗卫星的引力大小为2
)
(R r GMm
【答案】AD 23 (2012高考浙江理综)如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是( ) A. 太阳对小行星的引力相同
B. 各小行星绕太阳运动的周期小于一年
C. 小行星带内侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值
D. 小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于 地球公转的线速度值。
17
【答案】C
24 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( )
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 【答案】C
25 设宇宙中某一小行星自转较快,但仍可近似看成质量分布均匀的球体,半径为R 。宇航员用弹簧测力计称量一个相对自己静止的小物体的重量,第一次在极点处,弹簧测力计的读数为F 1=F 0;第二次在赤道处,弹簧测力计的读数为F 2=
20F 。假设第三次在赤道平面内深度为2
R
的隧道底部,示数为F 3;第四次在距行星表面高度为R 处绕行星做匀速圆周运动的人造卫星中,示数为F 4。已知均匀球壳对壳内物体的引力为零,则以下判断正确的是( )
【答案】B
高中物理天体运动经典习题
十年高考试题分类解析-物理 1.假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d 。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 A.R d - 1 B.R d +1 C.2)(R d R - D.2 )(d R R - 2.一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为v 。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m 的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为N ,已知引力常量为G,,则这颗行星的质量为 A .mv 2 /GN B .mv 4 /GN . C .Nv 2 /Gm .D .Nv 4 /Gm . 3.(2012·北京理综)关于环绕地球运动的卫星,下列说法正确的是 4A C 5A. B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心 加速度值 D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值 6.(2012·全国理综)一单摆在地面处的摆动周期与在某矿井底部摆动周期的比值为k 。设地球的半径为R 。假定地球的密度均匀。已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零,求矿井的深度d . 1.(2011重庆理综第21题)某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过N 年,该行星会运行到日地连线的延长线上,如题21图所示。该行星与地球的公转半径比为
A .231N N +?? ??? B.23 1N N ?? ?-?? C .3 2 1N N +?? ??? D.32 1N N ?? ?-?? 2(2011四川理综卷第17题)据报道,天文学家近日发现了 一颗距地球40光年的 “超级地球”,名为“55Cancrie ”,该行星绕母星(中心天体)运行的周期约为地球绕太阳运行周期的 1 480 ,母星的体积约为太阳的60倍。假设母星与太阳密度相同,“55Cancrie ”与地球均做匀速圆周运动,则“55Cancrie ”与地球的 A. B. C.1.m 1、m 2、M (M >>m 1,M >>m 2).在C 的万有引力作用下,a 、b 从2运行周期和相应的圆轨道半径,T 0和R 0是 3.(2010,在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为2g ,则 A .1g a =B .2g a =C .12g g a +=D .21g g a -= 4(2010四川理综卷第17题).a 是地球赤道上一栋建筑,b 是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面9.6×106 m 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 5.(2010安徽理综)为了对火星及其周围的空间环境进行探测,我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”。假设探测器在离火星表面高度分别为h 1和h 2的圆轨道上运动时,周期分别为T 1和T 2。火星可视为质量分布均匀的球体,且忽略火星的自转影响,万有引力常量为G 。仅利用以上数据,可以计算出 A .火星的密度和火星表面的重力加速度
2018年高考物理复习天体运动专题练习(含答案)
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
天体运动经典题型分类
万有引力和航天知识的归类分析 一.开普勒行星运动定律 1、开普勒第一定律(轨道定律):所有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(面积定律):对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 3、开普勒第三定律(周期定律):所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 实例、飞船沿半径为r 的圆周绕地球运动,其周期为T ,如图所示。若飞船要返回地面,可在轨道上某点处将速率降到适当的数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行,椭圆与地球表面在某点相切,已知地球半径为R ,求飞船由远地点运动到近地点所需要的时间。 二.万有引力定律 实例2、设想把质量为m 的物体放到地球的中心,地球的质量为M ,半径为R ,则物体与地球间的万有引力是 ( ) A 、零 B 、无穷大 C 、 2 R GMm D 、无法确定 小结:F= 2 2 1r m Gm 的适用条件是什么 三.万有引力与航天 (一)核心知识 万有引力定律和航天知识的应用离不开两个核心 1、 一条主线 ,本质上是牛顿第二定律,即万有引力提供天体做圆周运动所需要的向心力。 2、 黄金代换式 GM =g R 2 此式往往在未知中心天体的质量的情况下和一条主线结合使用 (二)具体应用 应用一、卫星的四个轨道参量v 、ω、T 、a 向与轨道半径r 的关系及应用 1、理论依据:一条主线 2、实例分析 如图所示,a 、b 是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,它们距地面 的高度 分别是R 和2R(R 为地球半径).下列说法中正确的是( ) A.a 、b 的线速度大小之比是 2∶1 B.a 、b 的周期之比是1∶2 C.a 、b 的角速度大小之比是3 ∶4 D.a 、b 的向心加速度大小之比是9∶4 小结: 轨道模型: 在中心天体相同的情况下卫星的r 越大v 、ω、a 越小,T 越大,r 相同,则卫星的v 、ω、a 、T 也相同,r 、 v 、ω、a 、T 中任一发生变化其它各量也会变化。 应用二、测量中心天体的质量和密度 1、方法介绍 方法一、“T 、r ”计算法 在知道“T 、r ”或“v 、r ”或“ω、r ”的情况下,根据一条主线均可计算出中心天体的质量,这种方法统称为“T 、r ”计算法。在知道中心天体半径的情况下利用密度公式还可以计算出中心天体的密度。 方法二、“g 、R ”计算法 利用天体表面的重力加速度g 和天体半径R. 2、实例分析 例4:已知万有引力常量G,地球半径R,月球和地球之间的距离r,同步卫星距地面的高度h,月球:绕地球的运转周期T 1,地球的自转周期T 2 , 天体密度故天体质量由于,,2 2G gR M mg R Mm G ==.π43π3 43 GR g R M V M = ==
万有引力测试题含答案
万有引力与航天测试题(用时:60分钟 满分:100分) 一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.在每小题给出的四个选项中,1~7小题只有一项符合题目要求,8~10题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 1.宇宙中两个星球可以组成双星,它们只在相互间的万有引力作用下,绕两星球球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动.根据宇宙大爆炸理论,双星间的距离在不断缓慢增加,设双星仍做匀速圆周运动,则下列说法正确的是 ( )A.双星相互间的万有引力增大B.双星做圆周运动的角速度不变C.双星做圆周运动的周期增大D.双星做圆周运动的速度增大 2.宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象.若飞船质量为m,距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为( )A.0 B.C. D. 3.假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动,已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离,那么( ) A.地球公转周期大于火星的周期公转B.地球公转的线速度小于火星公转的线速度 C.地球公转的加速度小于火星公转的加速度D.地球公转的角速度大于火星公转的角速度 4.如图1所示,A为静止于地球赤道上的物体,B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星,C为绕地球做圆周运动的卫星,P为B、C两卫星轨道的交点.已知A、B、C绕地心运动的周期相同,相对于地心,下列说法中正确的是( ) A.物体A和卫星C具有相同大小的线速度B.物体A和卫星C具有相同大小的加速度C.卫星B在P点的加速度与卫星C在该点的加速度一定不相同D.可能出现在每天的某一时刻卫星B在A的正上方
高一物理天体运动方面练习题
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。
高中物理天体运动超经典
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
高一物理万有引力定律测试题及答案
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 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
平抛运动常见题型考点分类归纳
平抛运动小结 (一)平抛运动的基础知识 1. 定义:水平抛出的物体只在重力作用下的运动。 2. 特点: (1)平抛运动是一个同时经历水平向的匀速直线运动和竖直向的自由落体运动的合运动。 (2)平抛运动的轨迹是一条抛物线,其一般表达式为c bx ax y ++=2 。 (3)平抛运动在竖直向上是自由落体运动,加速度g a =恒定,所以竖直向上在相等的时间相邻的位移的高度之比为5:3:1::321=s s s …竖直向上在相等的时间相邻的位移之差是一个恒量 2gT s s s s I II II III =-=-。 (4)在同一时刻,平抛运动的速度(与水平向之间的夹角为?)向和位移向(与水平向之间的夹角是θ)是不相同的,其关系式θ?tan 2tan =(即任意一点的速度延长线必交于此时物体位移的水平分量的中点)。 3. 平抛运动的规律 描绘平抛运动的物理量有0v 、y v 、v 、x 、y 、s 、?、t ,已知这八个物理量中的任意两个,可以求出其它六个。
(二)平抛运动的常见问题及求解思路 关于平抛运动的问题,有直接运用平抛运动的特点、规律的问题,有平抛运动与圆运动组合的问题、有平抛运动与天体运动组合的问题、有平抛运动与电场(包括一些复合场)组合的问题等。本文主要讨论直接运用平抛运动的特点和规律来求解的问题,即有关平抛运动的常见问题。 1. 从同时经历两个运动的角度求平抛运动的水平速度 求解一个平抛运动的水平速度的时候,我们首先想到的法,就应该是从竖直向上的自由落体运动中求出时间,然后,根据水平向做匀速直线运动,求出速度。 [例1] 如图1所示, 处低m h 25.1= 解析:在竖直向上,摩托车越过壕沟经历的时间 s s g h t 5.010 25 .122=?== 在水平向上,摩托车能越过壕沟的速度至少为 s m s m t x v /10/5 .050=== 2. 从分解速度的角度进行解题 对于一个做平抛运动的物体来说,如果知道了某一时刻的速度向,则我们常常是“从分解速度”的角度来研究问题。 [例2] 如图2甲所示,以9.8m/s 的初速度水平抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角θ为
万有引力测试题含答案
万有引力与航天测试题(用时:60分钟 满分:100分) 一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.在每小题给出的四个选项中,1~7小题只有一项符合题目要求,8~10题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 1.宇宙中两个星球可以组成双星,它们只在相互间的万有引力作用下,绕两星球球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动.根据宇宙大爆炸理论,双星间的距离在不断缓慢增加,设双星仍做匀速圆周运动,则下列说法正确的是 ( )A .双星相互间的万有引力增大B .双星做圆周运动的角速度不变C .双星做圆周运动的周期增大D .双星做圆周运动的速度增大 2.宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象.若飞船质量为m ,距地面高度为h ,地球质量为M ,半径为R ,引力常量为G ,则飞船所在处的重力加速度大小为( )A .0 D .GM h 2 3.假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动,已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离,那么( ) A .地球公转周期大于火星的周期公转 B .地球公转的线速度小于火星公转的线速度 C .地球公转的加速度小于火星公转的加速度 D .地球公转的角速度大于火星公转的角速度 4.如图1所示,A 为静止于地球赤道上的物体,B 为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星,C 为绕地球做圆周运动的卫星,P 为B 、C 两卫星轨道的交点.已知A 、B 、C 绕地心运动的周期相同,相对于地心,下列说法中正确的是( ) A .物体A 和卫星C 具有相同大小的线速度B .物体A 和卫星C 具有相同大小的加速度C .卫星B 在P 点的加速度与卫星C 在该点的加速度一定不相同D .可能出现在每天的某一时刻卫星B 在A 的正上方 5.同步卫星位于赤道上方,相对地面静止不动.如果地球半径为R ,自转角速度为ω,地球表面的重力加速度为g .那么,同步卫星绕地球的运行速度为( ) B .R ωg C. R 2ωg D .3R 2ωg 6.在物理学建立、发展的过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步.关于科学家和他们的贡献,下列说法中错误的是( ) A .德国天文学家开普勒对他的导师——第谷观测的行星数据进行了多年研究,得出了开普勒三大行星运动定律 B .英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量 C .伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性 D .牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体,物体就不会再落在地球上 7.恒星演化发展到一定阶段,可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星.中子星的半径较小,一般在7~20 km ,但它的密度大得惊人.若某中子星的半径为10 km ,密度为×1017 kg/m 3 ,那么该中子星上的第一宇宙速度约为( ) A . km/sB . km/sC .×104 km/s D .×104 km/s 8.北京时间2005年7月4日下午1时52分(美国东部时间7月4日凌晨1时52分)探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星,投入彗星的怀抱,实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”,如图2所示.假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆,其运动周期为年,则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是 ( )A .绕太阳运动的角速度不变B .近日点处线速度大于远日点处线速度C .近日点处加速度大于远日点处加速度 D .其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数
高中物理天体运动专题练习
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,
天体运动经典例题含答案.docx
. 1.人造地球卫星做半径为r,线速度大小为v 的匀速圆周运动。当其角速度变为原来的 2 4 倍后,运动半径 为,线速度大小为。 【解析】由 G Mm m 2r 可知,角速度变为原来的 2 r 可知,角速度变为原 倍后,半径变为 2r ,由v r 24 222 来的 4 倍后,线速度大小为2 v。【答案】2r,2 v 2.一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为 v0假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力 计测量一质量为 m 的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为N0,已知引力常量为 G,则这颗行星的质量为 A. mv 2 B. mv 4 C. Nv 2 D. Nv 4 GN GN Gm Gm 【解析】卫星在行星表面附近做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律有 G M m /m / v2,宇航员在行星表面用弹簧测力计测得质量为m 的物体的重为N ,则G M m N ,解 R 2R R 2 得 M= mv 4, B 项正确。【答案】B GN 3.如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动。下列说确的是 A.太阳对小行星的引力相同 B.各小行星绕太阳运动的周期小于一年 C.小行星带侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值 D.小行星带各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值 【答案】 C【解析】根据行星运行模型,离地越远,线速度越小,周期越大,角速度越小,向心加速度等于 万有引力加速度,越远越小,各小行星所受万有引力大小与其质量相关,所以只有 C 项对。 4.宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间 t 小球落回原处 ;若他在某星球表面以相同的速 度竖直上抛同一小球 ,需经过时间 5t 小球落回原处 .(取地球表面重力加速度 2 g=10 m/s ,空气阻力不计 ) (1)求该星球表面附近的重力加速度g ′. (2)已知该星球的半径与地球半径之比为R 星∶ R 地 =1 ∶4,求该星球的质量与地球质量之比M 星∶M 地.
2020年高考物理复习训练试题及答案:万有引力
2020年高考物理复习训练试题及答案:万有引力 一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。每小题至少一个答案准确,选不全得3分) 1.(2020·安徽高考)我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在 对接前,“天宫一号”的运行轨道高度为350km,“神舟八号”的运行轨道高度为343km。它们的运行轨道均视为圆周,则( ) A.“天宫一号”比“神舟八号”速度大 B.“天宫一号”比“神舟八号”周期长 C.“天宫一号”比“神舟八号”角速度大 D.“天宫一号”比“神舟八号”加速度大 2.近年来,人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆,正 在实行着激动人心的科学探究,为我们将来登上火星、开发和利用火星打下坚实的基础。如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动,并测得该运动的周期为T,若火星的平均密度为ρ。下列关系式中准确的是( ) A.ρ∝T B.ρ∝ C.ρ∝T2 D.ρ∝ 3.(2020·宁波模拟)1798年,英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G,所以卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人。若已知万有引力常量G,地球表面处的重力加速度g,地球半径R,地球上一个昼夜的时间T1(地球自转周期),一年的时间T2(地球公转的周期),地球中心到月球中心的距离L1,地球中心到太阳中心的距离L2。你能计算出( ) A.地球的质量m地= B.太阳的质量m太= C.月球的质量m月=
D.可求月球、地球及太阳的密度 4.(2020·新课标全国卷)假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为( ) A.1- B.1+ C.()2 D.()2 5.(2020·德州模拟)假设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍,则下列相关地球同步卫星的叙述准确的是( ) A.运行速度是第一宇宙速度的倍 B.运行速度是第一宇宙速度的倍 C.向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的n倍 D.向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的倍 6.(2020·莱芜模拟)假设月亮和同步卫星都是绕地心做匀速圆周 运动的,下列说法准确的是( ) A.同步卫星的线速度大于月亮的线速度 B.同步卫星的角速度大于月亮的角速度 C.同步卫星的向心加速度大于月亮的向心加速度 D.同步卫星的轨道半径大于月亮的轨道半径 7.(2020·蚌埠模拟)2020年9月29日,我国成功发射“天宫一号”飞行器,“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的速度约为28 000 km/h,地球同步卫星的环绕速度约为3.1 km/s,比较两者绕地球的运动 ( ) A.“天宫一号”的轨道半径大于同步卫星的轨道半径 B.“天宫一号”的周期大于同步卫星的周期
高中物理天体运动多星问题 (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=
天体运动经典例题含答案
1.人造地球卫星做半径为r ,线速度大小为v 的匀速圆周运动。当其角速度变为原来的24倍后,运动半径为_________,线速度大小为_________。 【解析】由22Mm G m r r ω=可知,角速度变为原来的24倍后,半径变为2r ,由v r ω=可知,角速度变为原来的24倍后,线速度大小为22v 。【答案】2r ,22 v 2.一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为0v 假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力 计测量一质量为m 的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为 0N ,已知引力常量为G,则这颗行星的 质量为 A .2GN mv B.4GN mv C .2Gm Nv D.4Gm Nv 【解析】卫星在行星表面附近做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律有 R v m M G 2/2/R m =,宇航员在行星表面用弹簧测力计测得质量为m 的物体的重为N ,则 N M G =2R m ,解得M=GN 4 mv ,B 项正确。【答案】B 3.如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是 A.太阳对小行星的引力相同 B.各小行星绕太阳运动的周期小于一年 C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值 D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于 地球公转的线速度值 【答案】C 【解析】根据行星运行模型,离地越远,线速度越小,周期越大,角速度越小,向心加速度等于万有引力加速度,越远越小,各小行星所受万有引力大小与其质量相关,所以只有C 项对。 4.宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t 小球落回原处;若他在某星球表面以相同的速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t 小球落回原处.(取地球表面重力加速度g=10 m/s 2,空气阻力不计) (1)求该星球表面附近的重力加速度g ′. (2)已知该星球的半径与地球半径之比为R 星∶R 地=1∶4,求该星球的质量与地球质量之比M 星∶M 地.
万有引力试题及答案
1.已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390,月球绕地球旋转的周期约为27天.利用上述数据以及日常的天文知识,可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为 A.0.2 B.2 C.20 D.200 2..1990年4月25日,科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600 km 的高空,使得 人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展。假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行。已知地球半径为6.4×106m ,利用地球同步卫星与地球表面的距离为 3.6×107m 这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期。以下数据中最接近其运行周期的是 A .0.6小时 B .1.6小时 C .4.0小时 D .24小时 答案:B 3.火星的质量和半径分别约为地球的 101和2 1,地球表面的重力加速度为g ,则火星表面的重力加速度约为 A .0.2g B .0.4g C .2.5g D .5g 答案:B 解析:考查万有引力定律。星球表面重力等于万有引力,G Mm R 2 = mg ,故火星表面的重力加速度g 火g = M 火R 地2 M 地R 火2 = 0.4,故B 正确。 4.图是“嫦娥一导奔月”示意图,卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨,进入地月转移轨道,最终被月球引力捕获,成为 绕月卫星,并开展对月球的探测,下列 说法正确的是 A .发射“嫦娥一号”的速度必 须达到第三宇宙速度 B .在绕月圆轨道上,卫星周期 与卫星质量有关 C .卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比 D .在绕月轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力 【】C 答案 5.假定地球,月球都静止不动,用火箭从地球沿地月连线向月球发射一探测器。假定探测器在地球表面附近脱离火箭。用W 表示探测器从脱离火箭处飞到月球的过程中克服地球引力做的功,用E k 表示探测器脱离火箭时的动能,若不计空气阻力,则BD A .E k 必须大于或等于W ,探测器才能到达月球 B .E k 小于W ,探测器也可能到达月球
平抛运动常见题型考点分类汇总
平抛运动常见题型考点分类汇总
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平抛运动小结 (一)平抛运动的基础知识 1. 定义:水平抛出的物体只在重力作用下的运动。 2. 特点: (1)平抛运动是一个同时经历水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。 (2)平抛运动的轨迹是一条抛物线,其一般表达式为c bx ax y ++=2 。 (3)平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,加速度g a =恒定,所以竖直方向上在相等的时间内相邻的位移的高度之比为5:3:1::321=s s s …竖直方向上在相等的时间内相邻的位移之差是一个恒量2 gT s s s s I II II III =-=-。 (4)在同一时刻,平抛运动的速度(与水平方向之间的夹角为?)方向和位移方向(与水平方向之间的夹角是θ)是不相同的,其关系式θ?tan 2tan =(即任意一点的速度延长线必交于此时物体位移的水平分量的中点)。 3. 平抛运动的规律 描绘平抛运动的物理量有0v 、y v 、v 、x 、y 、s 、?、t ,已知这八个物理量中的任意两个,可以求出其它六个。 运动分类 加速度 速度 位移 轨迹 分运动 x 方向 0v t v x 0= 直线 y 方向 g gt 2 2 1gt y = 直线 合运动 大小 g 220)(gt v + 2220)2 1 ()(gt t v + 抛物线 与x 方向的夹角 ?90 tan v gt = ? 0 2tan v gt = θ (二)平抛运动的常见问题及求解思路 关于平抛运动的问题,有直接运用平抛运动的特点、规律的问题,有平抛运动与圆周运动组合的问题、有平抛运动与天体运动组合的问题、有平抛运动与电场(包括一些复合场)组合的问题等。本文主要讨论直接运用平抛运动的特点和规律来求解的问题,即有关平抛运动的常见问题。 1. 从同时经历两个运动的角度求平抛运动的水平速度 求解一个平抛运动的水平速度的时候,我们首先想到的方法,就应该是从竖直方向上的自由落体运动中求出时间,然后,根据水平方向做匀速直线运动,求出速度。 [例1] 如图1所示,某人骑摩托车在水平道路上行驶,要在A 处越过m x 5=的壕沟,沟面对面比A 处低m h 25.1=,摩托车的速度至少要有多大?
天体运动经典例题含答案
1.人造地球卫星做半径为r ,线速度大小为v 的匀速圆周运动。当其角速度变为原来的\F(\R(2),4)倍后,运动半径为_________,线速度大小为_________。 【解析】由2 2Mm G m r r ω=可知,角速度变为原来的24倍后,半径变为2r,由v r ω=可知,角速度变为原来的 错误!倍后,线速度大小为错误!v 。【答案】2r ,错误!v 2、一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为0 v 假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为0 N ,已知引力常量为G,则这颗行星的质量 为 A. 2 GN mv B、 4 GN mv C. 2 Gm Nv D、 4 Gm Nv 【解析】卫星在行星表面附近做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律有R v m M G 2 /2 /R m =, 宇航员在行星表面用弹簧测力计测得质量为m 的物体的重为N,则 N M G =2R m ,解得M=GN 4 mv ,B项正确。 【答案】B 3、如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的就是 A 、太阳对小行星的引力相同 B 、各小行星绕太阳运动的周期小于一年 C 、小行星带内侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值 D、小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于 地球公转的线速度值 【答案】C 【解析】根据行星运行模型,离地越远,线速度越小,周期越大,角速度越小,向心加速度等于万有引力加速度,越远越小,各小行星所受万有引力大小与其质量相关,所以只有C项对。 4、宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t 小球落回原处;若她在某星球表面以相同的速 度竖直上抛同一小球,需经过时间5t 小球落回原处、(取地球表面重力加速度g =10 m /s 2 ,空气阻力不计) (1)求该星球表面附近的重力加速度g ′、 (2)已知该星球的半径与地球半径之比为R 星∶R地=1∶4,求该星球的质量与地球质量之比M 星∶M 地. 答案 (1)2 m/s 2 (2)1∶80 解析 (1)在地球表面竖直上抛小球时,有t =g 02v ,在某星球表面竖直上抛小球时,有5t ='20 g v
高考物理万有引力定律的应用真题汇编(含答案)
高考物理万有引力定律的应用真题汇编(含答案) 一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用 1.假设在半径为R 的某天体上发射一颗该天体的卫星,若这颗卫星在距该天体表面高度为h 的轨道做匀速圆周运动,周期为T ,已知万有引力常量为G ,求: (1)该天体的质量是多少? (2)该天体的密度是多少? (3)该天体表面的重力加速度是多少? (4)该天体的第一宇宙速度是多少? 【答案】(1)2324()R h GT π+; (2)3233()R h GT R π+;(3)23224()R h R T π+; 【解析】 【分析】 (1)卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解; (2)根据密度的定义求解天体密度; (3)在天体表面,重力等于万有引力,列式求解; (4)该天体的第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度. 【详解】 (1)卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律有: G 2()Mm R h +=m 2 2T π?? ??? (R+h) 解得:M=23 2 4()R h GT π+ ① (2)天体的密度: ρ=M V =23 234()43 R h GT R ππ+=3233()R h GT R π+. (3)在天体表面,重力等于万有引力,故: mg=G 2Mm R ② 联立①②解得:g= 23 22 4()R h R T π+ ③ (4)该天体的第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,根据牛顿第二定律,有:mg=m 2 v R ④ 联立③④解得: 【点睛】
本题关键是明确卫星做圆周运动时,万有引力提供向心力,而地面附近重力又等于万有引力,基础问题. 2.某航天飞机在地球赤道上空飞行,轨道半径为r ,飞行方向与地球的自转方向相同,设地球的自转角速度为ω0,地球半径为R ,地球表面重力加速度为g ,在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方,求它下次通过该建筑物上方所需的时间. 【答案】 t = 或者t = 【解析】 【分析】 【详解】 试题分析:根据人造卫星的万有引力等于向心力,列式求出角速度的表达式,卫星再次经过某建筑物的上空,比地球多转动一圈. 解:用ω表示航天飞机的角速度,用m 、M 分别表示航天飞机及地球的质量,则有 2 2Mm G mr r ω= 航天飞机在地面上,有2mM G R mg = 联立解得ω= 若ω>ω0,即飞机高度低于同步卫星高度,用t 表示所需时间,则ωt -ω0t =2π 所以 t = 若ω<ω0,即飞机高度高于同步卫星高度,用t 表示所需时间,则ω0t -ωt =2π 所以 t = . 点晴:本题关键:(1)根据万有引力提供向心力求解出角速度;(2)根据地球表面重力等于万有引力得到重力加速度表达式;(3)根据多转动一圈后再次到达某建筑物上空列式. 3.在地球上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上,把质量为m 的物体P 置于弹簧上端,用力压到弹簧形变量为3x 0处后由静止释放,从释放点上升的最大高度为4.5x 0,上升过程中物体P 的加速度a 与弹簧的压缩量x 间的关系如图中实线所示。若在另一星球N 上把完全相同的弹簧竖直固定在水平桌面上,将物体Q 在弹簧上端点由静止释放,物体Q 的加速度a 与弹簧的压缩量x 间的关系如图中虚线所示。两星球可视为质量分布均匀的球体,星球N 半径为地球半径的3倍。忽略两星球的自转,图中两条图线与横、纵坐标轴交点坐标为