高一物理必修二-第六章《萬(wàn)有引力與航天》復(fù)習(xí)練習(xí)題及參考答案

高一物理萬(wàn)有引力與航天第一類(lèi)問(wèn)題：涉及重力加速度“”的問(wèn)題解題思路：天體表面重力（或“軌道重力”）等于萬(wàn)有引力，即【題型一】?jī)尚乔虮砻嬷亓铀俣鹊谋容^1、一個(gè)行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的8倍，半徑是地球半徑的4倍，這顆行星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的多少倍？解：忽視天體自轉(zhuǎn)的影響，則物體在天體表面旁邊的重力等于萬(wàn)有引力，即有，因此：對(duì)地球：……①對(duì)行星：……②則由②/①可得，，即【題型二】軌道重力加速度的計(jì)算2、地球半徑為，地球表面重力加速度為，則離地高度為處的重力加速度是（）A．B．C．D．【題型三】求天體的質(zhì)量或密度3、已知下面的數(shù)據(jù)，可以求出地球質(zhì)量M的是（引力常數(shù)G是已知的）（）A．月球繞地球運(yùn)行的周期T1及月球到地球中心的距離R1B．地球“同步衛(wèi)星”離地面的高度C．地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期T2及地球到太陽(yáng)中心的距離R2D．人造地球衛(wèi)星在地面旁邊的運(yùn)行速度v和運(yùn)行周期T34、若有一艘宇宙飛船在某一行星表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知其周期為，引力常量為，那么該行星的平均密度為（）A.B.C.D.其次類(lèi)問(wèn)題：圓周運(yùn)動(dòng)類(lèi)的問(wèn)題解題思路：萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力，即【題型四】求天體的質(zhì)量或密度5、繼神奇的火星之后，今年土星也成了全世界關(guān)注的焦點(diǎn)！經(jīng)過(guò)近7年35.2億公里在太空中風(fēng)塵仆仆的穿行后，美航空航天局和歐航空航天局合作探討的“卡西尼”號(hào)土星探測(cè)器于美國(guó)東部時(shí)間6月30日（北京時(shí)間7月1日）抵達(dá)預(yù)定軌道，起先“探望”土星及其衛(wèi)星家族。這是人類(lèi)首次針對(duì)土星及其31顆已知衛(wèi)星最詳盡的探測(cè)！若“卡西尼”號(hào)探測(cè)器進(jìn)入繞土星飛行的軌道，在半徑為R的土星上空離土星表面高的圓形軌道上繞土星飛行，環(huán)繞周飛行時(shí)間為。試計(jì)算土星的質(zhì)量和平均密度。解：探測(cè)器繞土星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力。設(shè)土星質(zhì)量為M，探測(cè)器質(zhì)量為m，運(yùn)行周期為T(mén)，軌道半徑為r，則有故土星的質(zhì)量為：土星的平均密度為：【題型五】求人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)參量（線速度、角速度、周期等）問(wèn)題6、兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，周期之比為，則軌道半徑之比和運(yùn)動(dòng)速率之比分別為（）A.B.C.D.【題型六】求星球的第一宇宙速度問(wèn)題7、若取地球的第一宇宙速度為8km/s，某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的6倍，半徑是地球的1.5倍，這個(gè)行星的第一宇宙速度約為（）A.2km/sB.4km/sC.16km/sD.32km/s【題型七】分析地球同步衛(wèi)星的問(wèn)題8、我國(guó)放射的“亞洲一號(hào)”地球同步通信衛(wèi)星的質(zhì)量為l．24t，在某一確定的軌道上運(yùn)行．下列說(shuō)法正確的是（）A．“亞洲一號(hào)”衛(wèi)星定點(diǎn)在北京正上方太空，所以我國(guó)可以利用它進(jìn)行電視轉(zhuǎn)播B．“亞洲一號(hào)”衛(wèi)星的軌道平面肯定與赤道平面重合C．若要放射一顆質(zhì)量為2.48t的地球同步通信衛(wèi)星，則該衛(wèi)星的軌道半徑將比“亞洲一號(hào)”衛(wèi)星軌道半徑小D．若要放射一顆質(zhì)量為2.48t的地球同步通信衛(wèi)星，則該衛(wèi)星的軌道半徑和“亞洲一號(hào)”衛(wèi)星軌道半徑一樣大9、已知地球半徑R=6.4×106m，地球質(zhì)量M=6.0×1024kg，地面旁邊的重力加速度g=9.8m/s2，第一宇宙速度v參考《名師金典》P63例4.【題型八】地球赤道上的物體、地球同步衛(wèi)星與近地衛(wèi)星的比較10、已知地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度大小為v1、向心加速度大小為a1，近地衛(wèi)星線速度大小為v2、向心加速度大小為a2，地球同步衛(wèi)星線速度大小為v3、向心加速度大小為a3。設(shè)近地衛(wèi)星距地面高度不計(jì)，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．第三類(lèi)問(wèn)題：變軌問(wèn)題解決思路：離心與向心，牛頓其次定律等11、關(guān)于航天飛機(jī)與空間站對(duì)接問(wèn)題，下列說(shuō)法正確的是（）A.先讓航天飛機(jī)與空間站在同一軌道上，然后讓航天飛機(jī)加速，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)接B.先讓航天飛機(jī)與空間站在同一軌道上，然后讓航天飛機(jī)減速，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)接C.先讓航天飛機(jī)進(jìn)入較低的軌道，然后再對(duì)其進(jìn)行加速，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)接D.先讓航天飛機(jī)進(jìn)入較高的軌道，然后再對(duì)其進(jìn)行加速，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)接12、我國(guó)將來(lái)將建立月球基地，并在繞月軌道上建立空間站．如圖所示，關(guān)閉動(dòng)力的航天飛機(jī)在月球引力作用下向月球靠近，并將與空間站在B處對(duì)接，已知空間站繞月軌道半徑為r，周期為T(mén)，引力常量為G，下列說(shuō)法中正確的是（）A．圖中航天飛機(jī)正加速飛向B處B．航天飛機(jī)在B處由橢圓軌道進(jìn)入空間站軌道必需點(diǎn)火減速C．依據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量D．依據(jù)題中條件可以算出空間站受到月球引力的大小【綜合題訓(xùn)練】13、宇航員在月球表面旁邊自高h(yuǎn)處以初速度v0水平拋出一個(gè)小球，測(cè)出小球的水平射程為L(zhǎng)，已知月球半徑為R，萬(wàn)有引力常量為G。求：（1）求月球表面的重力加速度g′多大？（2）月球的質(zhì)量M？（3）若在月球旁邊放射一顆衛(wèi)星，則衛(wèi)星的繞行速度v為多少？解：(1)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則由運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知水平分位移：……①豎直分位移：……②聯(lián)立①②式可以解得月球表面的重力加速度為：③（2）月球表面的物體的重力等于月球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力，則④解得月球的質(zhì)量為：⑤（3）月球表面旁邊運(yùn)行的衛(wèi)星，其軌道半徑近似等于月球的半徑，則由牛頓其次定律有：⑥解得衛(wèi)星的繞行速度為：⑦14、已知萬(wàn)有引力常量G，地球半徑R，月球和地球之間的距離r，同步衛(wèi)星距地面的高度h，月球繞地球的運(yùn)轉(zhuǎn)周期T1，地球的自轉(zhuǎn)周期T2，地球表面的重力加速度g。某同學(xué)依據(jù)以上條件，提出一種估算地球質(zhì)量M的方法：同步衛(wèi)星繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)，由得（1）請(qǐng)推斷上面的結(jié)果是否正確，并說(shuō)明理由。如不正確，請(qǐng)給出正確的解法和結(jié)果。（2）請(qǐng)依據(jù)已知條件再提出兩種估算地球質(zhì)量的方法并解得結(jié)果。上面的結(jié)果是錯(cuò)誤的，地球的半徑R在計(jì)算過(guò)程中不能忽視。（1）正確的解法和結(jié)果：由得（2）方法一：對(duì)月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，由，得方法二：在地面，重力近似等于萬(wàn)有引力，由，得高一物理期中考復(fù)習(xí)三（萬(wàn)有引力與航天）參考答案1、解：忽視天體自轉(zhuǎn)的影響，則物體在天體表面旁邊的重力等于萬(wàn)有引力，即有，因此：對(duì)地球：……①對(duì)行星：……②則由②/①可得，，即2、選B。若不考慮地球自轉(zhuǎn)，地球表面處有，可以得出地球表面處的重力加速度．在距地表高度為h的高空處，萬(wàn)有引力引起的重力加速度為g＇，由牛頓其次定律可得：即3、選AD。由可以求解出，A正確；地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期T=24h，但是不知道其軌道半徑，因此無(wú)法求出地球的質(zhì)量。C選項(xiàng)可以計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量，但無(wú)法計(jì)算地球質(zhì)量。D選項(xiàng)中，由v及T，依據(jù)可以計(jì)算出軌道半徑，進(jìn)而依據(jù)可以求解出地球質(zhì)量。4、選D。5、解：探測(cè)器繞土星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力。設(shè)土星質(zhì)量為M，探測(cè)器質(zhì)量為m，運(yùn)行周期為T(mén)，軌道半徑為r，則有故土星的質(zhì)量為：土星的平均密度為：6、選C。由可得衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期與軌道半徑的立方的平方根成正比，由可得軌道半徑，然后再由得線速度。7、選C。由得8m/s，某行星的第一宇宙速度為16m/s8、選BD。同步衛(wèi)星位于赤道上空約3.6×104㎞的高度，軌道平面與赤道平面重合。同步衛(wèi)星的軌道半徑是肯定的，與其質(zhì)量的大小無(wú)關(guān)．所以C項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．9、參考《名師金典》P63例4.10、選C。近地衛(wèi)星離地高度忽視，因此其軌道半徑約等于地球半徑R，而同步衛(wèi)星離地高度約為地球半徑的6倍，因此其軌道半徑為7R。由得，有，AB都錯(cuò)誤。由，有11、選C。航天飛機(jī)在軌道運(yùn)行時(shí)，若突然對(duì)其加速時(shí)，地球?qū)︼w機(jī)的萬(wàn)有引力不足以供應(yīng)航天飛機(jī)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，航天飛機(jī)就會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A、B、D不行能實(shí)現(xiàn)對(duì)接。12、選ABC。航天飛機(jī)一起先繞月球的軌道是橢圓的，B點(diǎn)靠近近月點(diǎn)，因此航天飛機(jī)是從遠(yuǎn)月點(diǎn)飛向近月點(diǎn)，做加速運(yùn)動(dòng)（也可以從受力角度分析，力與速度的方向的夾角小于90°）A選項(xiàng)正確。航天飛機(jī)在B點(diǎn)受到的月球的引力不足以供應(yīng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，而空間站是繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力等于萬(wàn)有引力。由可以計(jì)算出月球的質(zhì)量，C選項(xiàng)正確。由于不知道空間站的質(zhì)量，所以無(wú)法計(jì)算出引力的大小。13、解：(1)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則由運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知水平分位移：……①豎直分位移：……②聯(lián)立①②式可以解得月球表面的重力