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2019最新学年高中物理 第六章 万有引力与航天章末检测试卷 新人教版必修2(考试专用)

2019最新学年高中物理 第六章 万有引力与航天章末检测试卷 新人教版必修2(考试专用)
2019最新学年高中物理 第六章 万有引力与航天章末检测试卷 新人教版必修2(考试专用)

第六章 万有引力与航天

章末检测试卷(二) (时间:90分钟 满分:100分)

一、单项选择题(本题共16小题,每小题4分,共64分)

1.在物理学理论建立的过程中,有许多伟大的科学家做出了贡献.关于科学家和他们的贡献,下列说法正确的是( )

A.卡文迪许通过实验比较准确地测出了引力常量的数值

B.第谷通过对天体运动的长期观察,发现了行星运动三定律

C.开普勒发现了万有引力定律

D.牛顿提出了“日心说” 答案 A

【考点】物理学史的理解 【题点】物理学史的理解

2.若某人到达一个行星上,这个行星的半径只有地球的一半,质量也是地球的一半,则在这个行星上该行星对此人的引力是在地球上地球对其引力的( ) A.2倍 B.1倍 C.12 D.1

4

答案 A

解析 由万有引力定律F =G Mm R 2可知,F 1F 2=M 1M 2·

R 2

2R 1

2

=2,选项A 正确.

3.如图1所示,图中a 、b 、c 、d 四条圆轨道的圆心均在地球的自转轴上,在绕地球做匀速圆周运动的卫星中,下列对卫星可能的轨道判断正确的是( )

图1

A.只要轨道的圆心在地球的自转轴上都是可能的轨道,图中轨道a 、b 、c 、d 都是可能的轨道

B.只有轨道的圆心在地球的球心上,这些轨道才是可能的轨道,图中轨道a 、b 、c 均可能

C.只有轨道平面与地球赤道平面重合的卫星轨道才是可能的轨道,图中只有a 轨道是可能的

D.只有轨道圆心在地球的球心,且轨道不与赤道平面重合的轨道才是可能的轨道,即图中轨道b 、c 才是可能的 答案 B

4.如图2所示,火星和地球都在围绕着太阳旋转,它们的运行轨道都是椭圆.根据开普勒行星运动定律可知( )

图2

A.火星绕太阳运行过程中,速率不变

B.地球靠近太阳的过程中,运行速率减小

C.火星远离太阳过程中,它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大

D.火星绕太阳运行一周的时间比地球的长 答案 D

解析 根据开普勒第二定律:对每一个行星而言,太阳、行星的连线在相同时间内扫过的面积相等,可知行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化,地球靠近太阳过程中运行速率将增大,选项A 、B 、C 错误.根据开普勒第三定律,可知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.由于火星的半长轴比较大,所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长,选项D 正确.

5.2015年12月29日,“高分四号”对地观测卫星升空.这是中国“高分”专项首颗高轨道高分辨率、设计使用寿命最长的光学遥感卫星,也是当时世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星.下列关于“高分四号”地球同步卫星的说法中正确的是( ) A.该卫星定点在北京上空 B.该卫星定点在赤道上空

C.它的高度和速度是一定的,但周期可以是地球自转周期的整数倍

D.它的周期和地球自转周期相同,但高度和速度可以选择,高度增大,速度减小 答案 B

解析 地球同步卫星若在除赤道所在平面外的任意点,假设实现了“同步”,那它的运动轨道所在平面与受到的地球的引力就不在一个平面上,且稳定做圆周运动,这是不可能的,地球同步卫星相对地面静止不动,所以必须定点在赤道的正上方,选项A 错误,B 正确;因为

同步卫星要和地球自转同步,即它们的T 和ω都相同,根据G Mm r 2=m v 2r

=m ω2r ,因为ω一定,

所以r 必须固定,且v 的大小也固定,选项C 、D 错误.

6.如图3所示,中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统.目前,启用的是

北斗第三代卫星——北斗三号,计划部署35颗,由此可以达到覆盖整个亚太欧地区,到2020年全部部署完成,届时可以像GPS一样覆盖全球.其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.已知中地球轨道卫星的轨道高度在2 000~20 000 km,则下列说法正确的是( )

图3

A.中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度

B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9 km/s

C.中地球轨道卫星绕地球一圈时间大于24小时

D.静止轨道同步卫星的周期大于中地球轨道卫星的周期

答案 D

7.(2017·温州中学11月选考科目模拟考试)如图4所示,2016年10月19日,天宫二号空间实验室与神舟十一号载人飞船在距地面393公里的轨道高度交会对接成功.由此消息对比神舟十一号与地球同步卫星的认识,正确的是( )

图4

A.神舟十一号载人飞船中宇航员没有受到力的作用

B.神舟十一号载人飞船的周期为24小时

C.神舟十一号载人飞船的周期小于同步卫星的周期

D.神舟十一号载人飞船中天平可以正常使用

答案 C

8.我国在轨运行的气象卫星有两类,如图5所示,一类是极地轨道卫星——“风云1号”,绕地球做匀速圆周运动的周期为12 h,另一类是地球同步轨道同步卫星——“风云2号”,运行周期为24 h.下列说法正确的是( )

图5

A.“风云1号”的线速度大于“风云2号”的线速度

B.“风云2号”的运行速度大于7.9 km/s

C.“风云1号”的发射速度大于“风云2号”的发射速度

D.“风云1号”与“风云2号”均相对地面静止 答案 A

解析 由r 3T 2=k 知,“风云2号”的轨道半径大于“风云1号”的轨道半径,由G Mm r 2=m v 2

r

得v

GM

r

,r 越大,v 越小,所以A 正确.第一宇宙速度7.9 km/s 是最大的环绕速度,B 错误.把卫星发射的越远,所需发射速度越大,C 错误.只有同步卫星相对地面静止,所以D 错误. 【考点】同步卫星规律的理解和应用 【题点】同步卫星规律的理解与应用

9.(2018·温州市六校协作体第二学期期中联考)2017年9月25日至9月28日期间,微信启动新界面,其画面视角从非洲(如图6甲)切换到华夏大地中国(如图乙).新照片由我国新一代静止轨道同步卫星“风云四号”拍摄,见证着科学家15年的辛苦和努力.下列说法正确的是( )

图6

A.“风云四号”可能经过温州正上空

B.“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度

C.与“风云四号”同轨道的卫星运动的向心力都相等

D.“风云四号”的运行速度大于7.9 km/s 答案 B

10.(2018·浙江省名校协作体测试)如图7所示,2016年10月19日3时31分,“神舟十一号”载人飞船与“天宫二号”空间实验室成功实现自动交会对接,形成一个组合体,假设组合体在距离地面393千米高的轨道上绕地球做匀速圆周运动.航天员景海鹏、陈冬随后进入“天宫二号”空间实验室,两人在“天宫二号”空间实验室中工作、生活了30天,期间进行了多项科学实验和科普活动.下列说法中正确的是( )

图7

A.组合体绕地球做匀速圆周运动的向心加速度比同步卫星小

B.在“天宫二号”空间实验室中航天员可以借助重锤和羽毛演示轻重物体下落快慢相同的实验

C.组合体绕地球做匀速圆周运动的速度一定小于7.9 km/s

D.航天员在“天空二号”空间实验室中工作的30天里共经历了30次日出 答案 C

解析 组合体运动的轨道半径比同步卫星的轨道半径小得多,根据a n =GM

r

2可知,组合体绕地球做匀速圆周运动的向心加速度比同步卫星大,选项A 错误;实验室内处于完全失重状态,则在“天宫二号”空间实验室中航天员不可以借助重锤和羽毛演示轻重物体下落快慢相同的实验,选项B 错误;第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度,则组合体绕地球做匀速圆周运动的速度一定小于7.9 km/s ,选项C 正确;因其轨道半径小于同步卫星的轨道半径,则其周期小于地球自转的周期,事实上实验室绕地球运转的周期大约是90分钟,则航天员在“天宫二号”空间实验室中每经过90分钟经历一次日出,则工作的30天里共经历的日出次数远大于30次,选项D 错误.

11.如图8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( )

图8

A.太阳对各小行星的引力相同

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绕太阳做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 根据万有引力定律F =G Mm r

2可知,由于各小行星的质量和到太阳的距离不同,万有引力不同,A 项错误;设太阳的质量为M ,小行星的质量为m ,由万有引力提供向心力,则G Mm r

2=

m

2

T 2

r ,则各小行星绕太阳做匀速圆周运动的周期T =2π

r 3

GM

,因为各小行星绕太阳的轨道半径r 大于地球绕太阳的轨道半径,所以各小行星绕太阳运动的周期均大于地球的周期一年,B 项错误;向心加速度a n =F m =G M r

2,内侧小行星到太阳的距离小,向心加速度大,C 项正

确;由G Mm r 2=m v 2

r 得小行星的线速度v =

GM

r

,小行星绕太阳做圆周运动的轨道半径大于地球的公转轨道半径,线速度小于地球绕太阳公转的线速度,D 项错误.

12.科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星,并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1 200年,它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍.假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周,仅利用以上两个数据可以求出的量有( ) A.恒星质量与太阳质量之比 B.恒星密度与太阳密度之比 C.行星质量与地球质量之比 D.行星密度与地球密度之比 答案 A

解析 行星绕恒星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,设恒星质量为M ,行星质量m ,轨

道半径为r ,有G Mm r 2=m ? ??

??2πT 2r ,得M =4π2r 3GT 2,同理太阳的质量M ′=4π2r ′

3

GT ′2,由于地球的

公转周期为1年,故可以求得恒星质量与太阳质量之比,故A 正确;由于恒星与太阳的体积均不知,故无法求出它们的密度之比,故B 错误;由前面公式可知,行星质量可以约去,故无法求得行星与地球的质量之比、密度之比,故C 、D 错误.

13.国务院批复,自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.如图9所示,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440 km ,远地点高度约为2 060 km ;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35 786 km 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( )

图9

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

答案 D

解析 卫星围绕地球运行时,万有引力提供向心力,对于东方红一号,在远地点时有G Mm 1

(R +h 1)2

=m 1a 1,即a 1=GM (R +h 1)2,对于东方红二号,有G Mm 2(R +h 2)2=m 2a 2,即a 2=GM

(R +h 2)2,由于h 2>h 1,

故a 1>a 2,东方红二号卫星与地球自转的角速度相等,由于东方红二号做圆周运动的轨道半径大于地球赤道上物体做圆周运动的半径,根据a n =ω2

r ,故a 2>a 3,所以a 1>a 2>a 3,选项D 正确,选项A 、B 、C 错误.

【考点】赤道物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比

【题点】赤道物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比

14.(2018·东阳中学期中考试)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(忽略该行星的自转)( )

A.mv 2

GN B.mv 4GN C.Nv 2

Gm

D.Nv 4Gm

答案 B

解析 m v 2R =GMm

R 2①

N =GMm R

2②

由①②得:M =mv 4

GN

,B 正确.

15.“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球,在距月球表面200 km 的P 点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获,进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行,如图10所示.之后,卫星在P 点经过几次“刹车制动”,最终在距月球表面200 km 的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动.用T 1、T 2、T 3分别表示卫星在椭圆轨道Ⅰ、Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上的周期,用a 1、a 2、a 3分别表示卫星沿三个轨道运动到P 点的加速度,则下面说法正确的是( )

图10

A.T 1>T 2>T 3

B.T 1

C.a 1>a 2>a 3

D.a 1

答案 A

解析 卫星沿椭圆轨道运动时,轨道半长轴的立方与周期的平方成正比,故T 1>T 2>T 3,A 项正确,B 项错误;不管沿哪一轨道运动到P 点,卫星所受月球的引力都相等,由牛顿第二定律得a 1=a 2=a 3,故C 、D 项均错误.

16.一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动,速度减小为原来的1

2

,不考虑卫星质量的变化,则变轨前后卫星的( )

A.向心加速度大小之比为4∶1

B.角速度大小之比为2∶1

C.周期之比为1∶4

D.轨道半径之比为1∶4 答案 D

解析 该卫星变轨后仍做匀速圆周运动,速度减为原来的12;根据G Mm r 2=m v 2

r 可得:r =GM

v 2可知

变轨后,轨道半径变为原来的4倍,选项D 正确;根据G Mm r 2=ma n ,则a n =GM r

2,则变轨后的向心加速度变为原来的116,选项A 错误;根据ω=v r 可知变轨后角速度变为原来的1

8,选项B 错

误;根据T =2π

ω

可知,变轨后周期变为原来的8倍,选项C 错误.

二、非选择题(本题共4小题,共36分,解答时应写出必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)

17.(8分)宇航员在某星球表面以初速度v 0竖直向上抛出一个物体,物体上升的最大高度为

h .已知该星球的半径为R ,且物体只受该星球的引力作用,忽略该星球的自转,求:

(1)该星球表面的重力加速度;

(2)从这个星球上发射卫星的第一宇宙速度.

答案 (1)v 0

22h

(2)v 0

R 2h

解析 (1)设该星球表面的重力加速度为g ′,物体做竖直上抛运动,由题意知v 2

0=2g ′h ,

得g ′=v 0

22h

.

(2)卫星贴近星球表面运行,则有mg ′=m v 2

R

,得v =g ′R =v 0

R 2h

. 【考点】万有引力定律和其他力学问题的综合应用 【题点】万有引力与其他力学的综合问题

18.(8分)据中国气象局表示,针对我国出现的持续性雾霾天气,“风云三号”卫星能及时监测雾霾覆盖省份、覆盖面积和强度等情况.已知“风云三号”在距地球表面高度为h 的轨道上做匀速圆周运动,地球的半径为R ,地球表面的重力加速度为g ,引力常量为G . 求: (1)地球的质量;

(2)“风云三号”卫星在轨道上的运行周期T .

答案 (1)gR 2G (2)

2π(R +h )R R +h

g

解析 (1)在地球表面有:mg =G

Mm R 2

所以地球的质量为:M =gR 2

G

(2)对距地面高度为h 的卫星有:

G Mm (R +h )2=m 4π2

(R +h )T 2

因M =gR 2

G

联立解得:T =

2π(R +h )

R

R +h

g

. 19.(10分)“嫦娥一号”探月卫星在空中的运动可简化为如图11所示的过程,卫星由地面发射后,经过地面发射轨道进入停泊轨道,在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道,再次调速后进入工作轨道.已知卫星在停泊轨道和工作轨道运行的半径分别为r 和r 1,地球半径为R ,月球半径为R 1,地球表面重力加速度为g ,月球表面重力加速度为g

6

.求:

图11

(1)卫星在停泊轨道上运行的线速度; (2)卫星在工作轨道上运行的周期. 答案 (1)R

g r (2)2πr 1R 1

6r 1

g

解析 (1)设卫星在停泊轨道上运行的线速度为v ,卫星做圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供,有

G mM r 2=m v 2r ,且有G m ′M

R 2=m ′g ,由此得v =R g

r . (2)设卫星在工作轨道上运行的周期为T ,则有G mM

1r

1

2=m ?

????2πT 2r 1,又有G m ′M 1R 1

2

=m ′g 6,

解得T =2πr 1

R 1

6r 1

g

.

20.(10分)如图12是发射地球同步卫星的简化轨道示意图,先将卫星发射至距地面高度为h 1的近地轨道Ⅰ上.在卫星经过A 点时点火实施变轨,进入远地点为B 的椭圆轨道Ⅱ上,最后在

B 点再次点火,将卫星送入同步轨道Ⅲ.已知地球表面的重力加速度为g ,地球自转周期为T ,

地球的半径为R ,求:

图12

(1)卫星在近地轨道Ⅰ上的速度大小; (2)B 点距地面的高度. 答案 (1)

gR 2

R +h 1

(2) 3

gR 2T 2

2

-R

解析 (1)设地球的质量为M ,卫星的质量为m ,卫星在近地轨道Ⅰ上的速度为v 1,则

GMm (R +h 1)2=m v 1

2

R +h 1

① 在地球表面:G Mm R

2=mg ② 由①②得:v 1=

gR 2

R +h 1

(2)设B 点距地面的高度为h 2. 在同步轨道Ⅲ上:

G

Mm (R +h 2)2=m (

2πT

)2

(R +h 2)③ 由②③得h 2=

3

gR 2T 2

2

-R .

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

2019年高中物理知识点整理大全

2019年高中物理知识点整理大全 要想高考物理考的好,物理知识点的整理是很有必要的,下面是学习啦的小编为你们整理的文章,希望你们能够喜欢 2019年高中物理知识点整理大全 1.若三个力大小相等方向互成120°,则其合力为零。 2.几个互不平行的力作用在物体上,使物体处于平衡状态,则其中一部分力的合力必与其余部分力的合力等大反向。 3.在匀变速直线运动中,任意两个连续相等的时间内的位移之差都相等,即 Δx=aT2(可判断物体是否做匀变速直线运动),推广:xm-xn=(m-n) aT2。 4.在匀变速直线运动中,任意过程的平均速度等于该过程中点时刻的瞬时速度。即vt/2=v平均。 5.对于初速度为零的匀加速直线运动 (1)T末、2T末、3T末、…的瞬时速度之比为: v1:v2:v3:…:vn=1:2:3:…:n。 (2)T内、2T内、3T内、…的位移之比为: x1:x2:x3:…:xn=12:22:32:…:n2。 (3)第一个T内、第二个T内、第三个T内、…的位移之比为: xⅠ:xⅡ:xⅢ:…:xn=1:3:5:…:(2n-1)。 (4)通过连续相等的位移所用的时间之比: t1:t2:t3:…:tn=1:(21/2-1):(31/2-21/2):…:[n1/2-(n-1)1/2]。 6.物体做匀减速直线运动,末速度为零时,可以等效为初速度为零的反向的匀加速直线运动。 7.对于加速度恒定的匀减速直线运动对应的正向过程和反向过程的时间相等,对应的速度大小相等(如竖直上抛运动) 8.质量是惯性大小的唯一量度。惯性的大小与物体是否运动和怎样运动无关,与物体是否受力和怎样受力无关,惯性大小表现为改变物理运动状态的难易程度。 9.做平抛或类平抛运动的物体在任意相等的时间内速度的变化都相等,方向与加速度方向一致(即Δv=at)。 10.做平抛或类平抛运动的物体,末速度的反向延长线过水平位移的中点。

最新高考物理万有引力与航天解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

最新高考物理万有引力与航天解题技巧及经典题型及练习题(含答案) 一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天 1.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)该星球的质量。 【答案】(1)02tan v g t θ= (2)202tan v R Gt θ 【解析】 【分析】 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据平抛运动的规律求出星球表面的重力加速度;根据万有引力等于重力求出星球的质量; 【详解】 (1)根据平抛运动知识可得 2 00 122gt y gt tan x v t v α=== 解得02v tan g t α = (2)根据万有引力等于重力,则有 2 GMm mg R = 解得2202v R tan gR M G Gt α == 2.宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用,三星质量也相同.现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星做囿周运动,如图甲所示;另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的囿形轨道运行,如图乙所示.设这三个 星体的质量均为 m ,且两种系统中各星间的距离已在图甲、图乙中标出,引力常量为 G , 则: (1)直线三星系统中星体做囿周运动的周期为多少? (2)三角形三星系统中每颗星做囿周运动的角速度为多少?

【答案】(1)3 45L Gm 23 3Gm L 【解析】 【分析】 (1)两侧的星由另外两个星的万有引力的合力提供向心力,列式求解周期; (2)对于任意一个星体,由另外两个星体的万有引力的合力提供向心力,列式求解角速度; 【详解】 (1)对两侧的任一颗星,其它两个星对它的万有引力的合力等于向心力,则: 222 222()(2)Gm Gm m L L L T π+= 3 45L T Gm ∴=(2)三角形三星系统中星体受另外两个星体的引力作用,万有引力做向心力,对任一颗 星,满足:2 222cos30()cos30L Gm m L ω?=? 解得:3 3Gm L ω 3.一宇航员在某未知星球的表面上做平抛运动实验:在离地面h 高处让小球以某一初速度水平抛出,他测出小球落地点与抛出点的水平距离为x 和落地时间t ,又已知该星球的半径为R ,己知万有引力常量为G ,求: (1)小球抛出的初速度v o (2)该星球表面的重力加速度g (3)该星球的质量M (4)该星球的第一宇宙速度v (最后结果必须用题中己知物理量表示) 【答案】(1) v 0=x/t (2) g=2h/t 2 (3) 2hR 2/(Gt 2) (4) 2hR t 【解析】 (1)小球做平抛运动,在水平方向:x=vt , 解得从抛出到落地时间为:v 0=x/t (2)小球做平抛运动时在竖直方向上有:h= 12 gt 2 ,

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

2019年整理人教版新课标高中物理全部目录资料

人教版高中物理目录 高中物理新课标教材·必修 1 物理学与人类文明 第一章运动的描述 1质点参考系和坐标系 2时间和位移 3运动快慢的描述──速度 4实验:用打点计时器测速度 5速度变化快慢的描述──加速度 第二章匀变速直线运动的研究 1实验:探究小车速度随时间变化的规律 2匀变速直线运动的速度与时间的关系 3匀变速直线运动的位移与时间的关系 4匀变速直线运动的速度与位移的关系 5自由落体运动 6伽利略对自由落体运动的研究 第三章相互作用 1重力基本相互作用 2弹力 3摩擦力 4力的合成 5力的分解 第四章牛顿运动定律 1牛顿第一定律 2实验:探究加速度与力、质量的关系 3牛顿第二定律 4力学单位制 5牛顿第三定律 6用牛顿运动定律解决问题(一) 7用牛顿运动定律解决问题(二) 学生实验 课题研究 课外读物 高中物理新课标教材·必修 2 第五章曲线运动 1.曲线运动 2.平抛运动 3.实验:研究平抛运动 4.圆周运动 5.向心加速度 6.向心力 7.生活中的圆周运动 第六章万有引力与航天

1.行星的运动 2.太阳与行星间的引力 3.万有引力定律 4.万有引力理论的成就 5.宇宙航行 6.经典力学的局限性 第七章机械能守恒定律 1.追寻守恒量——能量 2.功 3.功率 4.重力势能 5.探究弹性势能的表达式 6.实验:探究功与速度变化的关系 7.动能和动能定理 8.机械能守恒定律 9.实验:验证机械能守恒定律 10.能量守恒定律与能源 高中物理新课标教材·选修 1-1 第一章电场电流 一、电荷库仑定律 二、电场 三、生活中的静电现象 四、电容器 五、电流和电源 六、电流和热效应 第二章磁场 一、指南针与远洋航海 二、电流的磁场 三、磁场对通电导线的作用 四、磁场对运动电荷的作用 五、磁性材料 第三章电磁感应 一、电磁感应现象 二、法拉第电磁感应定律 三、交变电流 四、变压器 五、高压输电 六、自感现象涡流 七、课题研究:电在我家中 第四章电磁波及其应用 一、电磁波的发现 二、电磁波谱

高中物理万有引力与航天练习题及答案及解析

高中物理万有引力与航天练习题及答案及解析 一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天 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.双星系统在银河系中很普遍.利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量.已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动,周期均为T ,两颗恒星之间的距离为r ,试推算这个双星系统的总质量.(引力常量为G ) 【答案】 【解析】 设两颗恒星的质量分别为m 1、m 2,做圆周运动的半径分别为r 1、r 2,角速度分别为w 1,w 2.根据题意有 w 1=w 2 ① (1分) r 1+r 2=r ② (1分) 根据万有引力定律和牛顿定律,有 G ③ (3分) G ④ (3分) 联立以上各式解得 ⑤ (2分) 根据解速度与周期的关系知 ⑥ (2分) 联立③⑤⑥式解得 (3分) 本题考查天体运动中的双星问题,两星球间的相互作用力提供向心力,周期和角速度相同,由万有引力提供向心力列式求解 2.人类第一次登上月球时,宇航员在月球表面做了一个实验:将一片羽毛和一个铁锤从同一个高度由静止同时释放,二者几乎同时落地.若羽毛和铁锤是从高度为h 处下落,经时间t 落到月球表面.已知引力常量为G ,月球的半径为R . (1)求月球表面的自由落体加速度大小g 月; (2)若不考虑月球自转的影响,求月球的质量M 和月球的“第一宇宙速度”大小v . 【答案】(1)22h g t =月 (2)2 2 2hR M Gt =;2hR v = 【解析】

【分析】 (1)根据自由落体的位移时间规律可以直接求出月球表面的重力加速度; (2)根据月球表面重力和万有引力相等,利用求出的重力加速度和月球半径可以求出月球的质量M ; 飞行器近月飞行时,飞行器所受月球万有引力提供月球的向心力,从而求出“第一宇宙速度”大小. 【详解】 (1)月球表面附近的物体做自由落体运动 h =1 2 g 月t 2 月球表面的自由落体加速度大小 g 月=2 2h t (2)若不考虑月球自转的影响 G 2 Mm R =mg 月 月球的质量 2 2 2hR M Gt = 质量为m'的飞行器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动m ′g 月=m ′2 v R 月球的“第一宇宙速度”大小 v 【点睛】 结合自由落体运动规律求月球表面的重力加速度,根据万有引力与重力相等和万有引力提供圆周运动向心力求解中心天体质量和近月飞行的速度v . 3.宇航员在某星球表面以初速度v 0竖直向上抛出一个物体,物体上升的最大高度为h .已知该星球的半径为R ,且物体只受该星球的引力作用.求: (1)该星球表面的重力加速度; (2)从这个星球上发射卫星的第一宇宙速度. 【答案】(1)202v h (2) v 【解析】 本题考查竖直上抛运动和星球第一宇宙速度的计算. (1) 设该星球表面的重力加速度为g ′,物体做竖直上抛运动,则2 02v g h =' 解得,该星球表面的重力加速度20 2v g h '= (2) 卫星贴近星球表面运行,则2 v mg m R '= 解得:星球上发射卫星的第一宇宙速度v v = =

曲线运动万有引力与航天测试题带答案

第4章曲线运动万有引力与航天 一、选择题(本大题共15小题) 1.一个物体受到恒定的合力作用而做曲线运动,则下列说法正确的是 A.物体的速率可能不变 B.物体一定做匀变速曲线运动,且速率一定增大 C.物体可能做匀速圆周运动 D.物体受到的合力与速度的夹角一定越来越小,但总不可能为零 2.一物体在光滑的水平桌面上运动,在相互垂直的x方向和y方向上的分运动速度随时间变化的规律如图1所示.关于物体的运动,下列说法正确的是 图1 A.物体做曲线运动 B.物体做直线运动 C.物体运动的初速度大小是50 m/s D.物体运动的初速度大小是10 m/s 3.小船过河时,船头偏向上游与水流方向成α角,船相对静水的速度为v,其航线恰好垂直于河岸.现水流速度稍有增大,为保持航线不变,且准时到达对岸,下列措施中可行的是 A.增大α角,增大船速v B.减小α角,增大船速v C.减小α角,保持船速v不变 D.增大α角,保持船速v不变 4.(2011·上海市闸北调研)质量为2 kg的质点在x-y平面上做曲线运动,在x方向的速度图象和y方向的位移图象如图2所示,下列说法正确的是

图2 A .质点的初速度为5 m/s B .质点所受的合外力为3 N C .质点初速度的方向与合外力方向垂直 D .2 s 末质点速度大小为6 m/s 5.如图3所示,甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦转动,相互之间不打滑,其半径分别为r 1、r 2、r 3.若甲轮的角速度为ω1,则丙轮的角速度为 图3 A.r 1ω1r 3 B.r 3ω1 r 1 C. r 3ω1r 2 D.r 1ω1 r 2 6.如图4所示,轻杆的一端有一个小球,另一端有光滑的固定轴O.现给球一初速度,使球和杆一起绕O 轴在竖直面内转动,不计空气阻力,用F 表示球到达最高点时杆对小球的作用力.则F 图4 A .一定是拉力 B .一定是推力 C .一定等于0 D .可能是拉力,可能是推力,也可能等于0

万有引力练习题(基础篇)

万有引力练习题 (基础篇) 1、万有引力常量的单位是() 2、关于万有引力的说法,正确的是() A.万有引力只是宇宙中各天体之间的作用力 B.万有引力是宇宙中具有质量的物体间普遍存在的相互作用力 C.地球上的物体以及地球附近的物体除受到地球对它的万有引力外还受到重力作用 3 4 5 6 7 8 A. 已知地球绕太阳匀速圆周运动的周期T及地球离太阳的距离r B. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v C. 若不考虑地球自转,已知地球的半径R及地球表面的重力加速度g D. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T 9、下列时间中,万有引力起着决定作用的是() A. 月亮总是在不停地绕地球转动 B.地球周围包围着稠密的大气层,它们不会散发到太空中去 C.上百万个恒星聚在一起形成银河系里的星球状星团

D.把许多碎铅块压紧,就称为一整块铅 10、假设地球吸引月球的万有引力在某一瞬时突然消失,则月球将() A.落到地球表面 B.沿月亮轨道的切线方向飞出 C.静止在地球上空某一点不动 D.沿地球和月亮的连线远离地球飞出 11、关于重力和万有引力的关系,下列认识错误的是() A. 地面附近物体所受的重力就是万有引力 B. 重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引而产生的 C. 在不太精确的计算中,可以认为物体的重力等于万有引力 倍 C. 离地面高度2R处为 D. 离地面高度处为4mg 19、下列关于开普勒行星运动定律和万有引力的说法中正确的是() A. 开普勒第一定律指出所有行星围绕太阳运动的轨道时椭圆轨道 B. 由开普勒第二定律可以得出行星离太阳越近,运动的速度越小 C. 开普勒第三定律中的常数k对所有的天体都是同一个数值 D. 地球对月球的引力与树上的苹果所受的重力是同一性质的力 20、已知万有引力恒量,在以下各组数据中,根据哪几组可以测定地球质量()

高考(2015-2019)物理真题分项B4版——专题(五)万有引力与航天(试题版)

专题五 万有引力与航天 1、(2019全国Ⅰ卷)在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上,把物体P轻放在弹簧上端,P 由静止向下运动,物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧,改用物体Q完成同样的过程,其a–x关系如图中虚线所示,假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍,则() A.M与N的密度相等 B.Q的质量是P的3倍 C.Q下落过程中的最大动能是P的4倍 D.Q下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍 2、(2019全国Ⅱ卷)2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆,在探测器“奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表面的距离,F表示它所受的地球引力,能够描述F随h变化关系的图像是() 3.(2019全国Ⅲ卷)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动,它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火,它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金a地>a火B.a火>a地>a金C.v地>v火>v金D.v火>v地>v金 4、(2019北京卷)2019年5月17日,我国成功发射第45颗北斗导航卫星,该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)。该卫星() A.入轨后可以位于北京正上方B.入轨后的速度大于第一宇宙速度 C.发射速度大于第二宇宙速度 D.若发射到近地圆轨道所需能量较少 5、(2019天津卷)2018年12月8日,肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射,“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测,率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为R,探测器的质量为m,引力常量为G,嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时,探测器的() A.周期为 23 4πr GM B.动能为 2 GMm R C.角速度为 3 Gm r D.向心加速度为 2 GM R 6、(2019 江苏卷)1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星,该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动.如图所示,设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2,近地点到地心的距离为r,地球质量为M,引力常量为G.则() A. r GM v v v= > 1 2 1 ,B. r GM v v v> > 1 2 1 , C. r GM v v v= < 1 2 1 , D. r GM v v v> > 1 2 1 , 7、(2018全国Ⅰ卷)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100 s时,它们相距约400 km,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 1

第六章《万有引力与航天》测试题(含详细解答)

《万有引力与航天》测试题 一、选择题(每小题4分,全对得4分,部分对的得2分,有错的得0分,共48分。) 1.第一次通过实验比较准确的测出引力常量的科学家是( ) A . 牛顿 B . 伽利略 C .胡克 D . 卡文迪许 2.如图1所示a 、b 、c 是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星,下列说法正确的是( ) A .b 、c 的线速度大小相等,且大于a 的线速度; B .b 、c 的向心加速度大小相等,且大于a 的向心加速度; C .c 加速可追上同一轨道上的b ,b 减速可等候同一轨道上的c ; D .a 卫星由于某种原因,轨道半径变小,其线速度将变大 3.宇宙飞船为了要与“和平号“轨道空间站对接,应该:( ) A.在离地球较低的轨道上加速 B.在离地球较高的轨道上加速 C.在与空间站同一高度轨道上加速 D.不论什么轨道,只要加速就行 4、 发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火, 使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3,轨道1、2相切于Q 点,轨道2、3相切于P 点,如图2所示。则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是:( ) A .卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率。 B .卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度。 C .卫星在轨道1上经过Q 点时的速度大于它在轨道2 上经过Q 点时的速度。 D .卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3 b a c 地球 图1

上经过P 点时的加速度 5、 宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中会处于完全失重中,下列说法中正确的是 ( ) A.宇航员仍受重力的作用 B.宇航员受力平衡 C.宇航员受的重力正好充当向心力 D.宇航员不受任何作用力 6.某星球质量为地球质量的9倍,半径为地球半径的一半,在该星球表面从某一高度以10 m/s 的初 速度竖直向上抛出一物体,从抛出到落回原地需要的时间为(g 地=10 m/s 2 )( ) A .1s B . 91s C .18 1 s D . 36 1 s 7.假如地球自转速度增大,关于物体重力,下列说法正确的是( ) A 放在赤道地面上的万有引力不变 B 放在两极地面上的物体的重力不变 C 放在赤道地面上物体的重力减小 D 放在两极地面上的物体的重力增加 8、设想把质量为m 的物体放在地球的中心,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 GMm R D.无法确定 9.对于质量m 1和质量为m 2的两个物体间的万有引力的表达式12 2m m F G r ,下列说法正确的是 ( ) 和m 2所受引力总是大小相等的 B 当两物体间的距离r 趋于零时,万有引力无穷大 C.当有第三个物体m 3放入之间时,m 1和m 2间的万有引力将增大 D.所受的引力性质可能相同,也可能不同 10地球赤道上的重力加速度为g ,物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a ,要使赤道上物 体“飘” 起来,则地球的转速应为原来转速的( )

万有引力练习题及答案

万有引力练习题及答案 一.选择题 1.关于万有引力的说法,正确的是。 A.万有引力只是宇宙中各天体之间的作用力 B.万有引力是宇宙中具有质量的物体间普遍存在的相互作用力 C.地球上的物体以及地球附近的物体除受到地球对它们的万有引力外还受到重力作用 D.太阳对地球的万有引力大于地球对太阳的万有引力. 关于万有引力定律,下列说法中正确的是 A.万有引力定律是牛顿在总结前人研究成果的基础上发现的 B.万有引力定律适宜于质点间的相互作用 C.公式中的G是一个比例常数,是有单位的,单位是N·m2/kg2 D.任何两个质量分布均匀的球体之间的相互作用可以用该公式来计算,r是两球球心之间的距离 3.假设行星绕恒星的运动轨道是圆,则其运行周期T 的平方与其运行轨道半径R的三次方之比为常数,那么该常数的大小 A.只与行星的质量有关 B.只与恒星的质量有关 C.与行星及恒星的质量都有关 D.与恒星的质量及行星的速率有关 4.设地球是半径为R的均匀球体,质量为M,若把质量为

m的物体放在地球的中心,则物体受到的地球的万有引力大小为。 A.零 B.无穷大 C.GMm R D.无法确定 Gm1m2 ,下列说法中正确的是. r2 公式中G为引力常量,它是由实验测得的,而不是人为规定的当r趋于零时,万有引力趋于无限大 两物体受到的引力总是大小相等的,而与m1、m2是否相等无关两物体受到的引力总是大小相等、方向相反,是一对平衡力 6.地球质量大约是月球质量的81倍,在登月飞船通过月、地之间的某一位置时,月球和地球对它的引力大小相等,该位置到月球中心和地球中心的距离之比为 A. 1︰ B. 1︰ C. 1︰3 D.︰1 11 7.火星的质量和半径分别约为地球的 10和,地球表面的重力加速度为g,则火星表面的重力 5.对于万有引力定律的表达式F? 加速度约为 A.0.gC.2.g

万有引力与航天试题附答案

万有引力与航天单元测试题 一、选择题 1.关于日心说被人们接受的原因是 ( ) A.太阳总是从东面升起,从西面落下 B.若以地球为中心来研究的运动有很多无法解决的问题 C.若以太阳为中心许多问题都可以解决,对行星的描述也变得简单 D.地球是围绕太阳运转的 2.有关开普勒关于行星运动的描述,下列说法中正确的是( ) A.所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上 B.所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆,太阳处在圆心上 C.所有的行星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 D.不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的 3.关于万有引力定律的适用围,下列说法中正确的是( ) A.只适用于天体,不适用于地面物体 B.只适用于球形物体,不适用于其他形状的物体 C.只适用于质点,不适用于实际物体 D.适用于自然界中任意两个物体之间 4.已知万有引力常量G,要计算地球的质量还需要知道某些数据,现在给出下列各组数据,可以计算出地球质量的是( ) A.地球公转的周期及半径 B.月球绕地球运行的周期和运行的半径 C.人造卫星绕地球运行的周期和速率 D.地球半径和同步卫星离地面的高度 5.人造地球卫星由于受大气阻力,轨道半径逐渐变小,则线速度和周期变化情况是( ) A.速度减小,周期增大,动能减小 B.速度减小,周期减小,动能减小 C.速度增大,周期增大,动能增大 D.速度增大,周期减小,动能增大 6.一个行星,其半径比地球的半径大2倍,质量是地球的25倍,则它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的( ) A.6倍B.4倍C.25/9倍D.12倍 7.假如一个做圆周运动的人造卫星的轨道半径增大到原来的2倍仍做圆周运动,则( )

万有引力与航天重点知识归纳及经典例题练习

第五讲 万有引力定律重点归纳讲练 知识梳理 考点一、万有引力定律 1. 开普勒行星运动定律 (1) 第一定律(轨道定律):所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。 (2) 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时间内扫过相等的面积。 (3) 第三定律(周期定律):所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值都相等,表达式: k T a =23 。其中k 值与太阳有关,与行星无关。 (4) 推广:开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转,也适用于卫星绕地球运转。当卫星绕行星旋转时,k T a =2 3 ,但k 值不同,k 与行星有关,与卫星无关。 (5) 中学阶段对天体运动的处理办法: ①把椭圆近似为园,太阳在圆心;②认为v 与ω不变,行星或卫星做匀速圆周运动; ③k T R =2 3 ,R ——轨道半径。 2. 万有引力定律 (1) 内容:万有引力F 与m 1m 2成正比,与r 2 成反比。 (2) 公式:2 21r m m G F =,G 叫万有引力常量,2211 /10 67.6kg m N G ??=-。 (3) 适用条件:①严格条件为两个质点;②两个质量分布均匀的球体,r 指两球心间的距离;③一个均匀球体和球外一个质点,r 指质点到球心间的距离。 (4) 两个物体间的万有引力也遵循牛顿第三定律。 3. 万有引力与重力的关系 (1) 万有引力对物体的作用效果可以等效为两个力的作用,一个是重力mg ,另一个是物体随地球自转所需的向心力f ,如图所示。 ①在赤道上,F=F 向+mg ,即R m R Mm G mg 22 ω-=; ②在两极F=mg ,即mg R Mm G =2 ;故纬度越大,重力加速度越大。 由以上分析可知,重力和重力加速度都随纬度的增加而增大。 (2) 物体受到的重力随地面高度的变化而变化。在地面上,2 2 R GM g mg R Mm G =?=;在地球表面高度为h 处: 22)()(h R GM g mg h R Mm G h h +=?=+,所以g h R R g h 2 2 ) (+=,随高度的增加,重力加速度减小。 考点二、万有引力定律的应用——求天体质量及密度 1.T 、r 法:2 3 2224)2(GT r M T mr r Mm G ππ=?=,再根据3 23 33,34R GT r V M R V πρρπ=?== ,当r=R 时,2 3GT πρ= 2.g 、R 法:G g R M mg R Mm G 22 = ?=,再根据GR g V M R V πρρπ43,3 43=?== 3.v 、r 法:G rv M r v m r Mm G 2 22 =?=

(完整版)高一物理万有引力练习卷(含答案)

高一物理第3次空课《万有引力》 1.某人造卫星绕地球做匀速圆周运动,设地球半径为R ,地面重力加速度为g ,下列说法错误的是( ) A.人造卫星的最小周期为2πg R / B.卫星在距地面高度R 处的绕行速度为2/Rg C.卫星在距地面高度为R 处的重力加速度为g /4 D.地球同步卫星的速率比近地卫星速率小,所以发射同步卫星所需的发射速度较小 答案 D 2.a 、b 、c 、d 是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星.其中a 、c 的轨道相交于P ,b 、d 在同一个圆轨道上,b 、c 轨道在同一平面上.某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示.下列说法中正确的是 ( ) A .a 、c 的加速度大小相等,且大于b 的加速度 B .b 、c 的角速度大小相等,且小于a 的角速度 C .a 、c 的线速度大小相等,且小于d 的线速度 D .a 、c 存在在P 点相撞的危险 答案 A 解析 由G Mm r 2=m v 2r =mrω2=mr 4π2 T 2=ma ,可知B 、C 、D 错误,A 正确. 3.“嫦娥三号”探月卫星于2013年在西昌卫星发射中心发射,实现“落月”的新阶段.已知月球绕地球作圆周运动的半径为r 1、周期为T 1.“嫦娥三号”探月卫星绕月球作圆周运动的半径为r 2,周期为T 2,万有引力常量为G .不计周围其他天体的影响.根据题目给出的条件,下列说法正确的是 ( ) A .能求出“嫦娥三号”探月卫星的质量 B .能求出地球的密度 C .能求出地球与月球之间的引力 D .可得出r 31T 21=r 32 T 22 解析 由G Mm r 2=m 4π2 T 2r 可知通过已知量只能估算中心天体的质量,因而可以估算出地

2019高中物理3-5动量知识点

高中物理3-5动量知识点 第1章力 一、力:力是物体间的相互作用。 1、力的国际单位是牛顿,用N表示; 2、力的图示:用一条带箭头的有向线段表示力的大小、方向、作用点; 3、力的示意图:用一个带箭头的线段表示力的方向; 4、力按照性质可分为:重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力等等; (1)重力:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力; (A)重力不是万有引力而是万有引力的一个分力; (B)重力的方向总是竖直向下的(垂直于水平面向下) (C)测量重力的仪器是弹簧秤; (D)重心是物体各部分受到重力的等效作用点,只有具有规则几何外形、质量分布均匀的物体其重心才是其几何中心; (2)弹力:发生形变的物体为了恢复形变而对跟它接触的物体产生的作用力; (A)产生弹力的条件:二物体接触、且有形变;施力物体发生形变产生弹力; (B)弹力包括:支持力、压力、推力、拉力等等; (C)支持力(压力)的方向总是垂直于接触面并指向被支持或被压的物体;拉力的方向总是沿着绳子的收缩方向; (D)在弹性限度内弹力跟形变量成正比;F=Kx (3)摩擦力:两个相互接触的物体发生相对运动或相对运动趋势时,受到阻碍物体相对运动的力,叫摩擦力; (A)产生磨擦力的条件:物体接触、表面粗糙、有挤压、有相对运动或相对运动趋势;有弹力不一定有摩擦力,但有摩擦力二物间就一定有弹力; (B)摩擦力的方向和物体相对运动(或相对运动趋势)方向相反; (C)滑动摩擦力的大小F滑=μFN压力的大小不一定等于物体的重力; (D)静摩擦力的大小等于使物体发生相对运动趋势的外力; (4)合力、分力:如果物体受到几个力的作用效果和一个力的作用效果相同,则这个力叫那几个力的合力,那几个力叫这个力的分力; (A)合力与分力的作用效果相同; (B)合力与分力之间遵守平行四边形定则:用两条表示力的线段为临边作平行四边形,则这两边所夹的对角线就表示二力的合力; (C)合力大于或等于二分力之差,小于或等于二分力之和; (D)分解力时,通常把力按其作用效果进行分解;或把力沿物体运动(或运动趋势)方向、及其垂直方向进行分解;(力的正交分解法); 二、矢量:既有大小又有方向的物理量。 如:力、位移、速度、加速度、动量、冲量 标量:只有大小没有方向的物力量如:时间、速率、功、功率、路程、电流、磁通量、能量 三、物体处于平衡状态(静止、匀速直线运动状态)的条件:物体所受合外力等于零; 1、在三个共点力作用下的物体处于平衡状态者任意两个力的合力与第三个力等大反向; 2、在N个共点力作用下物体处于`平衡状态,则任意第N个力与(N-1)个力的合力等大反向; 3、处于平衡状态的物体在任意两个相互垂直方向的合力为零; 第2章直线运动 一、机械运动:一物体相对其它物体的位置变化,叫机械运动; 1、参考系:为研究物体运动假定不动的物体;又名参照物(参照物不一定静止); 2、质点:只考虑物体的质量、不考虑其大小、形状的物体; (1)质点是一理想化模型; (2)把物体视为质点的条件:物体的形状、大小相对所研究对象小的可忽略不计时; 如:研究地球绕太阳运动,火车从北京到上海;

高考物理万有引力与航天基础练习题

高考物理万有引力与航天基础练习题 一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天 1.如图所示,返回式月球软着陆器在完成了对月球表面的考察任务后,由月球表面回到绕月球做圆周运动的轨道舱.已知月球表面的重力加速度为g ,月球的半径为R ,轨道舱到月球中心的距离为r ,引力常量为G ,不考虑月球的自转.求: (1)月球的质量M ; (2)轨道舱绕月飞行的周期T . 【答案】(1)G gR M 2 = (2)2r r T R g π=【解析】 【分析】 月球表面上质量为m 1的物体,根据万有引力等于重力可得月球的质量;轨道舱绕月球做圆周运动,由万有引力等于向心力可得轨道舱绕月飞行的周期; 【详解】 解:(1)设月球表面上质量为m 1的物体,其在月球表面有:11 2Mm G m g R = 1 12 Mm G m g R = 月球质量:G gR M 2 = (2)轨道舱绕月球做圆周运动,设轨道舱的质量为m 由牛顿运动定律得: 2 2Mm 2πG m r r T ??= ??? 222()Mm G m r r T π= 解得:2r r T R g π= 2.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)该星球的质量。 【答案】(1)02tan v g t θ= (2)202tan v R Gt θ 【解析】 【分析】 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据平抛运动的规律求出星球表面的重力加速度;根据万有引力等于重力求出星球的质量; 【详解】 (1)根据平抛运动知识可得 2 00 122gt y gt tan x v t v α=== 解得02v tan g t α = (2)根据万有引力等于重力,则有 2 GMm mg R = 解得2202v R tan gR M G Gt α == 3.a 、b 两颗卫星均在赤道正上方绕地球做匀速圆周运动,a 为近地卫星,b 卫星离地面高度为3R ,己知地球半径为R ,表面的重力加速度为g ,试求: (1)a 、b 两颗卫星周期分别是多少? (2) a 、b 两颗卫星速度之比是多少? (3)若某吋刻两卫星正好同时通过赤道同--点的正上方,则至少经过多长时间两卫星相距最远? 【答案】(1)2R g ,16R g (2)速度之比为2 87R g π 【解析】 【分析】根据近地卫星重力等于万有引力求得地球质量,然后根据万有引力做向心力求得运动周期;卫星做匀速圆周运动,根据万有引力做向心力求得两颗卫星速度之比;由根据相距最远时相差半个圆周求解; 解:(1)卫星做匀速圆周运动,F F =引向, 对地面上的物体由黄金代换式2Mm G mg R =

《万有引力与航天》测试题含答案

《万有引力与航天》单元测试 一、选择题 1.星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为第二宇宙速度.星球的第二宇宙速度v 2与第一宇宙速度v 1的关系就是v 2=2v 1、已知某星球的半径为r ,它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g 的1 6 ,不计其她星球的影响,则该星球的第二宇宙速度为( ) A 、gr B 、 16 gr C 、 1 3 gr D 、13gr 解析:由题意v 1=g ′r = 1 6 gr ,v 2=2v 1= 1 3 gr ,所以C 项正确. 答案:C 2.太阳能电池就是将太阳能通过特殊的半导体材料转化为电能,在能量的利用中,它有许多优点,但也存在着一些问题,如受到季节、昼夜及阴晴等气象条件的限制.为了能尽量地解决这些问题,可设想把太阳能电池送到太空中并通过一定的方式让地面上的固定接收站接收电能,太阳能电池应该置于( ) A.地球的同步卫星轨道 B.地球大气层上的任一处 C.地球与月亮的引力平衡点 D.地球与太阳的引力平衡点 解析:太阳能电池必须与地面固定接收站相对静止,即与地球的自转同步.

答案:A 3.据媒体报道,“嫦娥”一号卫星绕月工作轨道为圆轨道,轨道距月球表面的高度为200 km,运行周期为127 min 、若要求出月球的质量,除上述信息外,只需要再知道( ) A.引力常量与“嫦娥”一号的质量 B.引力常量与月球对“嫦娥”一号的吸引力 C.引力常量与地球表面的重力加速度 D.引力常量与月球表面的重力加速度 解析:对“嫦娥”一号有G Mm (R +h )2=m 4π2T 2(R +h ),月球的质量为M =4π2GT 2(R +h )3,在月球表面g =G M R 2,故选项D 正确. 答案:D 4.地球同步卫星轨道半径约为地球半径的6、6倍,设月球密度与地球相同,则绕月心在月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期约为( ) A.1 h B.1、4 h C.6、6 h D.24 h 解析:因月球密度与地球的相同,根据ρ=m 4πR 3/3,可知m 地m 月=R 3 地R 3月 ,又 Gm 地m 卫 (6、6R 地)2=m 卫4π2T 2卫×6、6R 地,Gm 月m 探R 2 月=m 探4π2 T 2探R 月,已知T 卫=24 h,联立解得T 探≈1、4 h 、 答案:B 5、

万有引力定律单元测试题及解析

万有引力定律单元测试题 及解析 Prepared on 21 November 2021

万有引力定律单元测试题 一、选择题(每小题7分,共70分) 1.(2010·上海高考)月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a.设月球表面的重力加速度大小为g1,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g2,则( ) A.g1=a B.g2=a C.g1+g2=a D.g2-g1=a 2. 图4-3-5 (2012·广东高考)如图4-3-5所示,飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动,不考虑质量变化,相对于在轨道1上,飞船在轨道2上的( ) A.动能大 B.向心加速度大 C.运行周期长 D.角速度小 3.(2010·北京高考)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恰好为零,则天体自转周期为( ) A.B. C.D. 4.(2012·山东高考)2011年11月3日,“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接.任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道,等待与“神舟九号”交会对接.变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道,对应的轨道半径分别为R1、R2,线速度大小分别为v1、v2.则等于( ) A.B. C.D. 5.(2012·北京高考)关于环绕地球运动的卫星,下列说法正确的是( ) A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期 B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率 C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,它们的轨道半径有可能不同 D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合 6.(2011·重庆高考)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,如图4-3-6所示,该行星与地球的公转半径之比为( )

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