高中物理练习万有引力与航天 .pdf

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1、第4章第4讲一、选择题1．(2010·上海理综)如图是一张天文爱好者经长时间曝光拍摄的“星星的轨迹”照片．这些有规律的弧线的形成，说明了()A．太阳在运动B．月球在公转C．地球在公转D．地球在自转[答案]D[解析]天文爱好者在地球上拍摄，是以地球为参考系，相对地球的自转，公转的因素可忽略，故C正确．2．(2010·江苏物理)2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示．关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有()A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B

2、．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度[答案]ABC[解析]考查开普勒定律和牛顿运动定律在天体中的应用．由开普勒第二定律知，A正Mmv2确．由开普勒第三定律知，C正确．根据万有引力提供向心力知，在轨道Ⅰ有G＝mⅠ，r2rMmv2在轨道Ⅱ有G>mⅡ，显然v>v，即轨道Ⅱ上经过A点时的动能小于在轨道Ⅰ上经过A点r2rⅠⅡ的动能，B正确．在A点时航天飞机所受地球的万有引力相等，由牛顿第二定律知，在二轨道上的加速度也相等，D

3、错误．3．(2010·浙江一调)已知万有引力常量，下列说法正确的是()A．已知地球半径和地球自转周期，可估算出地球质量B．已知地球半径和地球表面的重力加速度，可估算出地球质量C．已知太阳半径和地球绕太阳公转的周期，可估算出太阳质量D．已知地球与太阳之间的距离和地球绕太阳公转的周期，可估算出太阳质量[答案]BDMmv24π2[解析]万有引力提供向心力，由牛顿第二定律有G＝m＝mr＝mω2r＝mg，欲求r2rT2中心天体的质量必须知道环绕天体的轨道半径r，而A、C项中不知道轨道半径，故不能求出地球和太阳的质量，AC错误，BD正确．4．

4、(2010·山东)1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元．“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N的高度分别是439km和2384km，则()A．卫星在M点的势能大于N点的势能B．卫星在M点的角速度大于N点的角速度C．卫星在M点的加速度大于N点的加速度D．卫星在N点的速度大于7.9km/s[答案]BC[解析]该题考查了天体运动的相关问题．由E＝mgh可知A不正确．由机械能守恒可pGM知v>v故ω>ω，B选项正确．由a＝，可知C选项正确．若卫星以

5、地心和N点的连线MNMNr2为半径做圆周运动，则在N点需要加速，加速后的速度小于第一宇宙速度，故v<7.9km/s.DN选项不正确．5．(2010·湖南十二校联考)人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R，线速度为v，周期为T，要使卫星的周期变为2T，可以采取的办法是()A．R不变，使线速度变为v/2B．v不变，使轨道半径变为2RC．使卫星的高度增加R3D．使轨道半径变为4R[答案]DMm2πR3[解析]由万有引力提供向心力G＝m()2R，可知T＝2π，由此可知D正确．R2TGM6．(2010·天津)探测器绕月球做匀速圆周运动

6、，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比()A．轨道半径变小B．向心加速度变小C．线速度变小D．角速度变小[答案]A[解析]本题考查万有引力定律的应用，突破点在于探测器绕月球做匀速圆周运动的向心力由月球对它的万有引力提供．根据万有引力定律与牛顿第二定律得GMm4π2＝mr()r2T2GM4π2＝r3T2T变小，说明r减小，故选项A正确．GMmv2又由＝ma＝m＝mrω2得r2rGMGMGMa＝，v＝，ω＝，当r减小时，a变大，v变大，ω变大，所以B、C、Dr2rr3均错．7．(2010·安徽)为了对火星及其

7、周围的空间环境进行探测，我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”．假设探测器在离火星表面高度分别为h和h的圆轨12道上运动时，周期分别为T和T.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，12万有引力常量为G.仅利用以上数据，可以计算出()A．火星的密度和火星表面的重力加速度B．火星的质量和火星对“萤火一号”的引力C．火星的半径和“萤火一号”的质量D．火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力[答案]A[解析]本题考查万有引力定律在天体运动中的应用，突破点是探测器围绕火星运动，万有引力提供其做圆周运动

8、的向心力．设火星质量为M，火星半径为R，“萤火一号”的质量为m，根据万有引力定律与牛顿第二定律得GMm2π＝m(R＋h)()2①R＋h21T11GMm2π＝m(R＋h)()2②R＋h22T22MGM由①②联立可求得M和R，再由ρ＝与g＝可解得火星的