高一物理萬(wàn)有引力測(cè)試題含答案

1、萬(wàn)有引力測(cè)試題真情奉獻(xiàn)一、共10小題；每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確。全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，選錯(cuò)或不選的得0分。1.若人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是 （ ）（A）衛(wèi)星的軌道半徑越大，它的運(yùn)行速度越大（B）衛(wèi)星的軌道半徑越大，它的運(yùn)行速度越?。–）衛(wèi)星的質(zhì)量一定時(shí)，軌道半徑越大，它需要的向心力越大（D）衛(wèi)星的質(zhì)量一定時(shí)，軌道半徑越大，它需要的向心力越小2.可以發(fā)射這樣一顆人造地球衛(wèi)星，使其圓軌道 （ ）（A）與地球表面上某一緯度線(xiàn)（非赤道）是共面同心圓（B）與地球表面上某一經(jīng)度線(xiàn)所決定的圓是共面同心

2、圓（C）與地球表面上的赤道線(xiàn)是共面同心圓，且衛(wèi)星相對(duì)地球表面是靜止的（D）與地球表面上的赤道線(xiàn)是共面同心圓，但衛(wèi)星相對(duì)地球表面是運(yùn)動(dòng)的3. 對(duì)于人造地球衛(wèi)星，可以判斷（ ）（A）根據(jù)，環(huán)繞速度隨R的增大而增大（B）根據(jù)，當(dāng)R增大到原來(lái)的兩倍時(shí)，衛(wèi)星的角速度減小為原來(lái)的一半（C）根據(jù)，當(dāng)R增大到原來(lái)的兩倍時(shí)，衛(wèi)星需要的向心力減小為原來(lái)的（D）根據(jù)，當(dāng)R增大到原來(lái)的兩倍時(shí)，衛(wèi)星需要的向心力減小為原來(lái)的4. 甲、乙兩個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，角速度和線(xiàn)速度分別為1、2和v1、v2，如果它們的軌道半徑之比R1:R2=1:2，則下列說(shuō)法中正確的是（ ）（A）（B）1:2=2:1（C）（D）5. 火星有兩顆

3、衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，他們的軌道近似為圓。已知火衛(wèi)一的周期為7小時(shí)39分，火衛(wèi)二的周期為30小時(shí)18分，則兩顆衛(wèi)星相比 （ ）（A）火衛(wèi)一距火星表面較近（B）火衛(wèi)二的角速度較大（C）火衛(wèi)一的運(yùn)動(dòng)速度較大（D）火衛(wèi)二的加向心速度較大6. 2004年1月國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)繞月探測(cè)工程，第一顆繞月衛(wèi)星被命名為“嫦娥一號(hào)”，為月球探測(cè)后續(xù)工程積累經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)宇宙飛船到了月球上空先以速度v繞月球作圓周運(yùn)動(dòng)，為了使飛船較安全的落在月球上的B點(diǎn)，在軌道A點(diǎn)點(diǎn)燃火箭發(fā)動(dòng)器作出短時(shí)間的發(fā)動(dòng)，向外噴射高溫燃?xì)?，噴氣的方向?yàn)?（ ）（A）與v的方向一致（B）與v的方向相反（C）垂直v的方向向右（D）垂直v的方向向左7

4、.在圓軌道上質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑R，地面上的重力加速度為g，則 （ ）（A）衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度為（B）衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為（C）衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的加速度為（D）衛(wèi)星的動(dòng)能為8. 啟動(dòng)衛(wèi)星的發(fā)動(dòng)機(jī)使其速度加大，待它運(yùn)動(dòng)到距離地面的高度比原來(lái)大的位置，再定位使它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)成為另一軌道的衛(wèi)星，該衛(wèi)星后一軌道與前一軌道相比（ ）（A）速率增大（B）周期減?。–）機(jī)械能增大（D）加速度增大9. 氣象衛(wèi)星是用來(lái)拍攝云層照片，觀測(cè)氣象資料和測(cè)量氣象數(shù)據(jù)的。我國(guó)先后自行成功研制和發(fā)射了“風(fēng)云一號(hào)”和“風(fēng)云二號(hào)”兩顆氣象衛(wèi)星?！帮L(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星軌道與赤道平面垂直，通過(guò)兩極，每12小時(shí)巡視地

5、球一周，稱(chēng)為“極地圓軌道”?！帮L(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星軌道平面在赤道平面內(nèi)稱(chēng)為“地球同步軌道”則“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星比“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星（）（A）發(fā)射速度?。˙）線(xiàn)速度大（C）覆蓋地面區(qū)域大（D）向心加速度小10. 2004年，我國(guó)和歐盟合作正式啟動(dòng)伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)計(jì)劃，這將結(jié)束美國(guó)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）一統(tǒng)天下的局面。據(jù)悉，“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)將由30顆軌道衛(wèi)星組成，衛(wèi)星的軌道高度為2.4×104 km，傾角為56°，分布在3個(gè)軌道面上，每個(gè)軌道面部署9顆工作衛(wèi)星和1顆在軌備份衛(wèi)星，當(dāng)某顆工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)頂替工作。若某顆替補(bǔ)衛(wèi)星處在略低于工作衛(wèi)星的軌道上，則這顆衛(wèi)

6、星的周期和速度與工作衛(wèi)星相比較，以下說(shuō)法中正確的是 （ ）（A）替補(bǔ)衛(wèi)星的周期大于工作衛(wèi)星的周期，速度大于工作衛(wèi)星的速度（B）替補(bǔ)衛(wèi)星的周期大于工作衛(wèi)星的周期，速度小于工作衛(wèi)星的速度（C）替補(bǔ)衛(wèi)星的周期小于工作衛(wèi)星的周期，速度大于工作衛(wèi)星的速度（D）替補(bǔ)衛(wèi)星的周期小于工作衛(wèi)星的周期，速度小于工作衛(wèi)星的速度情奉獻(xiàn)二、本題共2小題，共20分。把答案填在題中的橫線(xiàn)上或按題目要求作答。11. 有質(zhì)量的物體周?chē)嬖谥?chǎng)。萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力有類(lèi)似的規(guī)律，因此我們可以用定義靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的方法來(lái)定義引力場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)。由此可得，與質(zhì)量為M的質(zhì)點(diǎn)相距r處的引力場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的表達(dá)式為EG= （萬(wàn)有引力恒量用G表示） 12.

7、“神舟”五號(hào)載人飛船在繞地球飛行的第5圈進(jìn)行變軌，由原來(lái)的橢圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓叨鹊膱A形軌道。已知地球半徑，地面處的重力加速度。試導(dǎo)出飛船在上述圓軌道上運(yùn)行的周期T的數(shù)值，（保留兩位有效數(shù)字）T= (表達(dá)式)= （數(shù)值）。 三、本題共6小題，共90分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟。只寫(xiě)出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。13（13分）如圖所示，在距離一質(zhì)量為M、半徑為R、密度均勻的球體R遠(yuǎn)處有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)。此時(shí)M對(duì)m的萬(wàn)有引力為F1，當(dāng)從M中挖去一半徑為R/2的球體時(shí)，剩余部分對(duì)m的萬(wàn)有引力為F2，則F1與F2的比值為多少？RRmRRm14（

8、14分）在天體運(yùn)動(dòng)中，將兩顆彼此距離較近的行星稱(chēng)為雙星，由于兩星間的引力而使它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)中距離保持不變，已知兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為M1和M2，相距為L(zhǎng)，求它們的角速度。15（14分）某星球自轉(zhuǎn)周期為T(mén)，在它的兩極處用彈簧秤稱(chēng)得某物重W，在赤道上稱(chēng)得該物重W¢，求該星球的平均密度r。16（15分）在電視直播節(jié)目里，可以發(fā)現(xiàn)中央電視臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)的主持人與駐國(guó)外記者進(jìn)行電話(huà)對(duì)話(huà)時(shí)，總會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)主持人問(wèn)話(huà)后，記者的反應(yīng)好象有點(diǎn)“遲鈍”，這種信號(hào)是以微波的形式通過(guò)通訊衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）進(jìn)行轉(zhuǎn)接的。（1）試說(shuō)明產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因；（2）試根據(jù)生活常識(shí)及括號(hào)內(nèi)所給的數(shù)據(jù)估算同步衛(wèi)星離地高度。（已知月地間的距離約

9、為，地球半徑約為）17（16分）要使一顆人造地球通訊衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)能覆蓋赤道上東經(jīng)75.0°到東經(jīng)135.0°之間的區(qū)域，則衛(wèi)星應(yīng)定位在哪個(gè)經(jīng)度范圍內(nèi)的上空?地球半徑06.37×106m，地球表面處的重力加速度g9.80 ms2。18（18分）我國(guó)自行研制的“神舟五號(hào)”載人飛船載著中國(guó)第一代宇航員楊利偉，于2003年10月15日9時(shí)在酒泉發(fā)射場(chǎng)由“長(zhǎng)征二號(hào)F”大推力運(yùn)載火箭發(fā)射升空，并按預(yù)定軌道環(huán)繞地球飛行14圈后，于10月16日6時(shí)23分安全返回落在內(nèi)蒙古的主著陸場(chǎng)。(1)設(shè)“神舟五號(hào)”飛船在飛行過(guò)程中繞地球沿圓軌道運(yùn)行，已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度

10、為g，飛船繞地球運(yùn)行的周期為T(mén)。試計(jì)算飛船離地面的平均高度h。(2)已知將質(zhì)量為m的飛船在距地球中心無(wú)限遠(yuǎn)處移到距離地球中心為r處的過(guò)程中，萬(wàn)有引力做功為W=GMm/r，式中G為萬(wàn)有引力恒量，M為地球的質(zhì)量。那么將質(zhì)量為m的飛船從地面發(fā)射到距離地面高度為h的圓形軌道上，火箭至少要對(duì)飛船做多少功?(為簡(jiǎn)化計(jì)算，不考慮地球自轉(zhuǎn)對(duì)發(fā)射的影響)答案：一、選擇題題號(hào)12345678910答案BDCDCACACABDCABCC二、填空題11、12、 ，三、計(jì)算題13、若質(zhì)點(diǎn)與大球球心相距為2R，其萬(wàn)有引力為F1，則有大球質(zhì)量小球質(zhì)量小球球心與質(zhì)點(diǎn)相距，小球與質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力為剩余部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)m的萬(wàn)有引力14

11、、解 如右圖所示，設(shè)Ml的軌道半徑為r1，M2的軌道半徑為r2，兩個(gè)行星都繞點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為；由于兩個(gè)行星之間的萬(wàn)有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有 以上三式聯(lián)立解得 ；15、解：題目中彈簧秤稱(chēng)得物重W與W¢，實(shí)質(zhì)上是彈簧秤的讀數(shù)，即彈簧的彈力，在星球的兩極物體受星球的引力F引與彈簧秤的彈力W的作用，因該處的物體無(wú)圓運(yùn)動(dòng)，處于靜止?fàn)顟B(tài)，有F引=W=G （3分）（其中M為星球質(zhì)量，m為物體質(zhì)量，R為星球半徑）又M=V = R3， （2分）代入式后整理得= （2分）在星球赤道處，物體受引力F引與彈簧秤的彈力W¢¢的作用，物體隨星球自轉(zhuǎn)做圓運(yùn)動(dòng)，所以F引 W

12、¢ = m(2/T)2R（2分）又F引=W 磁場(chǎng)改變一次方向，t時(shí)間內(nèi)粒子運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周。 W- W¢= m(2/T)2R （2分）mR= （2分）將式代入式，整理后得 = （2分）16、解：（1）因?yàn)殡娦盘?hào)發(fā)射到通訊衛(wèi)星再由通訊衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到接收器，如此再返回來(lái)，通過(guò)的路程較大，雖然微波以光速傳播，但也要一定的時(shí)間，因此看上去有點(diǎn)反應(yīng)“遲鈍”。 （2）設(shè)同步衛(wèi)星的離地高度為，質(zhì)量為，周期為地球的自轉(zhuǎn)周期，由萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律得： 設(shè)月球的軌道半徑為，月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為，由萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律得： 、兩式整理后相比得： 根據(jù)生活常識(shí)知地球自轉(zhuǎn)周期天，月球公轉(zhuǎn)周期

13、天，將及、 代入得17、解：如圖所示，圓為地球赤道s為衛(wèi)星所在處，用R表示衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道的半徑。由萬(wàn)有引力定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和衛(wèi)星周期亦即地球自轉(zhuǎn)周期)可得 式中為地球質(zhì)量，為引力常量，m為衛(wèi)星質(zhì)量，另有 GMgR20 由圖可知 RcosR 由以上各式，可解礙 取T=23小時(shí)56分4秒(或近似取r等24小時(shí))代人數(shù)值?？傻?1.3° 由此可知，衛(wèi)星的定位范圍在東經(jīng)135.0°81.3°53.7°到75.0°81.3°1563°之間的上空18、解：(1)設(shè)飛船質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律有 又GMm/R2mg解得飛船離地面的高度 (2)若將飛船由距地球無(wú)窮遠(yuǎn)處移至距離地球表面為h處，引力做