高中物理必修二萬有引力與航天題集精選

1、高中物理必修二-萬有引力與航天題集精選第六章萬有引力與航天題集、選擇題1 .關于日心說被人們接受的原因是（）A.太陽總是從東面升起，從西面落下B.若以地球為中心來研究的運動有很多無法解決的問題C.若以太陽為中心許多問題都可以解決，對行星的描述也變得簡單D.地球是圍繞太陽運轉的2 .有關開普勒關于行星運動的描述，下列說法中正確的是（）A.所有的行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上B.所有的行星繞太陽運動的軌道都是圓，太陽處在圓心上C.所有的行星軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等D.不同的行星繞太陽運動的橢圓軌道是不同的F.開普勒第三定律也適用于其他繞行系統，且比

2、值由中心天體決定3 .關于萬有引力定律的適用范圍，下列說法中正確的是（）A.只適用于天體，不適用于地面物體B.只適用于球形物體，不適用于其他形狀的物體C.只適用于質點，不適用于實際物體D.適用于自然界中任意兩個物體可視為質點的物體之間4 .已知萬有引力常量 G,要計算地球的質量還需要知道某些數據，現在給出下列各組數據，可以計算出地球質量的是（）A.地球公轉的周期及半徑B.月球繞地球運行的周期和運行的半徑C.人造衛(wèi)星繞地球運行的周期和速率D.地球半徑和同步衛(wèi)星離地面的高度5 .人造地球衛(wèi)星由于受大氣阻力，軌道半徑逐漸變小，則線速度和周期變化情況是（）A.速度減小，周期增大，動能減小B.速度減小，

3、周期減小，動能減小C.速度增大，周期增大，動能增大D.速度增大，周期減小，動能增大6. 一個行星，其半徑比地球的半徑大2倍，質量是地球的A. 6倍B. 4倍7 .假如一個做圓周運動的人造衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的 A.根據公式v=coi'可知，衛(wèi)星運動的線速度將增加到原來的 B.根據公式F=mv2/r可知，衛(wèi)星所需向心力減小到原來的25倍，則它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（）C. 25/9 倍D. 12 倍2倍仍做圓周運動，則（）2倍1/21 / 13C.根據公式F=GMm/r2可知，地球提供的向心力將減小到原來的1/4D .根據上述B和C中給出的公式，可知衛(wèi)星運動的線速度將

4、減小到原來的JT/28 .假設在質量與地球質量相同，半徑為地球半徑兩倍的天體上進行運動比賽，那么與在地球上的比賽成績相比，下列 說法正確的是（）A.跳高運動員的成績會更好B.用彈簧秤稱體重時，體重數值變得更大C.從相同高度由靜止降落的棒球落地的時間會更短些D.用手投出的籃球，水平方向的分速度變化更慢9 .在地球大氣層外有很多太空垃圾繞地球做勻速圓周運動，每到太陽活動期，由于受太陽的影響，地球大氣層的厚度 開始增加，使得部分垃圾進入大氣層.開始做靠近地球的近心運動，產生這一結果的初始原因是（）A.由于太空垃圾受到地球引力減小而導致做近心運動B.由于太空垃圾受到地球引力增大而導致做近心運動C.由于

5、太空垃圾受到空氣阻力而導致做近心運動D.地球引力提供了太空垃圾做勻速圓周運動所需的向心力，故產生向心運動的結果與空氣阻力無關10. “東方一號”人造地球衛(wèi)星A和“華衛(wèi)二號”人造衛(wèi)星 B,它們的質量之比為 mA： mB=1： 2,它們的軌道半徑之比為2: 1,則下面的結論中正確的是（）B.它們的運行速度大小之比為D.它們的運行角速度之比為VA： VB=1 ： <2A：b=32 : 1A.它們受到地球的引力之比為Fa: Fb=1： 1C.它們的運行周期之比為Ta: Tb= 2 22 : 1V1、加速度為a1;發(fā)射升空后11 .西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭發(fā)射架上，有一待發(fā)射的衛(wèi)星，它隨地球自轉的線

6、速度為在近地軌道上做勻速圓周運動，線速度為V2、加速度為a2；實施變軌后，使其在同步衛(wèi)星軌道上做勻速圓周運動，運動的線速度為V3、加速度為a3o則v1、v2、V3的大小關系和a1、a2、a3的大小關系是（）A . V2>V3>V1； 32-1B . V2>V3< V1； 32>a3>a1C. V2>V3>V1； 32>a3>a1D . V3> V2>V1； 32>a3>a112 .發(fā)射地球同步衛(wèi)星要經過三個階段：先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道 1,然后使其沿橢圓軌道 2運行，最后將衛(wèi)星送入高中物理必修二-萬有引力與航

7、天題集精選同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖1所示.當衛(wèi)星分別在 1、2、3軌道上正常運行 時，以下說法正確的是（）A.衛(wèi)星在軌道1上經過Q點時的加速度等于它在軌道2上經過Q點時的加速度B.衛(wèi)星在軌道1上經過Q點時的動能等于它在軌道2上經過Q點時的動能D.衛(wèi)星在軌道3上的引力勢能小于它在軌道1上的引力勢能C.衛(wèi)星在軌道3上的動能小于它在軌道 1上的動能二、填空題13.地球繞太陽運行的軌道半長軸為1.50 1011m,周期為365天；月球繞地球運行的軌道半長軸為3.8 J08m,周期為27.3天；則對于繞太陽運動的行星R3/T2的值為,對于繞地球運動的衛(wèi)星R3/T2的

8、值為。14 .木星到太陽的距離約等于地球到太陽距離的5.2倍，如果地球在軌道上的公轉速度為30km/s,則木星在其軌道上圖2公轉的速度等于。15 .如圖2,有A、B兩顆行星繞同一恒星 O做圓周運動，旋轉方向相同，A行星的周期為T1, B行星的周期為丁2,在某一時刻兩行星第一次相遇 （即兩顆行星相距最近），則經過時間t1=時兩行星第二次相遇，經過時間t2=時兩行星第一次相距最遠。16 .把火星和地球視為質量均勻分布的球，它們繞太陽做圓周運動，已知火星和地球繞太陽運動的周期之比為 T1/T2,火星和地球各自表面處的重力加速度之比為gl/g2,火星和地球半徑之比為12ri/r2。則火星和地球繞太陽運

9、動的動能之比為E1/E2=。（動能公式為：E=-mv ）2三、計算題17 .太陽系中除了有九大行星外，還有許多圍繞太陽運行的小行星，其中一顆名叫 谷神”的小行星，質量為1.00 1021kg,它運行的軌道半徑是地球的2.77倍，試求出它繞太陽一周所需要的時間是多少年？18 .某星球的質量約為地球的9倍，半徑為地球的一半，若從地球上高h處平拋一物體，射程為 60m,則在該星球上以同樣高度、以同樣初速度平拋同一物體，射程為多少 ？19 .伽利略”號木星探測器從1989年10月進入太空起，歷經 6年，行程37億千米，終于到達木星周圍，此后要在2年內繞木星運行11圈，對木星及其衛(wèi)星進行考察，最后進入木

10、星大氣層燒毀.設這 11圈都是繞木星在同一個圓周上運行，試求探測器繞木星運行的軌道半徑和速率（已知木星質量為1.9 X027kg）20 .宇宙飛船在一顆直徑2.2km,平均密度2.2 10 3 kg/m3的小行星上著路，這顆小行星在緩慢地自轉，宇航員計劃用2.0小時的時間在這顆小行星表面沿著赤道步行一圈，通過計算說明這計劃是否能夠實現？（引力常量 G 6.7 10 11 N m 2 /kg2）21.用不同的方法估算銀河系的質量，所得結果也不相同。以下是諸多估算方法中的一種。根據觀測結果估計，從銀河系中心到距離為 R=3X 109Ro （Ro表示地球軌道半徑）的范圍內集中了質量Mi=1.5X 1

11、011M0（M0表示太陽的質量）。在上面所指的范圍內星體運轉的周期為T=3.75X 108年。求銀河系“隱藏”的質量，即在半徑為 R的球體內未被觀察到的物質的質量，計算中可以認為銀河系的質量都集中在其中心。3 / 13高中物理必修二-萬有引力與航天題集精選T1器。若兩顆衛(wèi)星最近距離22. A、B兩顆人造衛(wèi)星繞地球做圓周運動，它們的圓軌道在同一平面內，周期之比是等于地球半徑 R,求這兩顆衛(wèi)星的周期各是多少？從兩顆衛(wèi)星相距最近開始計時到兩顆衛(wèi)星相距最遠至少經過多少時間？已知在地面附近繞地球做圓周運動的衛(wèi)星的周期為To。高考題匯總 一、開普勒行星運動定律【例1】（2014 浙江卷）長期以來“卡戎星（

12、Charon） ”被認為是冥王星唯一的衛(wèi)星， 它的公轉軌道半徑 r1=19600km , 公轉周期T1=6.39天。2006年3月，天文學家新發(fā)現兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉軌道半徑r2=48000km ,則它的公轉周期T2最接近于（）A. 15 天 B. 25 天 C, 35 天 D. 45 天 二、行星的運動參數及規(guī)律1 .動能相等的兩人造地球衛(wèi)星 A、 B 的軌道半徑之比 RA:RB=1:2 ,它們的角速度之比=,質量之比 mA: mB=。2 .在科學研究中，科學家常將未知現象同已知現象進行比較，找出其共同點，進一步推測未知現象的特性和規(guī)律。法國物理學家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引問題

13、時，曾將扭秤的振動周期與電荷間距離的關系類比單擺的振動周期與擺球到地心距離的關系。已知單擺擺長為1,引力常量為 Go地球的質量為 Mo擺球到地心的距離為 r,則單擺振動周期 T與距離r的關系式為5 / 13D三、萬有引力定律在天體運動中的綜合應用【例4】設地球自轉周期為 T,質量為M,引力常量為G,假設地球可視為質量均勻分布的球體，半徑為 Ro同一物體 在南極和赤道水平面上靜止時所受到的支持力之比為ABCD【例 5】石墨烯是近些年發(fā)現的一種新材料，其超高強度及超強導電、導熱等非凡的物理化學性質有望使21 世紀的世界發(fā)生革命性的變化，其發(fā)現者由此獲得2010 年諾貝爾物理學獎。用石墨烯制作超級纜

14、繩，人類搭建“太空電梯”的夢想有望在本世紀實現?？茖W家們設想，通過地球同步軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站，電梯倉沿著這條纜繩運動，實現外太空和地球之間便捷的物資交換。kWViiSb.若“太空電梯將貨物從赤道基站運到距地面高度為的同步軌道站，求軌道站內質量為的貨物相對地心運動的動能。設地球自轉角速度為CO,地球半徑為Rom2=50kg的人對R=6.4X103km。(2)當電梯倉停在距地面高度的站點時，求倉內質量水平地板的壓力大小。取地面附近重力加速度g=10m/s2,地球自轉角速度 =7.3 x 15rad/s,地球半徑高中物理必修二-萬有引力與航天題集精選四、天體間的追及問題【例7】（20

15、14 全國卷I卷）太陽系各行星幾乎在同一平面內沿同一方向繞太陽做圓周運動。當地球恰好運行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現象，天文學稱為“行星沖日”。據報道，2014年各行星沖日時間分別是：1月6日木星沖日；4月9日火里沖日；5月11日土星沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日。已 知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如下表所示，則下列判斷正確的是地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑（AU ）1.01.55.29.51930A.各地外行星每年都會出現沖日現象B.在2015年內一定會出現木星沖日C.天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半D.地外行星中，海王星相鄰兩次

16、沖日的時間間隔最短五、同步衛(wèi)星問題及變軌問題1 .研究表明，地球自車t在逐漸變慢，3億年前地球自轉的周期約為22小時。假設這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現在相比A.距地球的高度變大B.向心加速度變大C.線速度變大D.加速度變大2 . 2013年12月2日，我國探月衛(wèi)星“嫦娥三號”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，此飛行軌道示意圖如圖所示， 地面發(fā)射后奔向月球，在 P點從圓形軌道I進入橢圓軌道n , Q為軌道n上的近月點。關于“嫦娥三號”運動正確的 說法是A .發(fā)射速度一定大于 7.9km/sB.在軌道n上從 P到Q的過程中速率不斷增大C.在軌道n上經過 P

17、的速度小于在軌道I上經過 P的速度D.在軌道n上經過 P的加速度小于在軌道I上經過P的加速度六、對第一宇宙速度的考查1.若有一顆“宜居”行星，其質量為地球的p倍，半徑為地球的q倍，則該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度是地球衛(wèi)星環(huán)繞速度的9 / 13倍C2.已知地球的質量約為火星質量的周運動的速率約為A 3.5km/s B 5.ABC.倍 D倍10 倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓0km/sC 17.7km/s D 35.2km/s七、天體質量和密度的計算1 .假設地球可視為質量均勻分布的球體。已知地球表面重力加速度在兩極的大小為go；在赤道的大小為 g；地球自轉的周期為

18、T；引力常量為Go地球的密度為D.將一片羽毛和一個鐵錘從同一個高度例13圖知引2 .如圖所示，飛行器 P繞某星球做勻速圓周運動，星球相對飛行器的張角為也下列說法正確的是A.軌道半徑越大，周期越長B.軌道半徑越大，速度越大C.若測得周期和張角，可得到星球的平均密度D.若測得周期和軌道半徑，可得到星球的平均密度3.人類第一次登上月球時，宇航員在月球表面做了一個實驗:高度為h處下落，經時間t落到月球表面。已止同時釋放，二者幾乎同時落地。若羽毛和鐵錘是從 力常量為G,月球的半徑為 Ro(1)求月球表面的自由落體加速度大小g月(2)若不考慮月球自轉的影響，求：a.月球白質量M;b.月球的“第一宇宙速度”

19、大小 v。八、對天體運動中功和能的考查1.2013年我國相繼完成“神十”與“天宮”對接，“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大工程。某航天愛好者 提出 玉兔”回家的設想：如圖所示，將攜帶“玉兔”的返回系統由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運動的飛船對接，然后由飛船送“玉兔”返回地球。設“玉兔”質量為m,月球半徑為R,月球表面的重力加速度為 g月，以月球表面為零勢能面，“玉兔”在 h高度的引力勢能可表示為,其中G為引力常量，M為月球質量。若忽略月球的自轉，從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為CD 2.如圖為“嫦娥三號”探測器在月球上著陸最后階段的示意圖。首先在發(fā)動機作用下，探測器受

20、到推力在距月面高度為h1 處懸停（速度為0， h1 遠小于月球半徑）；接著推力改變，探測器開始豎直下降，到達距月面高度為h2 處的速度為v;此后發(fā)動機關閉，探測器僅受重力下落到月面。已知探測器總質量為 m （不包括燃料），地球和月球的半徑比為k1,質量比為k2,地球表面附近的重力加速度為go求：高中物理必修二-萬有引力與航天題集精選例 15圖（ 1）月球表面附近的重力加速度大小及探測器剛接觸月面時的速度大小；（ 2）從開始豎直下降到剛接觸月面時，探測器機械能的變化。11 / 13高中物理必修二-萬有引力與航天題集精選新課標高中物理必修二萬有引力與航天單元測試題 一、選擇題15 / 131. C

21、 2. ACD10. BC 11 . C二、填空題13. 3.4 1018; 1.014. 13km/s3. D 4.12. AC1013BC5. D6.C 7. CD8. A 9. C提示：由開普勒第三定律在刀/曰v木 13km s 解得木13km/s)22v地"T得v木上5.2R地IT215. KT1T22(丁T2)2K兀；當兩行星相距最遠時，則兩行星轉過的提示：經過一段時間兩行星再次相遇，則兩行星轉過的角度之差應該是t角度之差應該是（2K+1 ）兀，而行星轉過的角度為0=2兀T ,由此列式即可求得。E11 - J/16. E222g2 T1R1和R2 ,火星和地球繞太解析：設火星、地球和太陽的質量分別為m1、m2和M,火星和地球到太陽的距離分別為陽運動的速度分別為V1和V2,根據萬有引力定律和牛頓定律可知cm!G 21gimMG 2R12mimiR1 (ifT1V22 m2 R222m2 R2(一)T2聯立上式解得，動能之比三、計算題17. 4.60 年E1. E221 g