高一物理必修二天體運(yùn)動(dòng)萬有引力定律的應(yīng)用(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上天體運(yùn)動(dòng)萬有引力定律的應(yīng)用1如圖所示，土星和火星都在圍繞太陽公轉(zhuǎn)，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知A. 土星遠(yuǎn)離太陽的過程中，它的速度將減小B. 土星和火星繞太陽的運(yùn)動(dòng)是完美的勻速圓周運(yùn)動(dòng)C. 土星比火星的公轉(zhuǎn)周期大D. 土星遠(yuǎn)離太陽的過程中，它與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積逐漸增大2在物理學(xué)發(fā)展過程中，很多科學(xué)家做出了巨大的貢獻(xiàn)，下列說法中符合事實(shí)的是A. 從今天看來，哥白尼提出的“日心說”是正確的B. 牛頓提出了萬有引力定律C. 開普勒認(rèn)為太陽系中各大行星的運(yùn)動(dòng)方向總是與它和太陽的連線垂直D. 第谷首先提出了地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)軌道是橢圓軌道運(yùn)動(dòng)而不是圓軌道3下列說法中

2、符合物理史實(shí)的是A. 伽利略發(fā)現(xiàn)了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，開普勒發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B. 哥白尼創(chuàng)立地心說，“地心說”是錯(cuò)誤的, “日心說”是對(duì)的,太陽是宇宙的中心C. 牛頓首次在實(shí)驗(yàn)室里較準(zhǔn)確地測(cè)出了萬有引力常量D. 牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出了萬有引力定律4假設(shè)人造地球衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它的軌道半徑增大到原來的2倍時(shí)（）A. 根據(jù)，衛(wèi)星受到的向心力增為原來的2倍B. 根據(jù)，衛(wèi)星受到的向心力減為原來的C. 根據(jù)，衛(wèi)星受到的向心力減為原來的D. 根據(jù)，衛(wèi)星受到的向心力保持不變5我國(guó)月球探測(cè)活動(dòng)的第一步“繞月”工程和第二步“落月”工程已按計(jì)劃

3、在2013年以前順利完成。假設(shè)月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0，飛船沿距月球表面高度為3R的圓形軌道運(yùn)動(dòng)，到達(dá)軌道的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道，到達(dá)軌道的近月點(diǎn)B時(shí)再次點(diǎn)火進(jìn)入月球近月軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是A. 飛船在軌道上的運(yùn)行速率B. 飛船在A點(diǎn)處點(diǎn)火變軌時(shí)，動(dòng)能增大C. 飛船從A到B運(yùn)行的過程中機(jī)械能增大D. 飛船在軌道繞月球運(yùn)動(dòng)一周所需的時(shí)間6假設(shè)太陽系中天體的密度不變，天體直徑和天體之間距離都縮小到原來的一半，地球繞太陽公轉(zhuǎn)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列物理量變化正確的是（）A. 地球的向心力變?yōu)榭s小前的一半B. 地球的向心力變?yōu)榭s小前的C. 地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期與

4、縮小前相同D. 地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期變?yōu)榭s小前的一半7“科學(xué)真是迷人”如果我們能測(cè)出月球表面的加速度g、月球的半徑R和月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期T，就能根據(jù)萬有引力定律“稱量”月球的質(zhì)量了已知引力常數(shù)G，用M表示月球的質(zhì)量關(guān)于月球質(zhì)量，下列說法正確的是（ ）A. B. C. D. 8地球表面重力加速度g地、地球的半徑R地，地球的質(zhì)量M地，某飛船飛到火星上測(cè)得火星表面的重力加速度g火、火星的半徑R火、由此可得火星的質(zhì)量為（ ）A. g火R火2g地R地2M地 B. g地R地2g火R火2M地 C. g火2R火g地2R地M地 D. g火R火g地R地M地9已知引力常量G與下列哪些數(shù)據(jù)，一定可以計(jì)算出地球密度A.

5、 地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期及地球離太陽的距離B. 月球繞地球運(yùn)行的周期及月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑C. 做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星的繞行周期D. 若不考慮地球自轉(zhuǎn)，已知地球半徑和重力加速度10我國(guó)將要發(fā)射一顆繞月運(yùn)行的探月衛(wèi)星“嫦娥1號(hào)”.設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面.已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，月球的半徑約為地球半徑的，地球上的第一宇宙速度約為7.9 km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的速率約為（ ）A. 0.4 km/s B. 1.8 km/s C. 11 km/s D. 36 km/s11兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，周期之比為，則軌道半徑之比和運(yùn)動(dòng)速率之比分別為（ ）A. B.

6、C. D. 12關(guān)于第一宇宙速度，下列說法正確的是A. 第一宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最大速度B. 第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞運(yùn)行的最小速度C. 地球的第一宇宙速度由地球的質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的D. 第一宇宙速度是地球同步衛(wèi)星環(huán)繞運(yùn)行的速度13關(guān)于在軌運(yùn)行的“天宮二號(hào)”，下列說法中正確的是()A. “天宮二號(hào)”的運(yùn)行速度一定大于7.9km/sB. “天宮二號(hào)”的運(yùn)行速度一定大于7.9km/s且小于11.2km/sC. “天宮二號(hào)” 運(yùn)行時(shí)，其處于失重狀態(tài)D. “天宮二號(hào)” 運(yùn)行時(shí)，其處于平衡狀態(tài)14假設(shè)“天宮二號(hào)”與“神州十一號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，用A代表“神舟十一號(hào)”，B代表“天宮二

7、號(hào)”，它們對(duì)接前做圓周運(yùn)動(dòng)的情形如圖所示，則下列說法中正確的是()A. A的運(yùn)行速度小于B的運(yùn)行速度B. A的向心加速度小于B的向心加速度C. A的運(yùn)行速度大于B的運(yùn)行速度D. A的向心加速度等于B的向心加速度15發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射到近地圓軌道1，然后點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖所示，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，下列說法中正確的是（ ）A. 衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B. 衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C. 衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2

8、上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度D. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度16如圖所示為發(fā)射地球同步衛(wèi)星過程中的變軌示意圖，衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道I，然后在Q點(diǎn)通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道II，則 （ ）A. 衛(wèi)星在同步軌道II上的運(yùn)行速度等于第一宇宙速度79km/sB. 該衛(wèi)星的發(fā)射速度必定大于第二宇宙速度112km/sC. 在軌道I上，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度小于在Q點(diǎn)的速度D. 衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過加速實(shí)現(xiàn)由軌道I進(jìn)入軌道II專心-專注-專業(yè)參考答案1AC【解析】根據(jù)開普勒第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，所以土星遠(yuǎn)離太陽的過程中，它的速

9、度將減小，故A正確；根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)第一定律可知，土星和火星繞太陽的運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓軌道，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等由于土星的半長(zhǎng)軸比較大，所以土星的周期較大，選項(xiàng)C正確；根據(jù)開普勒第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等故D錯(cuò)誤；故選AC.點(diǎn)睛：該題以地球和火星為例子考查開普勒定律，正確理解開普勒的行星運(yùn)動(dòng)三定律是解答本題的關(guān)鍵2B【解析】哥白尼提出日心說，認(rèn)為太陽是宇宙的中心，所有的行星繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng),這只是在太陽系中；在銀河系中，太陽并不是宇宙的中心，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；牛頓提出了萬有引力定律，選項(xiàng)B

10、正確；所有行星分別沿不同大小的橢圓軌道繞太陽運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檐壽E上某一點(diǎn)切線方向不一定與它和太陽的連線垂直，故C錯(cuò)誤；開普勒首先提出了地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)軌道是橢圓軌道運(yùn)動(dòng)而不是圓軌道，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選B.3D【解析】開普勒發(fā)現(xiàn)了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，選項(xiàng)A錯(cuò)誤； 哥白尼創(chuàng)立日心說，現(xiàn)在看來“地心說”和“日心說”都是錯(cuò)誤的,太陽并不是宇宙的中心，選項(xiàng)B錯(cuò)誤； 卡文迪許首次在實(shí)驗(yàn)室里較準(zhǔn)確地測(cè)出了萬有引力常量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤； 牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出了萬有引力定律，選項(xiàng)D正確；故選D.4C【解析】試題分析：當(dāng)軌道半徑變化時(shí)

11、，萬有引力變化，衛(wèi)星的角速度隨著變化，所以不能根據(jù)公式F=m2r得衛(wèi)星受的向心力增為原來的2倍，故A錯(cuò)誤；同理，當(dāng)軌道半徑變化時(shí)，萬有引力變化，衛(wèi)星的線速度隨著變化，故B錯(cuò)誤；根據(jù)萬有引力的表達(dá)式，衛(wèi)星受的向心力減為原來的故C正確；人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來2倍時(shí)，重力加速度也隨著變化，故D錯(cuò)誤；故選C?？键c(diǎn)：萬有引力定律的應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】人造衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，衛(wèi)星的線速度、角速度、周期都與半徑有關(guān)，討論這些物理量時(shí)要找準(zhǔn)公式，正確使用控制變量法。5A【解析】試題分析：飛船在軌道I上，由萬有引力定律和牛頓第二定律得，聯(lián)立得，故A項(xiàng)正確；飛船在A點(diǎn)點(diǎn)火進(jìn)入較小的內(nèi)軌道，噴

12、火方向應(yīng)向著前進(jìn)的方向，使飛船減速，故動(dòng)能減小，故B項(xiàng)錯(cuò)；飛船在II軌道上從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過程只受萬有引力作用，機(jī)械能守恒，故C項(xiàng)錯(cuò)；在III軌道上，聯(lián)立得，故D項(xiàng)錯(cuò)?？键c(diǎn)：本題考查了萬有引力定律和牛頓第二定律在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。6BC【解析】A、B、由于天體的密度不變而半徑減半，導(dǎo)致天體的質(zhì)量減小，所以有： 地球繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)由萬有引力充當(dāng)向心力所以有： ， B正確，A錯(cuò)誤；C、D、由 ，整理得： ，與原來相同，C正確；D錯(cuò)誤；故選BC。7A【解析】月球表面物體的重力等于萬有引力，有，解得，A正確8A【解析】星球表面的物體受到的重力等于萬有引力，即：GMmR2mg得：MR2gG 所以：M火

13、M地R火2g火R地2g地 ，所以：M火R火2g火R地2g地M地，故A正確、BCD錯(cuò)誤故選A點(diǎn)睛：本題要掌握忽略星球自轉(zhuǎn)的情況下，在星球表面的物體受到的重力等于萬有引力GMmR2mg，這是解決天體問題的重要的關(guān)系式9D【解析】A、已知地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期及地球離太陽的距離，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式：GMmr2=m(2T)2r，M=42r3GT2，所以只能求出太陽的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；B、已知月球繞地球運(yùn)行的周期及月球繞地球轉(zhuǎn)的軌道半徑，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式：Gmmr2=m42rT2，地球質(zhì)量m=42r3GT2，可以求出地球質(zhì)量，但不知道地球半徑，故B錯(cuò)誤；C、已知人造地球衛(wèi)星在地

14、面附近繞行運(yùn)行周期，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式：GmmR2=m42RT2，由于不知道軌道半徑，故無法求出質(zhì)量與密度，故C正確；D、已知地球半徑和重力加速度，根據(jù)萬有引力等于重力列出等式Gmm°R2=m°g，m=gR2G，根據(jù)密度定義得：=mV=3g4GR，故D正確。點(diǎn)睛：本題考查了萬有引力定律在天體中的應(yīng)用，解題的關(guān)鍵在于找出向心力的來源，并能列出等式解題。10B【解析】萬有引力提供向心力，由牛頓第二定律得，對(duì)繞地球表面運(yùn)行的衛(wèi)星: ，對(duì)繞月球表面運(yùn)行的衛(wèi)星： ，聯(lián)立有： ，代入數(shù)據(jù)解得v=1.8km/s，故B正確，ACD錯(cuò)誤。11C【解析】人造衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)受

15、到的萬有引力提供向心力，對(duì)A衛(wèi)星有，對(duì)B衛(wèi)星有，解得： ，用速度表示向心力，對(duì)A衛(wèi)星有，對(duì)B衛(wèi)星有，解得，C正確12C【解析】第一宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)v=GMr可知， 第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞運(yùn)行的最大速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)v=GMr可知，地球的第一宇宙速度由地球的質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的，選項(xiàng)C正確；第一宇宙速度并不是地球同步衛(wèi)星環(huán)繞運(yùn)行的速度，比同步衛(wèi)星的速度大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選C.13C【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力有：，GMmr2=mv2r則得v=GMr, 得軌道高度越高，衛(wèi)星的線速度越小，第一宇宙速度為最大環(huán)繞速度，天宮二號(hào)的線速度一定小于第一宇宙速度

16、故AB錯(cuò)誤“天宮二號(hào)”運(yùn)行時(shí)，其受到的萬有引力全部提供向心加速度，所以處于失重狀態(tài)故C正確，D錯(cuò)誤，故選C.點(diǎn)睛：解決衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律問題的核心原理是萬有引力提供向心力，通過選擇不同的向心力公式，來研究不同的物理量與軌道半徑的關(guān)系，同時(shí)理解何時(shí)做離心運(yùn)動(dòng)，近心運(yùn)動(dòng)，及圓周運(yùn)動(dòng)的條件14C【解析】由萬有引力提供向心力得，GMmr2=mv2r=ma則得v=GMr ，a=GMr2 ；根據(jù)v=GMr可知，軌道半徑越大，運(yùn)行速率越小，所以A的運(yùn)行速度大于B的運(yùn)行速度故A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)a=GMr2可知，軌道半徑越大，向心加速度越小，A的向心加速度大于B的向心加速度故BD錯(cuò)誤故選C.15BD【解析】人造衛(wèi)星

17、繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力提供向心力，設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m、軌道半徑為r、地球質(zhì)量為M，有： A、由，軌道3的半徑比軌道1的半徑大，所以衛(wèi)星在軌道3上的運(yùn)行速率小于在軌道1上的運(yùn)行速率，A錯(cuò)誤；B、，軌道3半徑比軌道1半徑大，所以衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度，B正確；C、從軌道1到軌道2，衛(wèi)星在Q點(diǎn)是做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)運(yùn)動(dòng)必須使衛(wèi)星所需向心力大于萬有引力，所以應(yīng)給衛(wèi)星加速，增加所需的向心力，所以衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速率小于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速率，C錯(cuò)誤；D、根據(jù)知，在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)和軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度大小相等，D正確；故選BD。16D【解析】A、即第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)