高一物理萬有引力練習卷含答案

1、高一物理第3次空課萬有引力1.某人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，設地球半徑為R，地面重力加速度為g，下列說法錯誤的是（ ）A.人造衛(wèi)星的最小周期為2B.衛(wèi)星在距地面高度R處的繞行速度為C.衛(wèi)星在距地面高度為R處的重力加速度為g/4D.地球同步衛(wèi)星的速率比近地衛(wèi)星速率小，所以發(fā)射同步衛(wèi)星所需的發(fā)射速度較小答案D2a、b、c、d是在地球大氣層外的圓形軌道上運行的四顆人造衛(wèi)星其中a、c的軌道相交于P，b、d在同一個圓軌道上，b、c軌道在同一平面上某時刻四顆衛(wèi)星的運行方向及位置如圖所示下列說法中正確的是()Aa、c的加速度大小相等，且大于b的加速度Bb、c的角速度大小相等，且小于a的角速度Ca、c的線速

2、度大小相等，且小于d的線速度Da、c存在在P點相撞的危險答案A解析由Gmmr2mrma，可知B、C、D錯誤，A正確3.“嫦娥三號”探月衛(wèi)星于2013年在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，實現(xiàn)“落月”的新階段已知月球繞地球作圓周運動的半徑為r1、周期為T1.“嫦娥三號”探月衛(wèi)星繞月球作圓周運動的半徑為r2，周期為T2，萬有引力常量為G.不計周圍其他天體的影響根據(jù)題目給出的條件，下列說法正確的是()A能求出“嫦娥三號”探月衛(wèi)星的質(zhì)量B能求出地球的密度C能求出地球與月球之間的引力D可得出解析由Gmr可知通過已知量只能估算中心天體的質(zhì)量，因而可以估算出地球和月球的質(zhì)量，而不能算出“嫦娥三號”探月衛(wèi)星的質(zhì)量，選項A

3、錯誤，選項C正確由于地球的半徑未知，因而不能估算地球的密度，選項B錯誤由于“嫦娥三號”探月衛(wèi)星和月球做圓周運動的中心天體不同，因而不能成立，選項D錯誤答案C4. 如圖所示，甲、乙兩顆衛(wèi)星在同一平面上繞地球做勻速圓周運動，公轉(zhuǎn)方向相同.已知衛(wèi)星甲的公轉(zhuǎn)周期為T，每經(jīng)過最短時間5T，衛(wèi)星乙都要運動到與衛(wèi)星甲同居地球一側(cè)且三者共線的位置上，則衛(wèi)星乙的公轉(zhuǎn)周期為()A.T B.TC.T D.T答案A5.一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，假如該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運動，速度減小為原來的，不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則變軌前、后衛(wèi)星的()A向心加速度大小之比為41B角速度大小之比為21C周期之比為18D軌道

4、半徑之比為12解析根據(jù)Ekmv2得v ，所以衛(wèi)星變軌前、后的速度之比為.根據(jù)Gm，得衛(wèi)星變軌前、后的軌道半徑之比為，選項D錯誤；根據(jù)Gma，得衛(wèi)星變軌前、后的向心加速度大小之比為，選項A錯誤；根據(jù)Gm2r，得衛(wèi)星變軌前、后的角速度大小之比為 ，選項B錯誤；根據(jù)T，得衛(wèi)星變軌前、后的周期之比為，選項C正確答案C6.2013年6月13日，神州十號與天宮一號成功實現(xiàn)自動交會對接對接前神州十號與天宮一號都在各自的軌道上做勻速圓周運動已知引力常量為G，下列說法正確的是()A由神州十號運行的周期和軌道半徑可以求出地球的質(zhì)量B由神州十號運行的周期可以求出它離地面的高度C若神州十號的軌道半徑比天宮一號大，則神

5、州十號的周期比天宮一號小D漂浮在天宮一號內(nèi)的宇航員處于平衡狀態(tài)答案A7.2013年6月13日，“神舟十號”與“天宮一號”成功實現(xiàn)手控交會對接，下列關于“神舟十號”與“天宮一號”的分析錯誤的是()A“天宮一號”的發(fā)射速度應介于第一宇宙速度與第二宇宙速度之間B對接前，“神舟十號”欲追上“天宮一號”，必須在同一軌道上點火加速C對接前，“神舟十號”欲追上同一軌道上的“天宮一號”，必須先點火減速再加速D對接后，組合體的速度小于第一宇宙速度答案B8.隨著我國登月計劃的實施，我國宇航員登上月球已不是夢想假如我國宇航員登上月球并在月球表面附近以初速度v0豎直向上拋出一個小球，經(jīng)時間t后回到出發(fā)點已知月球的半徑

6、為R，萬有引力常量為G，則下列說法正確的是()A月球表面的重力加速度為B月球的質(zhì)量為C宇航員在月球表面獲得 的速度就可能離開月球表面圍繞月球做圓周運動D宇航員在月球表面附近繞月球做勻速圓周運動的繞行周期為 答案B解析根據(jù)豎直上拋運動可得t，g，A項錯誤；由mgmm()2R可得：M，v ，T2 ，故B項正確，C、D項錯誤9.雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運動的周期為T，經(jīng)過一段時間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼?/p>

7、n倍，則此時圓周運動的周期為()A.TB.TC.TD.T答案B解析雙星靠彼此的萬有引力提供向心力，則有Gm1r1Gm2r2并且r1r2L解得T2當雙星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間距離變?yōu)樵瓉淼膎倍時T2·T故選項B正確10. 人造衛(wèi)星沿圓軌道環(huán)繞地球運動，因為大氣阻力的作用，其運動的高度將逐漸變化，由于高度變化很慢，在變化過程中的任一時刻，仍可認為衛(wèi)星滿足勻速圓周運動規(guī)律.下述關于衛(wèi)星運動的一些物理量變化情況，正確的是（ ）A. 線速度減小 B. 周期變大 C. 半徑增大 D. 向心加速度增大【答案】D【解析】試題分析：因為受到高空稀薄空氣的阻力作用，衛(wèi)星的總機械能減小，高度逐漸降

8、低即衛(wèi)星圓周運動的軌道半徑r減小，人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動萬有引力提供圓周運動向心力有：；根據(jù)以上的公式得：，受到高空稀薄空氣的阻力作用，衛(wèi)星高度逐漸降低即衛(wèi)星圓周運動的軌道半徑r減小，線速度增大，故A C錯誤；根據(jù)以上的公式得：，半徑r減小，周期減小，故B錯誤；根據(jù)以上的公式得：，半徑r減小，向心加速度增大，故D正確；故選D11.“伽利略”木星探測器，從1989年10月進入太空起，歷經(jīng)6年，行程37億千米，終于到達木星周圍此后在t秒內(nèi)繞木星運行N圈后，對木星及其衛(wèi)星進行考察，最后墜入木星大氣層燒毀設這N圈都是繞木星在同一個圓周上運行，其運行速率為v，探測器上的照相機正對木星拍攝整個木星時

9、的視角為(如圖所示)，設木星為一球體求：(1)木星探測器在上述圓形軌道上運行時的軌道半徑；(2)木星的第一宇宙速度解析(1)設木星探測器在題述圓形軌道運行時，軌道半徑為r，由v可得：r由題意，T聯(lián)立解得r(2)探測器在圓形軌道上運行時，萬有引力提供向心力，Gm.設木星的第一宇宙速度為v0，有Gm聯(lián)立解得：v0 v由題意可知Rrsin ，解得：v0.答案(1)(2)12宇航員到了某星球后做了如下實驗：如圖所示，在光滑的圓錐頂用長為L的細線懸掛一質(zhì)量為m的小球，圓錐頂角2.當圓錐和球一起以周期T勻速轉(zhuǎn)動時，球恰好對錐面無壓力已知星球的半徑為R，萬有引力常量為G.求：(1)線的拉力的大??；(2)該星

10、球表面的重力加速度的大?。?3)該星球的第一宇宙速度的大?。?4)該星球的密度答案(1)mL(2)Lcos (3)(4)解析(1)小球做圓周運動：向心力FTsin mr半徑rLsin 解得線的拉力FTmL(2)FTcos mg星解得該星球表面的重力加速度g星Lcos (3)星球的第一宇宙速度即為該星球的近“地”衛(wèi)星的環(huán)繞速度v，設近“地”衛(wèi)星的質(zhì)量為m，根據(jù)向心力公式有：mg星m聯(lián)立解得v(4)設星球的質(zhì)量為M，則mg星M·R3聯(lián)立解得星球的密度13有一探測衛(wèi)星在地球赤道正上方繞地球做勻速圓周運動，已知地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，萬有引力常量為G，探測衛(wèi)星繞地球運動的周期為T.求：(

11、1)探測衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時的軌道半徑；(2)探測衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時的速度大小；(3)在距地球表面高度恰好等于地球半徑時，探測衛(wèi)星上的觀測儀器某一時刻能觀測到的地球表面赤道的最大弧長(此探測器觀測不受日照影響，不考慮大氣對光的折射)答案(1) (2) (3)解析(1)設衛(wèi)星質(zhì)量為m，衛(wèi)星繞地球運動的軌道半徑為r，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律得：Gm，解得r (2)設探測衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時的速度大小為v，v (3)設探測衛(wèi)星在地球赤道上方A點處，距離地球中心為2R，探測衛(wèi)星上的觀測儀器最遠能觀測到地球赤道上的B點和C點，能觀測到赤道上的最大弧長是lBC，如圖所示，cos

12、，則：60°觀測到的地球表面赤道的最大弧長lBC14.偵察衛(wèi)星在通過地球兩極上空的圓軌道上運動，它的運動軌道距地面高度為h,要使衛(wèi)星在一天的時間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件下的情況全都拍攝下來，衛(wèi)星在通過赤道上空時，衛(wèi)星上的攝像機至少應拍攝地面上赤道圓周的弧長是多少?設地球的半徑為R，地面處的重力加速度為g,地球自傳的周期為T.偵察衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的周期設為T1，則 地面處的重力加速度為g，則 =m0g由上述兩式得到衛(wèi)星的周期T1=其中r=h+R地球自轉(zhuǎn)的周期為T，在衛(wèi)星繞行一周時，地球自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過的角度為=2攝像機應拍攝赤道圓周的弧長為s=Rs=15. 已知物體從星球上的逃逸速

13、度（第二宇宙速度）是第一宇宙速度的倍，如地球上的逃逸速度（第二宇宙速度）v2=，其中G、ME、RE分別是引力常量、地球的質(zhì)量和半徑.已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2,c=3.0×108 m/s.求下列問題：(1)逃逸速度大于真空中光速的天體叫做黑洞，設某黑洞的質(zhì)量等于太陽的質(zhì)量M=2.0×1030 kg，求它的可能最大半徑.（2）在目前天文觀測范圍內(nèi)，物質(zhì)的平均密度為10-27 kg/m3,如果認為我們的宇宙是這樣一個均勻大球體，其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c,因此任何物體都不能脫離宇宙，問宇宙的半徑至少多大？（計算結(jié)果保留一

14、位有效數(shù)字）15.（1）由題目所提供的信息可知，任何天體均存在其所對應的逃逸速度v2=,其中M、R為天體的質(zhì)量和半徑.對于黑洞模型來說，其逃逸速度大于真空中的光速，即v2c,所以Rm=3×103 m即質(zhì)量為2.0×1030 kg的黑洞的最大半徑為3×103 m.（2）把宇宙視為一普通天體，則其質(zhì)量為M=·V=·R3其中R為宇宙的半徑，為宇宙的密度，則宇宙所對應的逃逸速度為v2=由于宇宙密度使得其逃逸速度大于光速c，即v2c則由以上三式可得R=4×1026 m.即宇宙的半徑至少為4×1026 m.16. 雙星系統(tǒng)中兩個星球A、B的質(zhì)量都是m，A、B相距L，它們正圍繞兩者連線上某一點做勻速圓周運動。實際觀測該系統(tǒng)的周期T要小于按照力