(完整word版)高中物理必修二萬有引力與航天題集精選

第六章萬有引力與航天題集、選擇題.關(guān)于日心說被人們接受的原因是（）A.太陽總是從東面升起，從西面落下 B.若以地球為中心來研究的運動有很多無法解決的問題C.若以太陽為中心許多問題都可以解決，對行星的描述也變得簡單 D.地球是圍繞太陽運轉(zhuǎn)的.有關(guān)開普勒關(guān)于行星運動的描述，下列說法中正確的是 （）A.所有的行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上B.所有的行星繞太陽運動的軌道都是圓，太陽處在圓心上C.所有的行星軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等D.不同的行星繞太陽運動的橢圓軌道是不同的F.開普勒第三定律也適用于其他繞行系統(tǒng)，且比值由中心天體決定.關(guān)于萬有引力定律的適用范圍，下列說法中正確的是 （）A.只適用于天體，不適用于地面物體 B.只適用于球形物體，不適用于其他形狀的物體C.只適用于質(zhì)點，不適用于實際物體 D.適用于自然界中任意兩個物體可視為質(zhì)點的物體之間.已知萬有引力常量G,要計算地球的質(zhì)量還需要知道某些數(shù)據(jù)， 現(xiàn)在給出下列各組數(shù)據(jù)，可以計算出地球質(zhì)量的是（）A.地球公轉(zhuǎn)的周期及半徑 B.月球繞地球運行的周期和運行的半徑C.人造衛(wèi)星繞地球運行的周期和速率C.人造衛(wèi)星繞地球運行的周期和速率D.地球半徑和同步衛(wèi)星離地面的高度.人造地球衛(wèi)星由于受大氣阻力，軌道半徑逐漸變小，則線速度和周期變化情況是 （）A.速度減小，周期增大，動能減小 B.速度減小，周期減小，動能減小C.速度增大，周期增大，動能增大 D.速度增大，周期減小，動能增大6.一個行星，其半徑比地球的半徑大2倍，質(zhì)量是地球的256.一個行星，其半徑比地球的半徑大25/9倍2倍仍做圓周運動，則（）12倍A.25/9倍2倍仍做圓周運動，則（）12倍.假如一個做圓周運動的人造衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的TOC\o"1-5"\h\zA.根據(jù)公式v=coi'可知，衛(wèi)星運動的線速度將增加到原來的 2倍.根據(jù)公式F=mv2/r可知，衛(wèi)星所需向心力減小到原來的 1/2C.根據(jù)公式F=GMm/r2可知，地球提供的向心力將減小到原來的 1/4D.根據(jù)上述B和C中給出的公式，可知衛(wèi)星運動的線速度將減小到原來的 JT/2.假設(shè)在質(zhì)量與地球質(zhì)量相同，半徑為地球半徑兩倍的天體上進(jìn)行運動比賽，那么與在地球上的比賽成績相比，下列說法正確的是（ ）A.跳高運動員的成績會更好 B.用彈簧秤稱體重時，體重數(shù)值變得更大C.從相同高度由靜止降落的棒球落地的時間會更短些 D.用手投出的籃球，水平方向的分速度變化更慢.在地球大氣層外有很多太空垃圾繞地球做勻速圓周運動，每到太陽活動期，由于受太陽的影響，地球大氣層的厚度開始增加，使得部分垃圾進(jìn)入大氣層.開始做靠近地球的近心運動，產(chǎn)生這一結(jié)果的初始原因是（ ）A.由于太空垃圾受到地球引力減小而導(dǎo)致做近心運動B.由于太空垃圾受到地球引力增大而導(dǎo)致做近心運動C.由于太空垃圾受到空氣阻力而導(dǎo)致做近心運動D.地球引力提供了太空垃圾做勻速圓周運動所需的向心力，故產(chǎn)生向心運動的結(jié)果與空氣阻力無關(guān)10.“東方一號”人造地球衛(wèi)星A和“華衛(wèi)二號”10.“東方一號”人造地球衛(wèi)星A和“華衛(wèi)二號”2:1,則下面的結(jié)論中正確的是（ ）A.它們受到地球的引力之比為 Fa：Fb=1:1C.它們的運行周期之比為Ta:Tb=2J2:1人造衛(wèi)星 B,它們的質(zhì)量之比為 mA：mB=1：2,它們的軌道半徑之比為B.它們的運行速度大小之比為D.它們的運行角速度之比為VA：VB=1：22A： B=3 ：1.西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭發(fā)射架上，有一待發(fā)射的衛(wèi)星，它隨地球自轉(zhuǎn)的線速度為 vi、加速度為a1；發(fā)射升空后在近地軌道上做勻速圓周運動，線速度為 V2、加速度為a2；實施變軌后，使其在同步衛(wèi)星軌道上做勻速圓周運動，運動的線速度為V3、加速度為a3o則vi、v2、V3的大小關(guān)系和a1、a2、a3的大小關(guān)系是（ ）A.V2A.V2>V3>V1；32<a3<a1B.V2>v3<vi；a2>a3>a1C.V2>V3>vi;a2>a3>a1 D.v3>V2>vi;a2>a3>a1.發(fā)射地球同步衛(wèi)星要經(jīng)過三個階段：先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后使其沿橢圓軌道2運行，最后將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖1所示.當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是（ ）A.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度等于它在軌道 2上經(jīng)過Q點時的加速度

B.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的動能等于它在軌道 2上經(jīng)過Q點時的動能B.衛(wèi)星在軌道C.衛(wèi)星在軌道3上的動能小于它在軌道 1上的動能D.衛(wèi)星在軌道3上的引力勢能小于它在軌道 1C.衛(wèi)星在軌道3上的動能小于它在軌道 1上的動能D.衛(wèi)星在軌道3上的引力勢能小于它在軌道 1上的引力勢能13.地球繞太陽運行的軌道半長軸為 1.501011m,周期為365天；月球繞地球運行的軌道半長軸為 3.8J08m,周期為27.3天；則對于繞太陽運動的行星 R3/T2的值為,對于繞地球運動的衛(wèi)星 R3/T2的值為。.木星到太陽的距離約等于地球到太陽距離的 5.2倍，如果地球在軌道上的公轉(zhuǎn)速度為 30km/s,則木星在其軌道上公轉(zhuǎn)的速度等于 。.如圖2,有A、B兩顆行星繞同一恒星O做圓周運動，旋轉(zhuǎn)方向相同， A行星的周期為T1,B/.一_、、行星的周期為丁2,在某一時刻兩行星第一次相遇（即兩顆行星相距最近），則經(jīng)過時間t1= /時兩行星第二次相遇，經(jīng)過時間 t2= 時兩行星第一次相距最遠(yuǎn)。 I\卷尊；；.把火星和地球視為質(zhì)量均勻分布的球，它們繞太陽做圓周運動，已知火星和地球繞太陽運動 \ J的周期之比為T1/T2,火星和地球各自表面處的重力加速度之比為 gl/g2,火星和地球半徑之比為 1 2 圖2ri/r2。則火星和地球繞太陽運動的動能之比為 E〔/E2=。（動能公式為：E=—mv）三、計算題.太陽系中除了有九大行星外， 還有許多圍繞太陽運行的小行星， 其中一顆名叫谷神”的小行星，質(zhì)量為1.001021kg,它運行的軌道半徑是地球的 2.77倍，試求出它繞太陽一周所需要的時間是多少年 ？.某星球的質(zhì)量約為地球的 9倍，半徑為地球的一半，若從地球上高 h處平拋一物體，射程為60m,則在該星球上以同樣高度、以同樣初速度平拋同一物體，射程為多少？.伽利略”號木星探測器從1989年10月進(jìn)入太空起，歷經(jīng)6年，行程37億千米，終于到達(dá)木星周圍，此后要在 2年內(nèi)繞木星運行11圈，對木星及其衛(wèi)星進(jìn)行考察，最后進(jìn)入木星大氣層燒毀.設(shè)這11圈都是繞木星在同一個圓周上運行，試求探測器繞木星運行的軌道半徑和速率 （已知木星質(zhì)量為1.9X027kg）.宇宙飛船在一顆直徑2.2km,平均密度2.2103kg/m3的小行星上著路，這顆小行星在緩慢地自轉(zhuǎn)，宇航員計劃用2.0小時的時間在這顆小行星表面沿著赤道步行一圈，通過計算說明這計劃是否能夠?qū)崿F(xiàn)？（引力常量11 2 2、G6.710Nm/kg2）.用不同的方法估算銀河系的質(zhì)量，所得結(jié)果也不相同。以下是諸多估算方法中的一種。根據(jù)觀測結(jié)果估計，從銀河系中心到距離為R=3X109Ro（Ro表示地球軌道半徑）的范圍內(nèi)集中了質(zhì)量 Mi=1.5X1011Mo（Mo表示太陽的質(zhì)量）。在上面所指的范圍內(nèi)星體運轉(zhuǎn)的周期為 T=3.75X108年。求銀河系“隱藏”的質(zhì)量，即在半徑為R的球體內(nèi)未被觀察到的物質(zhì)的質(zhì)量，計算中可以認(rèn)為銀河系的質(zhì)量都集中在其中心。.A、B兩顆人造衛(wèi)星繞地球做圓周運動，它們的圓軌道在同一平面內(nèi)，周期之比是 T-1。若兩顆衛(wèi)星最近距離等于地球半徑R,求這兩顆衛(wèi)星的周期各是多少？從兩顆衛(wèi)星相距最近開始計時到兩顆衛(wèi)星相距最遠(yuǎn)至少經(jīng)過多少時間？已知在地面附近繞地球做圓周運動的衛(wèi)星的周期為 To。高考題匯總

一、開普勒行星運動定律【例1】（2014?浙江卷）長期以來“卡戎星（Charon）”被認(rèn)為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑r1=19600km,公轉(zhuǎn)周期T1=6.39天。2006年3月，天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)軌道半徑 r2=48000km,則它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于（ ）A.15天B.25天C,35天D.45天二、行星的運動參數(shù)及規(guī)律.動能相等的兩人造地球衛(wèi)星A、B的軌道半徑之比RA:RB=1:2,它們的角速度之比=,質(zhì)量之比mA:mB=。.在科學(xué)研究中，科學(xué)家常將未知現(xiàn)象同已知現(xiàn)象進(jìn)行比較，找出其共同點， 進(jìn)一步推測未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律。 法國物理學(xué)家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引問題時，曾將扭秤的振動周期與電荷間距離的關(guān)系類比單擺的振動周期與擺球到地心距離的關(guān)系。已知單擺擺長為 1,引力常量為Go地球的質(zhì)量為Mo擺球到地心的距離為r,則單擺振動周期T與距離r的關(guān)系式為D．三、萬有引力定律在天體運動中的綜合應(yīng)用【例4】設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為 T,質(zhì)量為M,引力常量為G,假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，半徑為Ro同一物體在南極和赤道水平面上靜止時所受到的支持力之比為A．BA．B．C．D．【例 5】石墨烯是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新材料，其超高強度及超強導(dǎo)電、導(dǎo)熱等非凡的物理化學(xué)性質(zhì)有望使 21世紀(jì)的世界發(fā)生革命性的變化，其發(fā)現(xiàn)者由此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。用石墨烯制作超級纜繩，人類搭建“太空電梯”的夢想有望在本世紀(jì)實現(xiàn)。科學(xué)家們設(shè)想，通過地球同步軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站，電梯倉沿著這條纜繩運動，實現(xiàn)外太空和地球之間便捷的物資交換。

(1)若“太空電梯將貨物從赤道基站運到距地面高度為的同步軌道站，求軌道站內(nèi)質(zhì)量為的貨物相對地心運動的動能。設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為co,地球半徑為Ro(1)若“太空電梯將貨物從赤道基站運到距地面高度為的同步軌道站，求軌道站內(nèi)質(zhì)量為的貨物相對地心運動的動能。設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為co,地球半徑為Ro水平地板的壓力大小。取地面附近重力加速度 g=10m/s2,地球自轉(zhuǎn)角速度④=7.3x15rad/s,地球半徑m2=50kg的人對

R=6.4X103kmm2=50kg的人對

R=6.4X103km?！纠?】（2014?全國卷I卷）太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動。當(dāng)?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)稱為“行星沖日”。據(jù)報道， 2014年各行星沖日時間分別是：1月6日木星沖日；4月9日火里沖日；5月11日土星沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日。已知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如下表所示，則下列判斷正確的是地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑（AU）1.01.55.29.51930A.各地外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B.在2015年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日C.天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半D.地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短五、同步衛(wèi)星問題及變軌問題.研究表明，地球自車t在逐漸變慢， 3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為 22小時。假設(shè)這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在相比A.距地球的高度變大 B.向心加速度變大 C.線速度變大D.加速度變大.2013年12月2日，我國探月衛(wèi)星“嫦娥三號”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，此飛行軌道示意圖如圖所示，地面發(fā)射后奔向月球，在P點從圓形軌道I進(jìn)入橢圓軌道n, Q為軌道n上的近月點。關(guān)于“嫦娥三號”運動正確的說法是A.發(fā)射速度一定大于7.9km/sB.在軌道n上從P到Q的過程中速率不斷增大C.在軌道n上經(jīng)過P的速度小于在軌道I上經(jīng)過 P的速度D.在軌道n上經(jīng)過P的加速度小于在軌道I上經(jīng)過 P的加速度六、對第一宇宙速度的考查1.若有一顆“宜居”行星，其質(zhì)量為地球的p倍，半徑為地球的q1.若有一顆“宜居”行星，其質(zhì)量為地球的D.C.D.2.已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為A．3.5km/sB．5. 0km/sC．17.7km/sD．35.2km/s七、天體質(zhì)量和密度的計算.假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體。已知地球表面重力加速度在兩極的大小為 go；在赤道的大小為 g；地球自轉(zhuǎn)的周期為 T；引力常量為 G。地球的密度為A． B． C.D．

0,下列說法正確的是將一片羽毛和一個鐵錘從同一個高度.如圖所示，飛行器P繞某星球做勻速圓周運動，星球相對飛行器的張角為0,下列說法正確的是將一片羽毛和一個鐵錘從同一個高度A.軌道半徑越大，周期越長B.軌道半徑越大，速度越大C.若測得周期和張角，可得到星球的平均密度D.若測得周期和軌道半徑，可得到星球的平均密度3.人類第一次登上月球時， 宇航員在月球表面做了一個實驗:止同時釋放，二者幾乎同時落地。若羽毛和鐵錘是從 高度為h處下落，經(jīng)時間t落到月球表面。已例13圖知引力常量為G,月球的半徑為RoTOC\o"1-5"\h\z(1)求月球表面的自由落體加速度大小 ?(2)若不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，求：a.月球白質(zhì)量M;b.月球的“第一宇宙速度”大小 v。八、對天體運動中功和能的考查1.2013年我國相繼完成“神十”與“天宮”對接，“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大工程。某航天愛好者提出玉兔”回家的設(shè)想：如圖所示，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到 h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運動的飛船對接，然后由飛船送“玉兔”返回地球。設(shè)“玉兔”質(zhì)量為 m,月球半徑為R,月球表面的重力加速度為g月，以月球表面為零勢能面，“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為 ，其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量。若忽略月球的自轉(zhuǎn)，從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為C． D．2.如圖為“嫦娥三號”探測器在月球上著陸最后階段的示意圖。 首先在發(fā)動機作用下，探測器受到推力在距月面高度為h1處懸停（速度為0，h1遠(yuǎn)小于月球半徑）；接著推力改變，探測器開始豎直下降，到達(dá)距月面高度為h2處的速度為v;此后發(fā)動機關(guān)閉，探測器僅受重力下落到月面。 已知探測器總質(zhì)量為 m（不包括燃料），地球和月球的半徑比為 k1,質(zhì)量比為k2,地球表面附近的重力加速度為 go求：例15圖（1）月球表面附近的重力加速度大小及探測器剛接觸月面時的速度大小；（2）從開始豎直下降到剛接觸月面時，探測器機械能的變化。新課標(biāo)高中物理必修二萬有引力與航天單元測試題一、選擇題1.C2.ACD10.BC11.C二、填空題3.41018;1.013km/s3.D4.12.AC1013BC5.D6.C7.CD8.A9.C（R木v地）2R地v木 v地提示：由開普勒第三定律在刀/曰v木13kms解得木13km/s良5.2R地15.T1T22(丁 T2)提示：經(jīng)過一段時間兩行星再次相遇，則兩行星轉(zhuǎn)過的角度之差應(yīng)該是t2K兀；當(dāng)兩行星相距最遠(yuǎn)時，則兩行星轉(zhuǎn)過的角度之差應(yīng)該是（2K+1）兀，而行星轉(zhuǎn)過的角度為0 =2兀T,由此列式即可求得。E1匚生（三戶16E2 r22g2T1解析：設(shè)火星、地球和太陽的質(zhì)量分別為 m1、m2和M,火星和地球到太陽的距離分別為R1和R2,火星和地球繞太陽運動的速度分別為V1和V2,根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律可知g1cmiM

GHV12

R明旦(2-)2T1Gm2M-RTV22mbR22 2mhRzl )T2聯(lián)立上式解得，動能之比三、計算題17.4.60年E1.E2g1cmiM

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R明旦(2-)2T1Gm2M-RTV22mbR22 2mhRzl )T2聯(lián)立上式解得，動能之比三、計算題17.4.60年E1.E2I2「1g1-2~「2g223解：設(shè)地球公轉(zhuǎn)半徑為喏To23 2R0,周期為T0,由開普勒第三定律 RTRoR2.77T0=1年聯(lián)立①、②、③三式解得②③T=4.60年18.10m解：物體做平拋運動，水平位移1 .2y二gtx=v0t,豎直位移 2 ,重力等于萬有引力,mg-Mmg-