高中物理人教版第六章萬有引力與航天宇宙航行 第5節(jié)同步練習檢測

第5節(jié)宇宙航行（滿分100分，45分鐘完成）班級_______姓名_______目的要求：1．能用萬有引力定律和圓周運動的知識，計算天體的質量、密度和星球表面的重力加速度；2．理解描述人造衛(wèi)星的各物理物理量的特點及與軌道的對應關系。第Ⅰ卷(選擇題共48分)一、選擇題：本大題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個選項中，至少有一個選項正確，選對的得6分，對而不全得3分。選錯或不選的得0分。1．關于萬有引力定律應用于天文學研究的歷史事實，下列說法正確的是 （） A．天王星、海王星和冥王星，都是運用萬有引力定律，經過大量計算后發(fā)現(xiàn)的 B．18世紀時人們發(fā)現(xiàn)太陽的第七顆行星的運動軌道總是同根據(jù)萬有引力定律計算出來的結果有比較大的偏差，于是人們推測出在這顆行星的軌道外還有一顆行星 C．太陽的第八顆行星是牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的時候，經過大量計算而發(fā)現(xiàn)的 D．太陽的第九顆行星是英國劍橋大學的學生亞當斯和勒維列合作研究，利用萬有引力定律共同發(fā)現(xiàn)的2.已知月球中心到地球中心的距離大約是地球半徑的60倍，則月球繞地球運行的向心加速度與地球表面的重力加速度之比為 （） A．1∶60 B．1∶ C．1∶3600 D．60∶13．地球半徑為R，地面附近的重力加速度為g，物體在離地面高度為h處的重力加速度的表達式是 （） A． B． C． D．4．離地面有一定高度的人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其實際繞行速率是 （） A．一定大于×103 B．一定小于×103 C．一定等于×103 D．×103m/s＜v＜×5．人造地球衛(wèi)星由于受大氣阻力，其軌道半徑逐漸減小，其相應的線速度和周期的變化情況是 （） A．速度減小，周期增大 B．速度減小，周期減小 C．速度增大，周期減小 D．速度增大，周期增大6．關于第一宇宙速度，下列說法中不正確的是 （） A．它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 B．實際衛(wèi)星做勻速圓周運動的速度大于第一宇宙速度 C．它是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度 D．它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運行速度7． 同步地球衛(wèi)星相對地面靜止不動，猶如懸在高空中，下列說法錯誤的是 （） A．同步衛(wèi)星處于平衡狀態(tài) B．同步衛(wèi)星的速率是唯一的 C．各國的同步衛(wèi)星都在同一圓周上運行 D．同步衛(wèi)星加速度大小是唯一的8．設月球繞地球運動的周期為27天，則地球的同步衛(wèi)星到地球中心的距離r與月球中心到地球中心的距離R之比為 A． B． C． D．第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）二、填空、實驗題：本大題共5小題，每小題5分，共25分。把正確答案填寫在題中橫線上或按要求作答。9．已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，萬有引力恒量為G，用以上各量表示地球質量M＝________。10．如果把地球繞太陽公轉看做是勻速圓周運動，軌道平均半徑約為×108km，已知萬有引力常量G＝×10－11N·m2/kg2，則可估算出太陽的質量大約是___________kg（結果取一位有效數(shù)字）11．宇宙飛船進入一個圍繞太陽運行的近乎圓形的軌道上運動，如果軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，那么宇宙飛船繞太陽運行的周期是___________。12．兩顆人造地球衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑之比為r1∶r2＝4∶1，則這兩顆衛(wèi)星的線速度大小之比為___________，角速度大小之比是___________，運動周期之比是___________，向心加速度之比是___________。13．一顆人造地球衛(wèi)星在離地面高度等于地球半徑的圓形軌道上運行，其運行速度是地球第一宇宙速度的________倍。三、計算題：本大題共2小題，計27分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。14．（12分）某球形行星“一晝夜”時間為T＝6h，在該行星上用彈簧秤稱同一物體的重量，發(fā)現(xiàn)在其“赤道上”的讀數(shù)比在其“南極”處小9％；若設想該行星自轉速度加快，在其“赤道”上的物體會自動“漂浮”起來，這時，該行星的自轉周期多大?15．（15分）“神舟五號”載人飛船在繞地球飛行的第5圈時進行變軌，由原來的橢圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓叨萮＝342km的圓形軌道。已知地球半徑R＝×103km，地面處的重力加速度g＝10m/s2。試導出飛船在上述圓軌道上運行的周期T的公式（用h、R、g參考答案一、選擇題：1．【答案】B【點撥】天王星是在1781年發(fā)現(xiàn)的，而卡文迪許測出萬有引力常量是在1798年，在此之前人們還不能用萬有引力定律作具有實際意義的計算，A錯誤，B正確；太陽的第八顆行星是在1846年發(fā)現(xiàn)的，而牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律是在1687年，C錯誤；太陽的第九顆行星是英國劍橋大學的亞當斯和法國的天文愛好者勒維列利用萬有引力定律計算出軌道位置，由德國的加勒首先發(fā)現(xiàn)的，D錯誤。2．【答案】C【點撥】地球表面物體所受的重力近似等于萬有引力，，月球繞地球運動的向心力來源于萬有引力，F(xiàn)＝m月a＝，解得：a∶g＝1∶3600，C正確。3．【答案】D【點撥】地球表面物體所受的重力近似等于萬有引力，，高度為h處的重力加速度設為，由，得，D正確。4．【答案】B【點撥】萬有引力提供衛(wèi)星作圓周運動的向心力，有，所以，，衛(wèi)星距離地面的高度都大于地球的半徑，所以環(huán)繞速度都小于第一宇宙速度×103m/s，B正確。5．【答案】C【點撥】衛(wèi)星的線速度，軌道半徑越小，線速度越大；衛(wèi)星的周期，軌道半徑越小，周期越小。C正確。6．【答案】B【點撥】第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度，它是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，是衛(wèi)星作近地圓形軌道運動時的最大運行速度。實際衛(wèi)星的運行速度都小于第一宇宙速度。本題答案為B。7．【答案】A【點撥】同步衛(wèi)星在繞地球做圓周運動，周期與地球自轉的周期相同。同步衛(wèi)星的軌道只能在赤道的正上方，且由于衛(wèi)星軌道的一一對應性，同步衛(wèi)星的高度、速率、周期、角速度等都是唯一的。同步衛(wèi)星做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，合力不為零。本題答案為A。8．【答案】B【點撥】由于月球和地球同步衛(wèi)星都繞地球運動，向心力來源于萬有引力，根據(jù)向心力公式有：G，可得＝常量。即：＝，，B正確。二、填空、實驗題：9．【答案】【點撥】地球表面物體重力等于地球對物體的萬有引力，即mg＝G，得M＝。10．【答案】2×1030kg【點撥】地球繞太陽公轉時所需的向心力由萬有引力提供，軌道半徑r＝×108km＝×1011m，公轉周期T＝365×24×3600s＝×107s，則G＝m()2r，其中m為地球質量，解得M＝＝2×1011．【答案】27年【點撥】宇宙飛船或地球繞太陽做勻速圓周運動的向心力是太陽對宇宙飛船或地球的萬有引力，則Gr，解得T＝2π，宇宙飛船與地球繞太陽運動的周期之比為＝27，所以宇宙飛船繞太陽運行的周期是27年。12．【答案】1∶2；1∶8；8∶1；1∶16【點撥】地球對衛(wèi)星的萬有引力提供衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的向心力。（1）由G得，線速度v＝，所以線速度之比為：；（2）由G＝mrω2得，ω＝，所以角速度之比為：；（3）由G＝mr()2得，，所以周期之比為：；（4）由G＝ma得，a＝，所以向心加速度之比為：。13．【答案】【點撥】由得，線速度v＝，所以有衛(wèi)星的線速度為v＝；而第一宇宙速度為近地軌道衛(wèi)星的線速度，得第一宇宙速度為v1＝，故衛(wèi)星的速度是第一宇宙速度的倍。三、計算題：14．【答案】【解析】設該星球的質量為M，半徑為R，物體的質量為m；因物體在赤道上的重量比在其南極處小9％，說明赤道處物體隨地球自轉所需的向心力是地球