高考物理万有引力定律的应用提高训练.docx

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1、高考物理万有引力定律的应用提高训练一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用1．“嫦娥一号”的成功发射，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步．已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为H，飞行周期为T，月球的半径为R，引力常量为G．求：(1)嫦“娥一号”绕月飞行时的线速度大小；(2)月球的质量；(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船，则其绕月运行的线速度应为多大．【答案】（1）2RH（2）42RH32RHRH（3）TGT2TR【解析】（1）“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度

2、大小2π(RH)v1．T（2）设月球质量为M．“嫦娥一号”的质量为m．Mm2H)根据牛二定律得Gm4π(RT2(RH)223解得M4π(RH)．GT2（）设绕月飞船运行的线速度为Mm0V23V，飞船质量为m0，则G2m0又RR23M4π(R2H)．GT联立得V2πRHRHTR24R=6370km，引力常量－1122，一2．地球的质量M=5.98×10kg，地球半径G=6.67×10N·m/kg颗绕地做圆周运动的卫星环绕速度为v=2100m/s，求：（1）用题中的已知量表示此卫星距地面高度h的表达式（

3、2）此高度的数值为多少？（保留3位有效数字）GM7【答案】（1）hR（2）h=8.41×10mv2【解析】试题分析：（1）万有引力提供向心力，则解得：hGMRv2（2）将（1）中结果代入数据有7h=8.41×10m考点：考查了万有引力定律的应用3．对某行星的一颗卫星进行观测，运行的轨迹是半径为r的圆周，周期为T，已知万有引力常量为G．求：（1）该行星的质量．（2）测得行星的半径为卫星轨道半径的十分之一，则此行星的表面重力加速度有多大？【答案】（1）M42r3（2）g4002rGT2T2【解析】（1）卫

4、星围绕地球做匀速圆周运动，由地球对卫星的万有引力提供卫星所需的向心力．则Mmm4242r3有：G2T2r，可得M2rGT（2）由GMmmg，则得：g100GM4002r12(r)r2T2104．一颗在赤道平面内飞行的人造地球卫星，其轨道半径为3R．已知R为地球半径，地球表面处重力加速度为ｇ．（1）求该卫星的运行周期．（2）若卫星在运动方向与地球自转方向相同，且卫星角速度大于地球自转的角速度ω0．某时刻该卫星出现在赤道上某建筑物的正上方，问：至少经过多长时间，它会再一次出现在该建筑物的正上方？【答案】（

5、13RVt＝21g）T＝6（2）g33R0【解析】【分析】【详解】（1）对卫星运用万有引力定律和牛顿运动定律可得GMm2＝m423R3RT2地球表面的物体受到重力等于万有引力mg＝GMmR2联立解得T＝63R；g（2）以地面为参照物，卫星再次出现在建筑物上方时，建筑物随地球转过的弧度比卫星转过弧度少2π．ω1△t-ω0△t=2π，V＝2＝2＝2t21g；所以10T0033R5．木星的卫星之一叫艾奥，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为v0时，上升的最大高度可达h．已知艾奥的半径为R，引力常量为G，忽略艾

6、奥的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，求：（1）艾奥表面的重力加速度大小g和艾奥的质量M；（2）距艾奥表面高度为2R处的重力加速度大小g＇；（3）艾奥的第一宇宙速度v．【答案】（1）MR2v02；（2）g2hG【解析】【分析】【详解】v02；（3）vv0R18h2h（1）岩块做竖直上抛运动有2v020v02gh，解得g2hGMmmg，解得MR2v02忽略艾奥的自转有2hGR2（2）距艾奥表面高度为2RGMmmg，解得g'v02处有2R)218h(R（3v2R）某卫星在艾奥表面绕其做圆周运动时m

7、gm，解得vv0R2h【点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式Mmv2242在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后Gr2mrmrmT2rma弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算6．为了测量某行星的质量和半径,T,宇航员记录了登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期登陆舱在行星表面着陆后,用弹簧测力计称量一个质量为m的砝码,读数为F.已知引力常量为G.求该行星的半径R和质量M。【答案】；【解析】【详解】在星球表面时用弹

8、簧测力计称量一个质量为m的砝码,读数为F，则知登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期T,则知结合以上两个公式可以求解出星球的半径为根据万有引力提供向心力可求得解得：综上所述本题答案是：；【点睛】登陆舱在该行星表面做圆周运动,根据牛顿第二定律列式;在星球表面,用弹簧称称量一个质量为m的砝码读数为F,根据重力等于万有引力列式;联立求解出质量和半径;7．如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间