物理魯科版必修第二冊第1節(jié) 天地力的綜合：萬有引力定律作業(yè)

【優(yōu)質(zhì)】第1節(jié)天地力的綜合：萬有引力定律作業(yè)練習(xí)一．單項選擇1．中國空間站天和核心艙的運行圓軌道距離地面的高度約，其運行的周期為．角速度為．線速度為．加速度為，則（）A． B． C． D．2．太陽現(xiàn)在正處在恒星演化的中期，叫主序星階段。太陽均勻地向四周輻射能量，質(zhì)量在緩慢減小。不考慮其他影響，則經(jīng)過足夠長的時間后，圍繞太陽做圓周運動的小行星（）A．半徑變大 B．速率變大C．角速度的值變大 D．加速度的值變大3．2021年的4月29日，中國空間站“天和”核心艙在文昌航天發(fā)射場順利升空，并且成功實現(xiàn)入軌。6月17日“神舟十二號”發(fā)射升空，我國三名航天員進入屬于我們自己的空間站。已知國際空間站的軌道的近地點到地面的高度為320km，遠地點到地面的高度為347km；中國空間站位于距地面約400km的近圓軌道。下列說法正確的是（）A．國際空間站從近地點向遠地點運動的過程中速度逐漸增大B．地球?qū)H空間站內(nèi)航天員的引力一定大于對中國空間站內(nèi)航天員的引力C．國際空間站在近地點運行的速度大于中國空間站運行的速度D．空間站內(nèi)航天員處于失重狀態(tài)，地球?qū)臻g站內(nèi)的航天員沒有引力作用4．北京時間2021年6月17日9時22分，長征二號F遙十二運載火箭將搭載聶海勝．劉伯明．湯洪波3名航天員的神舟十二號飛船順利送入太空，3名航天員成為中國空間站“天和”核心艙的首批“入住人員”，并在軌駐留3個月。已知“天和”核心艙組合體軌道遠地點高度約394.9km，近地點高度約384km，地球半徑6400km，地球同步衛(wèi)星的離地高度約36000km，周期24h。則“天和”核心艙環(huán)繞地球一周的時間約為（）A．1.5h B．6h C．0.5h D．8h5．2021年8月20日中國空間站中宇航員第二次出艙作業(yè)的情況如圖所示，下列關(guān)于宇航員的說法正確的是（）A．宇航員此時處于平衡狀態(tài) B．宇航員所受重力為零而完全失重C．宇航員的運行速度大于第一宇宙速度 D．宇航員的向心加速度小于地球表面重力加速度6．在某星球表面以初速度v0豎直上拋一個物體，若物體只受該星球引力作用，引力常量為G，忽略其他力的影響，物體上升的最大高度為h，已知該星球的直徑為d，下列說法正確的是（）A．該星球的質(zhì)量為B．該星球的質(zhì)量為C．在該星球表面發(fā)射衛(wèi)星時最小的發(fā)射速度為D．在該星球表面發(fā)射衛(wèi)星時最小的發(fā)射速度為7．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導(dǎo)航．定位等功能?！氨倍贰毕到y(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星1和2均繞地心O做勻速圓周運動，軌道半徑均為r，某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A．B兩位置，如圖所示。若衛(wèi)星均順時針運行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R，不計衛(wèi)星間的相互作用力。以下判斷正確的是（）

A．兩顆衛(wèi)星所受的向心力大小一定相等B．要使衛(wèi)星1追上衛(wèi)星2，應(yīng)使衛(wèi)星1加速C．衛(wèi)星1由位置A運動到位置B所需的時間可能為D．兩顆衛(wèi)星所在高度處的重力加速度為8．2021年9月20日北京時間15時10分，搭載天舟三號貨運飛船的長征七號遙四運載火箭在我國文昌航天發(fā)射場點火發(fā)射。當(dāng)天22時08分，天舟三號成功對接于空間站天和核心艙后向端口。我國自主研發(fā)的空間站“天和”核心艙繞地球的運行可視為勻速圓周運動，已知引力常量，由下列物理量能計算出地球質(zhì)量的是（）A．核心艙的質(zhì)量和繞地半徑B．核心艙的質(zhì)量和繞地周期C．核心艙的繞地角速度和繞地周期D．核心艙的繞地線速度和繞地半徑9．2019年4月10日，包括中國在內(nèi)，全球多地天文學(xué)家同步公布人類史上首張黑洞照片，照片中是室女座巨橢圓星系的黑洞照片，這是黑洞存在最直接的視覺證據(jù)。黑洞的發(fā)現(xiàn)是由全球200多位科學(xué)家，歷時十年．從全球四大洲8個觀測點共同合作完成的成果，這也表明當(dāng)今世界合作才會共贏，單邊主義只會越走越窄。黑洞是一個非常致密的天體，會形成強大的引力場，連光也無法逃脫。某黑洞中心天體的質(zhì)量是太陽的50億倍，太陽質(zhì)量為，光在真空中的傳播速度，引力常量，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，請估算該黑洞最大半徑的數(shù)量級為（）A． B． C． D．10．2021年6月17日，“神州十二號”載人飛船與中國太空站“天和核心艙”完成自主對接。對接前“神州十二號”在較低軌道運行，“天和核心艙”在較高軌道運行，它們都繞地球近似做勻速圓周運動，運行軌道如圖所示。則（）A．“神州十二號”運行的周期比“天和核心艙”更小B．“神州十二號”運行時的線速度比“天和核心艙”更小C．“神州十二號”運行時的向心力比“天和核心艙”更大D．“神州十二號”和“天和核心艙”都處于超重狀態(tài)11．已知月球中心到地球中心的距離是地球半徑的60倍。則下列說法正確的是（）A．月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度大小等于地面附近重力加速度大小的B．月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度大小等于地面附近重力加速度大小的C．地面附近重力加速度大小等于月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度大小的D．地面附近重力加速度大小等于月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度大小的12．已知地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度大小為，向心加速度大小為，近地衛(wèi)星速度大小為，向心加速度大小為，地球同步衛(wèi)星線速度大小為，向心加速度大小為，設(shè)近地衛(wèi)星距地面高度不計，同步衛(wèi)星距地面高度約為地球半徑的6倍，則以下結(jié)論正確的是（）A． B． C． D．13．如圖所示為某衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運動的示意圖，已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，衛(wèi)星遠地點距地心的距離為3R。則（）A．衛(wèi)星在遠地點的速度小于B．衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時速度最大C．衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時的加速度大小為D．衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時加速后不能再次經(jīng)過遠地點14．2020年6月23日9時43分，“北斗三號”最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射第55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，至此，北斗全球定位系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星部署圓滿收官，該衛(wèi)星為地球靜止軌道衛(wèi)星，距離地面的距離約為3.6萬千米。已知火星質(zhì)量約為地球的，半徑約為地球的，火星自轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期大致相等，若要發(fā)射一顆火星靜止軌道衛(wèi)星，則火星靜止軌道衛(wèi)星距離火星表面高度約為（地球半徑為6400千米）（）A．0.4萬千米 B．1.2萬千米 C．1.8萬千米 D．2.1萬千米15．2021年7月4日早上，“神舟十二號”航天員劉伯明和湯洪波先后出艙，成為我國第二和第三個在太空中行走的航天員，這也是我國繼“神舟七號’后，第二次進行太空行走任務(wù)。若地球視為質(zhì)量分布均勻的球體，關(guān)于固定在艙外某位置正在作業(yè)的宇航員，下列說法正確的是（）A．宇航員的加速度方向總是指向地心B．宇航員處于平衡狀態(tài)C．宇航員相對于地球表面是靜止的D．宇航員不受地球引力

參考答案與試題解析1．【答案】B【解析】A．地球同步衛(wèi)星的高度約為地球半徑的6倍，周期為24h，天和核心艙的高度遠小于同步衛(wèi)星的高度，由得可知故A錯誤；B．由得故B正確；C．由得知r越大，v越小，當(dāng)時，天和核心艙的運行圓軌道距離地面的高度約，所以其運行速度故C錯誤；D．由得在地球表面加速度為，天和核心艙的運行圓軌道距離地面的高度約，所以故D錯誤。故選B。2．【答案】A【解析】根據(jù)萬有引力太陽質(zhì)量減小后，萬有引力不足以提供小行星運動的向心力，則小行星做離心運動，半徑變大，經(jīng)過足夠長的時間穩(wěn)定后，根據(jù)因為半徑變大，則速度變小，角速度變小，加速度變小。故選A。3．【答案】C【解析】A．由開普勒第二定律知國際空間站從近地點向遠地點運動的過程中速度逐漸減小，故A錯誤；B．由于國際空間站內(nèi)的宇航員的質(zhì)量與中國空間站內(nèi)航天員的質(zhì)量大小未知，所以無法比較地球?qū)H空間站內(nèi)航天員的引力與中國空間站內(nèi)航天員的引力大小，故B錯誤；C．由得可知國際空間站在近地點所在的圓軌道的速度大于中國空間站的速度，由圓軌道變到橢圓軌道需要點火加速，所以國際空間站在近地點的速度大于國際空間站在近地點所在的圓軌道的速度，故國際空間站在近地點運行的速度大于中國空間站運行的速度，故C正確；D．完全失重是指物體受到的重力完全產(chǎn)生了物體運動的加速度，在圓周運動中，完全失重的時候，物體的重力全部作為了物體運動所需要的向心力，產(chǎn)生了向心力加速度，失重時物體的重力并沒有發(fā)生變化，故D錯誤。故選C。4．【答案】A【解析】由題意可知“天和”核心艙軌道半長軸為根據(jù)開普勒第三定律有解得約為，故A正確，BCD錯誤。故選A。5．【答案】D【解析】A．宇航員隨著空間站繞地球做圓周運動，具有向心加速度，不平衡，故A錯誤；B．宇航員此時受到的重力不為零，重力提供宇航員做圓周運動的向心力，所以宇航員處于完全失重狀態(tài)，故B錯誤；C．第一宇宙速度大小等于近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度大小，根據(jù)因為宇航員的運行軌道半徑大于地球半徑，所以宇航員運行速度小于第一宇宙速度，故C錯誤；D．根據(jù)可得，地球表面重力加速度為R為地球半徑，因為宇航員的運行軌道半徑大于地球半徑，所以向心加速度小于地球表面重力加速度，故D正確。故選D。6．【答案】A【解析】物體做豎直上拋運動，根據(jù)運動學(xué)公式可得星球表面的重力加速度為設(shè)星球的質(zhì)量為M，物體的質(zhì)量為m，在星球表面上有解得由聯(lián)立可得在該星球表面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度為故A正確，BCD錯誤。故選A。7．【答案】C【解析】A．兩衛(wèi)星均由萬有引力提供向心力軌道半徑r相同，但衛(wèi)星的質(zhì)量m不一定相同，則向心力大小不一定相同；A錯誤；B．若衛(wèi)星加速，將做離心運動，運動半徑變大且運動更慢，所以衛(wèi)星1不可能追上衛(wèi)星2；故B錯誤；C．根據(jù)可得，兩衛(wèi)星的周期而A點到B點的圓周運動具有周期性，時間可為(n=0,1,2,3...)而當(dāng)n=0時故C正確；D．由和黃金代換式聯(lián)立可得兩顆衛(wèi)星所在高度處的重力加速度為故D錯誤。故選C。8．【答案】D【解析】根據(jù)解得，，，所以已知核心艙的繞地線速度和繞地半徑時，能計算出地球質(zhì)量，或者是周期與半徑，角速度與半徑，向心加速度與半徑，任何一組都能計算出地球質(zhì)量，則D正確；ABC錯誤；故選D。9．【答案】D【解析】設(shè)“黑洞”的可能半徑為R，質(zhì)量為M，根據(jù)逃逸速度（第二宇宙速度）的定義，結(jié)合第一宇宙速度可知，須滿足即有所以“黑洞”的可能最大半徑故D正確，ABC錯誤。故選D。10．【答案】A【解析】由圖可知，“神州十二號”的軌道半徑小于“天和核心艙”的軌道半徑：A．根據(jù)得可得“神州十二號”運行的周期比“天和核心艙”更小，故A正確；B．根據(jù)得可得“神州十二號”運行時的線速度比“天和核心艙”更大，故B錯誤；C．由于“神州十二號”的質(zhì)量和“天和核心艙”的質(zhì)量大小無法比較，所以無法比較“神州十二號”運行時的向心力與“天和核心艙”的向心力大小，故C錯誤；D．對于兩者都圍繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，則“神州十二號”和“天和核心艙”都處于完全失重狀態(tài)，故D錯誤。故選A。11．【答案】A【解析】根據(jù)可得月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度地面附近重力加速度大小則選項A正確，BCD錯誤；故選A。12．【答案】C【解析】A．根據(jù)萬有引力提供向心力有解得，衛(wèi)星的線速度近地衛(wèi)星距地面高度不計，同步衛(wèi)星距地面高度約為地球半徑的6倍，則近地衛(wèi)星的半徑為，同步衛(wèi)星的半徑為則所以A錯誤；B．由于同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，根據(jù)則有所以B錯誤；C．由于同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，根據(jù)則有根據(jù)萬有引力提供向心力得得兩衛(wèi)星的軌道半徑之比為1:7，可得聯(lián)立可得所以C正確，D錯誤。故選C。13．【答案】A【解析】A．若衛(wèi)星在遠地點做勻速圓周運動，則有解得結(jié)合黃金代換式解得因為衛(wèi)星在遠地點做圓周運動時，若要變軌到此橢圓軌道，需要減速做近心運動，故衛(wèi)星在遠地點的速度小于，故A正確；B．根據(jù)開普勒第二定律可知，衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時速度最小，故B錯誤；C．根據(jù)解得故C錯誤；D．衛(wèi)星經(jīng)過遠地點時加速后可以做過遠地點的勻速圓周運動，故D錯誤。故選A。14．【答案】C【解析】設(shè)某一星球的質(zhì)量為M，半徑為r，星球的靜止軌道衛(wèi)星的質(zhì)量為m，靜止軌道衛(wèi)星離星