高中物理人教版第六章萬有引力與航天 精品獲獎(jiǎng)

新人教版必修2《第2章萬有引力定律》單元測(cè)試卷（河北省保定一中）一、選擇題（每小題4分，共40分）．1．如圖所示，有一個(gè)質(zhì)量為M，半徑為R，密度均勻的大球體．從中挖去一個(gè)半徑為的小球體，并在空腔中心放置一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，則大球體的剩余部分對(duì)該質(zhì)點(diǎn)的萬有引力大小為（已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零）（）A．G B．G C．4G D．02．火星表面特征非常接近地球，適合人類居住，近期，我國(guó)宇航員王躍與俄羅斯宇航員一起進(jìn)行“模擬登火星”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，已知火星半徑是地球半徑的，質(zhì)量是地球質(zhì)量的，自轉(zhuǎn)周期與地球的基本相同，地球表面重力加速度為g，王躍在地面上能向上跳起的最大高度是h，在忽略自轉(zhuǎn)影響的條件下，下列分析不正確的是（）A．火星表面的重力加速度是B．火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的C．王躍在火星表面受的萬有引力是在地球表面受萬有引力的倍D．王躍以相同的初速度在火星上起跳時(shí)，可跳的最大高度是3．地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，角速度為ω，某衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r1，向心力加速度為a1，角速度為ω1．已知萬有引力常量為G，地球半徑為R．下列說法中正確的是（）A．向心力加速度之比=B．角速度之比=C．地球的第一宇宙速度等于D．地球的平均密度ρ=4．2023年7月23日美國(guó)航天局宣布，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)“另一個(gè)地球”﹣﹣太陽(yáng)系外行星開普勒452b．假設(shè)行星開普勒452b繞恒星公轉(zhuǎn)周期為385天，它的體積是地球的5倍，其表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的2倍，它與恒星的距離和地球與太陽(yáng)的距離很接近，則行星開普勒452b與地球的平均密度的比值及其中心恒星與太陽(yáng)的質(zhì)量的比值分別為（）A．和 B．和C．和 D．和5．如圖為哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的銀河系中被科學(xué)家稱為“羅盤座T星”系統(tǒng)的照片，該系統(tǒng)是由一顆白矮星和它的類日伴星組成的雙星系統(tǒng)，圖片下面的亮點(diǎn)為白矮星，上面的部分為類日伴星（中央的最亮的為類似太陽(yáng)的天體）．由于白矮星不停地吸收由類日伴星拋出的物質(zhì)致使其質(zhì)量不斷增加，科學(xué)家預(yù)計(jì)這顆白矮星在不到1000萬年的時(shí)間內(nèi)會(huì)完全“爆炸”，從而變成一顆超新星．現(xiàn)假設(shè)類日伴星所釋放的物質(zhì)被白矮星全部吸收，并且兩星間的距離在一段時(shí)間內(nèi)不變，兩星球的總質(zhì)量不變，不考慮其它星球?qū)υ摗傲_盤座T星”系統(tǒng)的作用，則下列說法正確的是（）A．兩星間的萬有引力不變 B．兩星的運(yùn)動(dòng)周期不變C．類日伴星的軌道半徑減小 D．白矮星的線速度增大6．對(duì)于環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星說，它們繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期會(huì)隨著軌道半徑的變化而變化，某同學(xué)根據(jù)測(cè)得的不同衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r與周期T關(guān)系作出如圖所示圖象，則可求得地球質(zhì)量為（已知引力常量為G）（）A． B． C． D．7．一飛船在探測(cè)某星球時(shí)，在星球表面附近飛行一周所用的時(shí)間為T，環(huán)繞速度為ν，則（）A．該星球的質(zhì)量為B．該星球的密度為C．該星球的半徑為D．該星球表面的重力加速度為8．我國(guó)未來將建立月球基地，并在繞月球軌道上建造空間站，如圖所示，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的航天飛機(jī)在月球引力作用下沿橢圓軌道向月球靠近，并將在橢圓軌道的近月點(diǎn)B處與空間站C對(duì)接，已知空間站繞月球圓軌道的半徑為r，周期為T，引力常量為G，月球的半徑為R，下列說法中正確的是（）A．月球的質(zhì)量為M=B．月球的第一宇宙速度為v=C．航天飛機(jī)從圖示A位置飛向B的過程中，加速度逐漸變大D．要使航天飛機(jī)和空間站對(duì)接成功，飛機(jī)在接近B點(diǎn)時(shí)必須減速9．2023年12月2日，牽動(dòng)億萬中國(guó)心的“嫦娥3號(hào)”探測(cè)器順利發(fā)射，“嫦娥3號(hào)”要求一次性進(jìn)入近地點(diǎn)210公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)約萬公里的地月轉(zhuǎn)移軌道，如圖所示，經(jīng)過一系列的軌道修正后，在p點(diǎn)實(shí)施一次近月制動(dòng)進(jìn)入環(huán)月圓形軌道I，經(jīng)過系列調(diào)控使之進(jìn)入準(zhǔn)備“落月”的橢圓軌道II，嫦娥3號(hào)在地月轉(zhuǎn)移軌道上被月球引力捕獲后逐漸向月球靠近，繞月運(yùn)行時(shí)只考慮月球引力作用，下列關(guān)于嫦娥3號(hào)的說法正確的是（）A．發(fā)射“嫦娥3號(hào)”的速度必須達(dá)到第二宇宙速度B．沿軌道I運(yùn)行至P點(diǎn)的速度大于沿軌道II運(yùn)行至P的速度C．沿軌道I運(yùn)行至P點(diǎn)的加速度等于沿軌道II運(yùn)行至P的加速度D．沿軌道I運(yùn)行的周期小于沿軌道II運(yùn)行的周期10．4月24日為首個(gè)“中國(guó)航天日”，中國(guó)航天事業(yè)取得了舉世矚目的成績(jī)．我國(guó)于16年1月啟動(dòng)了火星探測(cè)計(jì)劃，假設(shè)將來人類登上了火星，航天員考察完畢后，乘坐宇宙飛船離開火星時(shí)，經(jīng)歷了如圖所示的變軌過程，則有關(guān)這艘飛船的下列說法，正確的是（）A．飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的速度小于在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的速度B．飛船繞火星在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期跟飛船返回地面的過程中繞地球以與軌道Ⅰ同樣的軌道半徑運(yùn)動(dòng)的周期相同C．飛船在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度大于飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度D．飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度大于經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度二、填空題（每小題5分，共20分）11．v=s是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)必須具有的速度，叫做速度．v=s是物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的速度，叫做速度．v=s是使物體掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去的速度，叫做速度．12．有兩顆人造地球衛(wèi)星A和B，分別在不同的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩衛(wèi)星的軌道半徑分別為rA和rB，且rA＞rB，則兩衛(wèi)星的線速度關(guān)系為vAvB；兩衛(wèi)星的角速度關(guān)系為ωAωB、兩衛(wèi)星的周期關(guān)系為TATB．（填“＞”、“＜”或“=”）13．萬有引力定律告訴我們自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2乘積成，與它們之間距離r的二次方成，引力常量G=N?m2/kg2．14．兩顆球形行星A和B各有一顆衛(wèi)星a和b，衛(wèi)星的圓形軌道接近各自行星的表面，如果兩顆行星的質(zhì)量之比=p，半徑之比=q，則兩顆衛(wèi)星的周期之比等于．三、計(jì)算題（每小題10分，共40分）15．試將一天的時(shí)間記為T，地球半徑記為R，地球表面重力加速度為g．（結(jié)果可保留根式）（1）試求地球同步衛(wèi)星P的軌道半徑RP；（2）若已知一衛(wèi)星Q位于赤道上空且衛(wèi)星Q運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相反，赤道上一城市A的人平均每三天觀測(cè)到衛(wèi)星Q四次掠過他的上空，試求Q的軌道半徑RQ．16．已知萬有引力常量為G，地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，用以上各量表示在地球表面附近運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度v1及地球的密度ρ．17．總質(zhì)量為m的一顆返回式人造地球衛(wèi)星沿半徑為R的圓軌道繞地球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，接到地面指揮中心返回地面的指令，于是立即打開制動(dòng)火箭向原來運(yùn)動(dòng)方向噴出燃?xì)庖越档托l(wèi)星速度并轉(zhuǎn)到跟地球相切的橢圓軌道，如圖所示，要使衛(wèi)星對(duì)地速度將為原來的，衛(wèi)星在P處應(yīng)將質(zhì)量為△m的燃?xì)庖远啻蟮膶?duì)地速度向前噴出？（將連續(xù)噴氣等效為一次性噴氣，地球半徑為R0，地面重力加速度為g）18．1957年第一顆人造衛(wèi)星上天，開辟了人類宇航的新時(shí)代．四十多年來，人類不僅發(fā)射了人造地球衛(wèi)星，還向宇宙空間發(fā)射了多個(gè)空間探測(cè)器．空間探測(cè)器要飛向火星等其它行星，甚至飛出太陽(yáng)系，首先要克服地球?qū)λ囊Φ淖饔茫碚撗芯勘砻?，物體在地球附近都受到地球?qū)λ娜f有引力的作用，具有引力勢(shì)能，設(shè)物體在距地球無限遠(yuǎn)處的引力勢(shì)能為零，則引力勢(shì)能可以表示為E=﹣G=，其中G是萬有引力常量，M是地球的質(zhì)量，m是物體的質(zhì)量，r是物體距地心的距離．現(xiàn)有一個(gè)空間探測(cè)器隨空間站一起繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行周期為T，已知探測(cè)器的質(zhì)量為m，地球半徑為R，地面附近的重力加速度為g．要使這個(gè)空間探測(cè)器從空間站出發(fā)，脫離地球的引力作用，至少要對(duì)它作多少功？

新人教版必修2《第2章萬有引力定律》單元測(cè)試卷（河北省保定一中）參考答案與試題解析一、選擇題（每小題4分，共40分）．1．如圖所示，有一個(gè)質(zhì)量為M，半徑為R，密度均勻的大球體．從中挖去一個(gè)半徑為的小球體，并在空腔中心放置一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，則大球體的剩余部分對(duì)該質(zhì)點(diǎn)的萬有引力大小為（已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零）（）A．G B．G C．4G D．0【考點(diǎn)】萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】采用割補(bǔ)法，先將空腔填滿，根據(jù)萬有引力定律列式求解萬有引力，該引力是填入的球的引力與剩余部分引力的合力；注意均勻球殼對(duì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)的萬有引力的合力為零．【解答】解：采用割補(bǔ)法，先將空腔填滿；填入的球的球心與物體重合，填入球上各個(gè)部分對(duì)物體m的引力的矢量和為零；均勻球殼對(duì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)的萬有引力的合力為零，根據(jù)萬有引力定律，有：，解得：故選：B．2．火星表面特征非常接近地球，適合人類居住，近期，我國(guó)宇航員王躍與俄羅斯宇航員一起進(jìn)行“模擬登火星”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，已知火星半徑是地球半徑的，質(zhì)量是地球質(zhì)量的，自轉(zhuǎn)周期與地球的基本相同，地球表面重力加速度為g，王躍在地面上能向上跳起的最大高度是h，在忽略自轉(zhuǎn)影響的條件下，下列分析不正確的是（）A．火星表面的重力加速度是B．火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的C．王躍在火星表面受的萬有引力是在地球表面受萬有引力的倍D．王躍以相同的初速度在火星上起跳時(shí)，可跳的最大高度是【考點(diǎn)】萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】根據(jù)萬有引力定律公式求出王躍在火星上受的萬有引力是在地球上受萬有引力的倍數(shù)．根據(jù)萬有引力等于重力，得出重力加速度的關(guān)系，從而得出上升高度的關(guān)系．根據(jù)萬有引力提供向心力求出第一宇宙速度的關(guān)系．【解答】解：A、根據(jù)萬有引力定律得，F(xiàn)=G知王躍在火星表面受的萬有引力是在地球表面受萬有引力的倍．則火星表面重力加速度為g．故A正確．B、根據(jù)萬有引力提供向心力G=m，得v=，知火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍．故B正確；C、根據(jù)萬有引力等于重力得，G=mg，g=，知火星表面重力加速度時(shí)地球表面重力加速度的倍，故C錯(cuò)誤．D、因?yàn)榛鹦潜砻娴闹亓铀俣仁堑厍虮砻嬷亓铀俣鹊谋叮鶕?jù)h=，知火星上跳起的高度是地球上跳起高度的倍，為h．故D正確．本題選擇錯(cuò)誤的，故選：C3．地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，角速度為ω，某衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r1，向心力加速度為a1，角速度為ω1．已知萬有引力常量為G，地球半徑為R．下列說法中正確的是（）A．向心力加速度之比=B．角速度之比=C．地球的第一宇宙速度等于D．地球的平均密度ρ=【考點(diǎn)】第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度；人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系．【分析】根據(jù)月球繞地球的軌道半徑和向心加速度，結(jié)合萬有引力提供向心力求出地球的質(zhì)量，從而結(jié)合地球的體積求出地球的密度．根據(jù)萬有引力提供向心力求出地球的第一宇宙速度．【解答】解：A、赤道上物體靠萬有引力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)題目條件無法求出向心加速度之比，故A錯(cuò)誤．B、由A選項(xiàng)分析可知，因向心加速度之比無法，則角速度也無法確定，故B錯(cuò)誤．C、根據(jù)G=m得，地球的第一宇宙速度v==，故C錯(cuò)誤．D、根據(jù)G=ma1得，地球的質(zhì)量M=，那么其平均密度ρ=．故D正確．故選：D．4．2023年7月23日美國(guó)航天局宣布，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)“另一個(gè)地球”﹣﹣太陽(yáng)系外行星開普勒452b．假設(shè)行星開普勒452b繞恒星公轉(zhuǎn)周期為385天，它的體積是地球的5倍，其表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的2倍，它與恒星的距離和地球與太陽(yáng)的距離很接近，則行星開普勒452b與地球的平均密度的比值及其中心恒星與太陽(yáng)的質(zhì)量的比值分別為（）A．和 B．和C．和 D．和【考點(diǎn)】萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】在行星表面，萬有引力等于重力，據(jù)此列式，再根據(jù)密度、體積公式聯(lián)立方程求解，根據(jù)萬有引力提供向心力，結(jié)合公轉(zhuǎn)周期列式求出恒星質(zhì)量的表達(dá)式，進(jìn)而求出質(zhì)量之比即可．【解答】解：在行星表面，萬有引力等于重力，則有：，而，解得：ρ=，而行星開普勒452b的體積是地球的5倍，則半徑為地球半徑的倍，則有：，行星繞恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中，根據(jù)萬有引力提供向心力得：解得：M′=，軌道半徑相等，行星開普勒452b繞恒星公轉(zhuǎn)周期為385天，地球的公轉(zhuǎn)周期為365天，則，故A正確．故選：A5．如圖為哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的銀河系中被科學(xué)家稱為“羅盤座T星”系統(tǒng)的照片，該系統(tǒng)是由一顆白矮星和它的類日伴星組成的雙星系統(tǒng)，圖片下面的亮點(diǎn)為白矮星，上面的部分為類日伴星（中央的最亮的為類似太陽(yáng)的天體）．由于白矮星不停地吸收由類日伴星拋出的物質(zhì)致使其質(zhì)量不斷增加，科學(xué)家預(yù)計(jì)這顆白矮星在不到1000萬年的時(shí)間內(nèi)會(huì)完全“爆炸”，從而變成一顆超新星．現(xiàn)假設(shè)類日伴星所釋放的物質(zhì)被白矮星全部吸收，并且兩星間的距離在一段時(shí)間內(nèi)不變，兩星球的總質(zhì)量不變，不考慮其它星球?qū)υ摗傲_盤座T星”系統(tǒng)的作用，則下列說法正確的是（）A．兩星間的萬有引力不變 B．兩星的運(yùn)動(dòng)周期不變C．類日伴星的軌道半徑減小 D．白矮星的線速度增大【考點(diǎn)】萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】組成的雙星系統(tǒng)的周期T相同，根據(jù)萬有引力定律提供向心力：G=M1R1=M2R2；推導(dǎo)周期以及軌道半徑與什么因素有關(guān)；根據(jù)萬有引力定律公式，分析兩星間萬有引力的變化．【解答】解：A、兩星間距離在一段時(shí)間內(nèi)不變，由萬有引力定律可知，兩星的質(zhì)量總和不變而兩星質(zhì)量的乘積必定變化，則萬有引力必定變化．故A錯(cuò)誤；B、組成的雙星系統(tǒng)的周期T相同，設(shè)白矮星與類日伴星的質(zhì)量分別為M1和M2，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為R1和R2，由萬有引力定律提供向心力：G=M1R1=M2R2可得：GM1=GM2=兩式相加：G（M1+M2）T2=4π2L3，白矮星與類日伴星的總質(zhì)量不變，則周期T不變．故B正確；C、由G=M1R1=M2R2得：M1R1=M2R2．知雙星運(yùn)行半徑與質(zhì)量成反比，類日伴星的質(zhì)量逐漸減小，故其軌道半徑增大，白矮星的質(zhì)量增大，軌道變??；故C錯(cuò)誤；D、白矮星的周期不變，軌道半徑減小，故v=，線速度減小，故D錯(cuò)誤；故選：B．6．對(duì)于環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星說，它們繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期會(huì)隨著軌道半徑的變化而變化，某同學(xué)根據(jù)測(cè)得的不同衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r與周期T關(guān)系作出如圖所示圖象，則可求得地球質(zhì)量為（已知引力常量為G）（）A． B． C． D．【考點(diǎn)】萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】根據(jù)萬有引力提供向心力，得到軌道半徑與周期的函數(shù)關(guān)系，再結(jié)合圖象計(jì)算斜率，從而可以計(jì)算出地球的質(zhì)量．【解答】解：由萬有引力提供向心力有：，得：，由圖可知：，所以地球的質(zhì)量為：，故B正確、ACD錯(cuò)誤．故選：B．7．一飛船在探測(cè)某星球時(shí)，在星球表面附近飛行一周所用的時(shí)間為T，環(huán)繞速度為ν，則（）A．該星球的質(zhì)量為B．該星球的密度為C．該星球的半徑為D．該星球表面的重力加速度為【考點(diǎn)】萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】由周期與速度可求得半徑，由軌道半徑與周期據(jù)萬有引力等于向心力可求得質(zhì)量，因軌道半徑為星球的半徑則可求出密度．【解答】解：ABC、由v=可得r=則C正確，由萬有引力提供向心力：可求得M==，則A錯(cuò)誤其密度為=，則B正確D、星球表面的重力加速度g==，則D錯(cuò)誤故選：BC8．我國(guó)未來將建立月球基地，并在繞月球軌道上建造空間站，如圖所示，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的航天飛機(jī)在月球引力作用下沿橢圓軌道向月球靠近，并將在橢圓軌道的近月點(diǎn)B處與空間站C對(duì)接，已知空間站繞月球圓軌道的半徑為r，周期為T，引力常量為G，月球的半徑為R，下列說法中正確的是（）A．月球的質(zhì)量為M=B．月球的第一宇宙速度為v=C．航天飛機(jī)從圖示A位置飛向B的過程中，加速度逐漸變大D．要使航天飛機(jī)和空間站對(duì)接成功，飛機(jī)在接近B點(diǎn)時(shí)必須減速【考點(diǎn)】萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】A、根據(jù)可判斷A選項(xiàng)；B、根據(jù)可得月球的第一宇宙速度，可判斷B選項(xiàng)；C、航天飛機(jī)從圖示A位置飛向B的過程中半徑逐漸變小，由知，加速度逐漸增大，可判斷C選項(xiàng)；D、要使航天飛機(jī)和空間站對(duì)接成功，飛機(jī)在接近B點(diǎn)時(shí)必須減速，否則航天飛機(jī)將做橢圓運(yùn)動(dòng)，可判斷D選項(xiàng)．【解答】解：A、根據(jù)可得，月球的質(zhì)量為，故A選項(xiàng)正確；B、根據(jù)得，月球的第一宇宙速度為，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；C、航天飛機(jī)從圖示A位置飛向B的過程中半徑逐漸變小，由知，加速度逐漸增大，故C選項(xiàng)正確；D、要使航天飛機(jī)和空間站對(duì)接成功，飛機(jī)在接近B點(diǎn)時(shí)必須減速，否則航天飛機(jī)將做橢圓運(yùn)動(dòng)，故D選項(xiàng)正確；故選：ACD．9．2023年12月2日，牽動(dòng)億萬中國(guó)心的“嫦娥3號(hào)”探測(cè)器順利發(fā)射，“嫦娥3號(hào)”要求一次性進(jìn)入近地點(diǎn)210公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)約萬公里的地月轉(zhuǎn)移軌道，如圖所示，經(jīng)過一系列的軌道修正后，在p點(diǎn)實(shí)施一次近月制動(dòng)進(jìn)入環(huán)月圓形軌道I，經(jīng)過系列調(diào)控使之進(jìn)入準(zhǔn)備“落月”的橢圓軌道II，嫦娥3號(hào)在地月轉(zhuǎn)移軌道上被月球引力捕獲后逐漸向月球靠近，繞月運(yùn)行時(shí)只考慮月球引力作用，下列關(guān)于嫦娥3號(hào)的說法正確的是（）A．發(fā)射“嫦娥3號(hào)”的速度必須達(dá)到第二宇宙速度B．沿軌道I運(yùn)行至P點(diǎn)的速度大于沿軌道II運(yùn)行至P的速度C．沿軌道I運(yùn)行至P點(diǎn)的加速度等于沿軌道II運(yùn)行至P的加速度D．沿軌道I運(yùn)行的周期小于沿軌道II運(yùn)行的周期【考點(diǎn)】人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度．【分析】通過宇宙速度的意義判斷嫦娥三號(hào)發(fā)射速度的大小，根據(jù)衛(wèi)星變軌原理分析軌道變化時(shí)衛(wèi)星是加速還是減速，并由此判定機(jī)械能大小的變化，在不同軌道上經(jīng)過同一點(diǎn)時(shí)衛(wèi)星的加速度大小相同．【解答】解：A、嫦娥三號(hào)仍在地月系里，也就是說嫦娥三號(hào)沒有脫離地球的束縛，故其發(fā)射速度需小于第二宇宙速度而大于第一宇宙速度，故A錯(cuò)誤；B、在橢圓軌道II上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)將開始做近心運(yùn)動(dòng)，月于衛(wèi)星的萬有引力將大于衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力，在圓軌道上運(yùn)動(dòng)至P點(diǎn)時(shí)萬有引力等于圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力根據(jù)F向=r知，在橢圓軌道II上經(jīng)過P點(diǎn)的速度小于圓軌道I上經(jīng)過P點(diǎn)的速度，故B正確；C、衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度由萬有引力產(chǎn)生，不管在哪一軌道只要經(jīng)過同一個(gè)P點(diǎn)時(shí)，萬有引力在P點(diǎn)產(chǎn)生的加速度相同，故C正確；D、根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律知，由于圓軌道上運(yùn)行時(shí)的半徑大于在橢圓軌道上的半長(zhǎng)軸故在圓軌道上的周期大于在橢圓軌道上的周期，故D錯(cuò)誤．故選：BC10．4月24日為首個(gè)“中國(guó)航天日”，中國(guó)航天事業(yè)取得了舉世矚目的成績(jī)．我國(guó)于16年1月啟動(dòng)了火星探測(cè)計(jì)劃，假設(shè)將來人類登上了火星，航天員考察完畢后，乘坐宇宙飛船離開火星時(shí)，經(jīng)歷了如圖所示的變軌過程，則有關(guān)這艘飛船的下列說法，正確的是（）A．飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的速度小于在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的速度B．飛船繞火星在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期跟飛船返回地面的過程中繞地球以與軌道Ⅰ同樣的軌道半徑運(yùn)動(dòng)的周期相同C．飛船在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度大于飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度D．飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度大于經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度【考點(diǎn)】萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】根據(jù)開普勒第二定律可知，飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在P點(diǎn)速度大于在Q點(diǎn)的速度．飛船從軌道Ⅰ轉(zhuǎn)移到軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)，必須在P點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)火加速，使其速度增大做離心運(yùn)動(dòng)，即機(jī)械能增大．飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)與飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)有r相等，則加速度必定相等．根據(jù)萬有引力提供向心力與周期的關(guān)系確【解答】解：A、飛船在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)，要點(diǎn)火加速，使其速度增大做離心運(yùn)動(dòng)，從而轉(zhuǎn)移到軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)．所以飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)過P點(diǎn)的速度小于在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)過P點(diǎn)的速度．故A正確．B、根據(jù)周期公式T=2π，雖然r相等，但是由于地球和火星的質(zhì)量不等，所以周期T不相等．故B錯(cuò)誤．C、飛船在軌道上Ⅲ運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)與飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)受到的萬有引力大小相等，根據(jù)牛頓第二定律可知加速度必定相等．故C錯(cuò)誤．D、根據(jù)開普勒第二定律可知，飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在近地點(diǎn)P點(diǎn)速度大于在Q點(diǎn)的速度．故D正確．故選：AD二、填空題（每小題5分，共20分）11．v=s是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)必須具有的速度，叫做第一宇宙速度速度．v=s是物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的速度，叫做第二宇宙速度速度．v=s是使物體掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去的速度，叫做第三宇宙速度速度．【考點(diǎn)】人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度叫做第一宇宙速度，掙脫地球引力束縛的發(fā)射速度為第二宇宙速度，掙脫太陽(yáng)引力的束縛的發(fā)射速度為第三宇宙速度．【解答】解：v=s是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)必須具有的速度，叫做第一宇宙速度速度．v=s是物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的速度，叫做第二宇宙速度速度．v=s是使物體掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去的速度，叫做第三宇宙速度速度．故答案為：第一宇宙速度，第二宇宙速度，第三宇宙速度．12．有兩顆人造地球衛(wèi)星A和B，分別在不同的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩衛(wèi)星的軌道半徑分別為rA和rB，且rA＞rB，則兩衛(wèi)星的線速度關(guān)系為vA＜vB；兩衛(wèi)星的角速度關(guān)系為ωA＜ωB、兩衛(wèi)星的周期關(guān)系為TA＞TB．（填“＞”、“＜”或“=”）【考點(diǎn)】人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】根據(jù)萬有引力提供向心力得出線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系式，從而進(jìn)行比較．【解答】解：根據(jù)得，v=，，T=，因?yàn)閞A＞rB，則vA＜vB，ωA＜ωB，TA＞TB．故答案為：＜，＜，＞．13．萬有引力定律告訴我們自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比，引力常量G=×10﹣11N?m2/kg2．【考點(diǎn)】萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】根據(jù)萬有引力定律可知自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比，引力常量為G=×10﹣11N?m2/kg2【解答】解：根據(jù)萬有引力定律可知：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比，引力常量為G=×10﹣11N?m2/kg2故答案為：正比、反比×10﹣1114．兩顆球形行星A和B各有一顆衛(wèi)星a和b，衛(wèi)星的圓形軌道接近各自行星的表面，如果兩顆行星的質(zhì)量之比=p，半徑之比=q，則兩顆衛(wèi)星的周期之比等于q．【考點(diǎn)】人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應(yīng)用．【分析】研究衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式表示出周期表達(dá)式；注意在行星表面運(yùn)動(dòng)，軌道半徑可以認(rèn)為就是行星的半徑．【解答】解：研究同衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式：=m解得：T=2π在行星表面運(yùn)動(dòng)，軌道半徑可以認(rèn)為就是行星的半徑．兩行星質(zhì)量之比為MA：MB=p，半徑之比為RA：RB=q，所以兩衛(wèi)星周期之比：=q．故答案為：q．三、計(jì)算題（每小題10分，共40分）15．試將一天的時(shí)間記為T，地球半徑記為R，地球表面重力加速度為g．（結(jié)果可保留根式）（1）試求地球同步衛(wèi)星P的軌道半徑RP；（2）若已知一衛(wèi)星Q位于赤道上空且衛(wèi)星Q運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相反，赤道上一城市A的人平均每三天觀測(cè)到衛(wèi)星Q四次掠過他的上空，試求Q的軌道半徑RQ．【考點(diǎn)】人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系．【分析】1、地面附近衛(wèi)星繞地飛行時(shí)，重力等于萬有引力，同步衛(wèi)星繞地飛行，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式求解軌道半徑；2、衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，赤道一城市A的人三天看到Q四次掠過上空，求出周期關(guān)系，由萬有引力等于向心力列出等式求解Q的軌道半徑．【解答】解：（1）地面附近衛(wèi)星繞地飛行時(shí)，重力等于萬有引力，則有：，同步衛(wèi)星繞地飛行，根據(jù)萬有引力提供向心力得：，解得：RP=（2）衛(wèi)星Q自東向西轉(zhuǎn)動(dòng)，地球自西向東轉(zhuǎn)動(dòng)，某時(shí)刻Q掠過A城市上空（AQ在同一直線上），根據(jù)題意，經(jīng)過t=，Q將再一次掠過A城市上空，則有：（ωA+ωQ）t=2π即（）t=2π而TA=T，解得：TQ=3T根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律得：聯(lián)立以上各式得：答：（1）地球同步衛(wèi)星P的軌道半徑RP為；（2）Q的軌道半徑RQ為．16．已知萬有引力常量為G，地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，用以上各量表示在地球表面附近運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度v1及地球的密度ρ．【考點(diǎn)】第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度．【分析】（1）研究衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式求出線速度、軌道半徑．（2）由于不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，得出地球表面附近萬有引力等于重力，可以表示出地球的質(zhì)量，運(yùn)用密度公式求出地球平均密度．【解答】解：（1）設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，地球的質(zhì)量為M，在地球表面附近滿足：=mg①衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力等于它受到的萬有引力：m=G②①、②式