高中物理人教版第六章萬有引力與航天 省賽獲獎

一、填空題1．在繞地球做勻速圓周運動的航天飛機的外表面上，有一隔熱陶瓷片自動脫落，則陶瓷片的運動情況是（）A.平拋運動B.自由落體運動C.仍按原軌道做勻速圓周運動D.做速圓周運動，逐漸落后于航天飛機2．以下說法錯誤的是：A．法拉第研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，總結(jié)出電磁感應(yīng)定律B．開普勒認(rèn)為對任意一個行星來說，他與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積C．伽利略通過“理想斜面實驗”，科學(xué)地推理出“力不是維持物體運動的原因”D．卡文迪許利用卡文迪許扭秤實驗裝置首次測出了靜電力常量3．我國發(fā)射的“神舟”六號載人飛船，與“神舟”五號載人飛船相比，它在更高的軌道上繞地球做勻速圓周運動，如圖所示，下列說法中正確的是（）A．“神舟”六號的速度較小B．“神舟”六號的速度與“神舟”五號的相同C．“神舟”六號的周期與“神舟”五號的相同D．“神舟”六號的周期更短4．假設(shè)地球可視為質(zhì)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g0，在赤道的大小為g，地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G.地球的密度為()A.B.C.D.5．如圖所示，有人設(shè)想要“打穿地球”從中國建立一條通過地心的光滑隧道直達(dá)巴西。如只考慮物體間的萬有引力，則從隧道口拋下一物體，物體的加速度A.一直增大B.一直減小C.先增大后減小D.先減小后增大6．三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C處于不同的軌道上做勻速圓周運動，如圖所示，下列說法正確的是（）A．三顆衛(wèi)星的線速度大小vA＜vB＜vCB．三顆衛(wèi)星所受的地球引力的大小一定是FA＞FB＞FCC．三顆衛(wèi)星的向心加速度大小aA＞aB＞aCD．三顆衛(wèi)星的運動周期TA＞TB＞TC7．關(guān)于環(huán)繞地球運動的衛(wèi)星，下列說法正確的是A．分別沿圓軌道和橢圓軌道運行的兩顆衛(wèi)星．可能具有相同的周期B．沿橢圓軌道運行的一顆衛(wèi)星，在軌道不同位置可能具有相同的速度C．在赤道上空運行的兩顆地球同步衛(wèi)星，它們的軌道半徑有可能不同D．沿不同軌道經(jīng)過北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面一定會重合8．已知地球和冥王星的半徑分別為、，繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑分別為、，公轉(zhuǎn)線速度分別為、，表面重力加速度分別為、，平均密度分別為、，地球第一宇宙速度為，飛船貼近冥王星表面飛行的環(huán)繞線速度為，則下列關(guān)系正確的是A．B.C.D.9．近年來，人類發(fā)射的多枚火星探測器已經(jīng)相繼在火星上著陸，正在進(jìn)行著激動人心的科學(xué)探究，為我們將來登上火星、開發(fā)和利用火星資源奠定了堅實的基礎(chǔ)．如果火星探測器環(huán)繞火星做“近地”勻速圓周運動，并測得該運動的周期為T，則火星的平均密度ρ的表達(dá)式為(k為某個常數(shù))()A．ρ＝kTB．ρ＝C．ρ＝kT2D．ρ＝10．為了估算太陽的質(zhì)量，需要知道繞太陽做勻速圓周運動的行星的（）A．運轉(zhuǎn)周期和軌道半徑B．質(zhì)量和運轉(zhuǎn)周期C．線速度和質(zhì)量D．環(huán)繞速度和質(zhì)量二、填空題11．第一宇宙速度V1=，第二宇宙速度V2=，第三宇宙速度V3=。12．已知地球的質(zhì)量為M，萬有引力恒量為G，地球半徑為R，用以上各量表示，在地球表面附近運行的人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度v=___13．火星的半徑是地球半徑的一半，其質(zhì)量是地球質(zhì)量的1/9，一宇航員的質(zhì)量是72kg，則他在火星上所受的重力為______N。（地球表面的重力加速度取10m/s2）14．已知地球的質(zhì)量為M，萬有引力恒量為G，地球半徑為R。用以上各量表示在地球表面附近運行的人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度v＝。三、計算題15．假設(shè)在火星上，實驗小球做自由落體運動，在2s內(nèi)下落的位移為16m；求：（1）火星表面上的重力加速度為大；（2）在開始自由下落第3s內(nèi)的位移為大16．地球圍繞太陽的運動可以視為勻速圓周運動，若地球距太陽的距離為r，地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期為T，若已知萬有引力常量為G，那么太陽的質(zhì)量是多少？17．地球中心和月球中心距離為地球半徑的60倍，一登月密封艙在離月球表面112km的空中沿圓形軌道繞月球飛行，周期為T1=min，月球半徑1740km，則地球受月球的吸引力是多少?（地面上的重力加速度為g=10m/s2，R地=6400km）（其中T2為月球公轉(zhuǎn)周期，約為30天）18．(10分)已知火星表面附近的重力加速度為g，火星半徑為R，火星自轉(zhuǎn)周期為T。萬有引力常量為G．求：（1）火星上衛(wèi)星的第一宇宙速度；（2）火星的同步衛(wèi)星距行星表面的高度h。參考答案1.【答案】C【解析】陶瓷片自動脫落后，萬有引力完全提供向心力，仍按原軌道做勻速圓周運動，C對；2.【答案】D【解析】試題分析：卡文迪許利用卡文迪許扭秤實驗裝置首次測出了萬有引力常量，D錯誤；A、B、C正確?？键c：本題考查物理學(xué)史3.【答案】A【解析】試題分析：根據(jù)可知，，則“神舟”六號的速度較小，選項A正確，B錯誤；根據(jù)可知，可知“神舟”六號的周期更長，選項CD錯誤。故選A.考點：萬有引力定律的應(yīng)用.4.【答案】D【解析】試題分析：在地球兩極重力等于萬有引力，即有mg0＝GπρmGR，在赤道上重力等于萬有引力與向心力的差值，即mg＋mR＝G＝πρmGR，聯(lián)立解得：ρ＝，選項B項正確．考點：天體質(zhì)量和密度的計算【名師點睛】(1)利用圓周運動模型，只能估算中心天體質(zhì)量，而不能估算環(huán)繞天體質(zhì)量．(2)區(qū)別天體半徑R和衛(wèi)星軌道半徑r：只有在天體表面附近的衛(wèi)星才有r≈R；計算天體密度時，V＝πR3中的R只能是中心天體的半徑．5.【答案】D【解析】試題分析：在地球球心處，由于對稱性，各部位對其的萬有引力大小相等，相互抵消，所以中心加速度為零，在地表入口處，加速度近似為重力加速度，因此，加速度先變小后增加，D對考點：萬有引力點評：本題考查了萬有引力的理解，通過假設(shè)法判斷兩個特殊值，從而判斷出答案。6.【答案】C【解析】試題分析：三顆人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動的的向心力均由地球?qū)λ鼈兊娜f有引力提供，有：＝＝＝man，解得：v＝，T＝，an＝，由圖中關(guān)系可知rA＜rB＜rC，所以有：vA＞vB＞vC，aA＞aB＞aC，TA＜TB＜TC，故選項A、D錯誤；選項C正確；又由于衛(wèi)星自身的質(zhì)量不知，因此無法確定三顆衛(wèi)星所受的地球引力大小的關(guān)系，故選項B錯誤。考點：本題主要考查了萬有引力定律、牛頓第二定律的應(yīng)用問題。7.【答案】A【解析】試題分析：根據(jù)開普勒行星運動定律可知，分別沿圓軌道和橢圓軌道運行的兩顆衛(wèi)星，如果圓周軌道的半徑等于橢圓軌道的半長軸，則兩衛(wèi)星的周期相同，選項A正確；沿橢圓軌道運行的一顆衛(wèi)星，在軌道上與長軸對稱的位置具有相同大小的速度，但是速度的方向不同，故選項B錯誤；所有的同步衛(wèi)星都具有相同的周期和運轉(zhuǎn)半徑，故在赤道上空運行的兩顆地球同步衛(wèi)星，它們的軌道半徑一定相同，選項C錯誤；沿不同軌道經(jīng)過北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面一定過地球的球心，但是不一定會重合，選項D錯誤；故選A.考點：人造衛(wèi)星【名師點睛】此題是對開普勒行星運動定律以及人造衛(wèi)星問題的考查；首先應(yīng)熟練掌握開普勒行星運動定律的內(nèi)容；對地球的衛(wèi)星來說，所有衛(wèi)星的軌道平面一定要過地球的球心位置；所有的同步衛(wèi)星都有固定的周期、速率、高度以及軌道平面.8.【答案】AD【解析】地球和冥王星針對同一中心天體太陽，根據(jù)萬有引力提供向心力可知，可得，故可得，A對。第一宇宙速度，所以，B錯。因為地球跟冥王星質(zhì)量不同故，C錯星球表面重力加速度為可得，D對9.【答案】D【解析】火星探測器環(huán)繞火星做“近地”勻速圓周運動時，＝mR，又M＝πR3·ρ，可得：ρ＝＝，故只有D正確．10.【答案】A【解析】試題分析：研究另一星球繞太陽做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力得：，m為星球的質(zhì)量，M為天體的質(zhì)量．解得：，故A正確．B錯誤；根據(jù)公式可得,CD錯誤；故選A考點：萬有引力定律及其應(yīng)用．點評：解決本題的關(guān)鍵掌握萬有引力提供向心力去求解中心體的質(zhì)量．知道環(huán)繞天體的質(zhì)量在計算時會消去．11.【答案】km/s，11.2km/s16.7km/s【解析】略12.【答案】【解析】試題分析：第一宇宙速度是指繞地球表面做圓周運動的衛(wèi)星的速度，因為衛(wèi)星做圓周運動的向心力等于萬有引力，則，解得.考點：萬有引力定律；第一宇宙速度.13.【答案】320N【解析】：根據(jù)公式，有：，則。14.【答案】【解析】試題分析：地球表面附近運行的人造地球衛(wèi)星,的運轉(zhuǎn)半徑等于地球的半徑，作圓周運動的向心力等于萬有引力，則根據(jù)萬有引力定律及牛頓定律可知，解得第一宇宙速度v＝。考點：萬有引力定律的應(yīng)用。15.【答案】H=1/2gt2g=8m/s2H=1/2gt2-16=20m【解析】：（1）自由落體運動的物體在開始內(nèi)下落S1=．由S1=gt12代入數(shù)據(jù)解得g=m/s2（2）根據(jù)勻變速直線運動公式得：=20m16.【答案】【解析】設(shè)地球質(zhì)量為m，太陽質(zhì)量為M，根據(jù)萬有引力定律：-----------------------------------------------2分萬有引力充當(dāng)向心力，則------------------------3分解得：-------------------------------------------3分17.【答案】F=2×1020N【解析】登月艙圍繞月球做圓周運動時，應(yīng)有，（4分）所以ks5u（2分）地球?qū)υ虑虻囊Φ扔谠虑驅(qū)Φ厍虻囊Φ拇笮?，設(shè)為F，則（4分）那么，ks5u（2分）代入數(shù)值運算得F=2×1020N18.【答案】（1）（2）【解析】（1）設(shè)質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞火星表面飛行速度為v，萬有引力提供向心力①………2分又由于②……2分得……1分（2）其同步衛(wèi)星的周期等于其自轉(zhuǎn)周期T………………1分則對其同步衛(wèi)星有：③……………3分