答案全版---高一物理萬有引力測試題

1、高一物理萬有引力測試題真情奉獻(xiàn)一、共10小題；每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確。全部選對的得4分，選不全的得2分，選錯或不選的得0分。1.若人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，則下列說法中正確的是 （ ）（A）衛(wèi)星的軌道半徑越大，它的運(yùn)行速度越大（B）衛(wèi)星的軌道半徑越大，它的運(yùn)行速度越?。–）衛(wèi)星的質(zhì)量一定時，軌道半徑越大，它需要的向心力越大（D）衛(wèi)星的質(zhì)量一定時，軌道半徑越大，它需要的向心力越小2.可以發(fā)射這樣一顆人造地球衛(wèi)星，使其圓軌道 （ ）（A）與地球表面上某一緯度線（非赤道）是共面同心圓（B）與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓是

2、共面同心圓（C）與地球表面上的赤道線是共面同心圓，且衛(wèi)星相對地球表面是靜止的（D）與地球表面上的赤道線是共面同心圓，但衛(wèi)星相對地球表面是運(yùn)動的3. 對于人造地球衛(wèi)星，可以判斷（ ）（A）根據(jù)，環(huán)繞速度隨R的增大而增大（B）根據(jù)，當(dāng)R增大到原來的兩倍時，衛(wèi)星的角速度減小為原來的一半（C）根據(jù)，當(dāng)R增大到原來的兩倍時，衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的（D）根據(jù)，當(dāng)R增大到原來的兩倍時，衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的4. 甲、乙兩個做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星，角速度和線速度分別為1、2和v1、v2，如果它們的軌道半徑之比R1:R2=1:2，則下列說法中正確的是（ ）（A）（B）1:2=2:1（C）（D）5. 火

3、星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，他們的軌道近似為圓。已知火衛(wèi)一的周期為7小時39分，火衛(wèi)二的周期為30小時18分，則兩顆衛(wèi)星相比 （ ）（A）火衛(wèi)一距火星表面較近（B）火衛(wèi)二的角速度較大（C）火衛(wèi)一的運(yùn)動速度較大（D）火衛(wèi)二的加向心速度較大6. 2004年1月國務(wù)院正式批準(zhǔn)繞月探測工程，第一顆繞月衛(wèi)星被命名為“嫦娥一號”，為月球探測后續(xù)工程積累經(jīng)驗。當(dāng)宇宙飛船到了月球上空先以速度v繞月球作圓周運(yùn)動，為了使飛船較安全的落在月球上的B點，在軌道A點點燃火箭發(fā)動器作出短時間的發(fā)動，向外噴射高溫燃?xì)猓瑖姎獾姆较驗?（ ）（A）與v的方向一致（B）與v的方向相反（C）垂直v的方向向右（D）垂直v的方

4、向向左7.在圓軌道上質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑R，地面上的重力加速度為g，則 （ ）（A）衛(wèi)星運(yùn)動的速度為（B）衛(wèi)星運(yùn)動的周期為（C）衛(wèi)星運(yùn)動的加速度為（D）衛(wèi)星的動能為8. 啟動衛(wèi)星的發(fā)動機(jī)使其速度加大，待它運(yùn)動到距離地面的高度比原來大的位置，再定位使它繞地球做勻速圓周運(yùn)動成為另一軌道的衛(wèi)星，該衛(wèi)星后一軌道與前一軌道相比（ ）（A）速率增大（B）周期減?。–）機(jī)械能增大（D）加速度增大9. 氣象衛(wèi)星是用來拍攝云層照片，觀測氣象資料和測量氣象數(shù)據(jù)的。我國先后自行成功研制和發(fā)射了“風(fēng)云一號”和“風(fēng)云二號”兩顆氣象衛(wèi)星?！帮L(fēng)云一號”衛(wèi)星軌道與赤道平面垂直，通過兩極，每12小

5、時巡視地球一周，稱為“極地圓軌道”?！帮L(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星軌道平面在赤道平面內(nèi)稱為“地球同步軌道”則“風(fēng)云一號”衛(wèi)星比“風(fēng)云二號”衛(wèi)星（）（A）發(fā)射速度?。˙）線速度大（C）覆蓋地面區(qū)域大（D）向心加速度小10. 2004年，我國和歐盟合作正式啟動伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)計劃，這將結(jié)束美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）一統(tǒng)天下的局面。據(jù)悉，“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)將由30顆軌道衛(wèi)星組成，衛(wèi)星的軌道高度為2.4104 km，傾角為56，分布在3個軌道面上，每個軌道面部署9顆工作衛(wèi)星和1顆在軌備份衛(wèi)星，當(dāng)某顆工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時可及時頂替工作。若某顆替補(bǔ)衛(wèi)星處在略低于工作衛(wèi)星的軌道上，則這顆衛(wèi)星的周期和速度與

6、工作衛(wèi)星相比較，以下說法中正確的是 （ ）（A）替補(bǔ)衛(wèi)星的周期大于工作衛(wèi)星的周期，速度大于工作衛(wèi)星的速度（B）替補(bǔ)衛(wèi)星的周期大于工作衛(wèi)星的周期，速度小于工作衛(wèi)星的速度（C）替補(bǔ)衛(wèi)星的周期小于工作衛(wèi)星的周期，速度大于工作衛(wèi)星的速度（D）替補(bǔ)衛(wèi)星的周期小于工作衛(wèi)星的周期，速度小于工作衛(wèi)星的速度情奉獻(xiàn)二、本題共2小題，共20分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。11. 有質(zhì)量的物體周圍存在著引力場。萬有引力和庫侖力有類似的規(guī)律，因此我們可以用定義靜電場場強(qiáng)的方法來定義引力場的場強(qiáng)。由此可得，與質(zhì)量為M的質(zhì)點相距r處的引力場場強(qiáng)的表達(dá)式為EG= （萬有引力恒量用G表示） 12. “神舟”五號載人

7、飛船在繞地球飛行的第5圈進(jìn)行變軌，由原來的橢圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓叨鹊膱A形軌道。已知地球半徑，地面處的重力加速度。試導(dǎo)出飛船在上述圓軌道上運(yùn)行的周期T的數(shù)值，（保留兩位有效數(shù)字）T= (表達(dá)式)= （數(shù)值）。 三、本題共6小題，共90分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。13（13分）如圖所示，在距離一質(zhì)量為M、半徑為R、密度均勻的球體R遠(yuǎn)處有一質(zhì)量為m的質(zhì)點。此時M對m的萬有引力為F1，當(dāng)從M中挖去一半徑為R/2的球體時，剩余部分對m的萬有引力為F2，則F1與F2的比值為多少？RRmRRm14（14分）在天體運(yùn)

8、動中，將兩顆彼此距離較近的行星稱為雙星，由于兩星間的引力而使它們在運(yùn)動中距離保持不變，已知兩個行星的質(zhì)量分別為M1和M2，相距為L，求它們的角速度。15（14分）某星球自轉(zhuǎn)周期為T，在它的兩極處用彈簧秤稱得某物重W，在赤道上稱得該物重W，求該星球的平均密度r。16（15分）在電視直播節(jié)目里，可以發(fā)現(xiàn)中央電視臺現(xiàn)場的主持人與駐國外記者進(jìn)行電話對話時，總會發(fā)現(xiàn)當(dāng)主持人問話后，記者的反應(yīng)好象有點“遲鈍”，這種信號是以微波的形式通過通訊衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）進(jìn)行轉(zhuǎn)接的。（1）試說明產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因；（2）試根據(jù)生活常識及括號內(nèi)所給的數(shù)據(jù)估算同步衛(wèi)星離地高度。（已知月地間的距離約為，地球半徑約為）17（16

9、分）要使一顆人造地球通訊衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)能覆蓋赤道上東經(jīng)75.0到東經(jīng)135.0之間的區(qū)域，則衛(wèi)星應(yīng)定位在哪個經(jīng)度范圍內(nèi)的上空?地球半徑06.37106m，地球表面處的重力加速度g9.80 ms2。18（18分）我國自行研制的“神舟五號”載人飛船載著中國第一代宇航員楊利偉，于2003年10月15日9時在酒泉發(fā)射場由“長征二號F”大推力運(yùn)載火箭發(fā)射升空，并按預(yù)定軌道環(huán)繞地球飛行14圈后，于10月16日6時23分安全返回落在內(nèi)蒙古的主著陸場。(1)設(shè)“神舟五號”飛船在飛行過程中繞地球沿圓軌道運(yùn)行，已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，飛船繞地球運(yùn)行的周期為T。試計算飛船離地面的平均高度h。(

10、2)已知將質(zhì)量為m的飛船在距地球中心無限遠(yuǎn)處移到距離地球中心為r處的過程中，萬有引力做功為W=GMm/r，式中G為萬有引力恒量，M為地球的質(zhì)量。那么將質(zhì)量為m的飛船從地面發(fā)射到距離地面高度為h的圓形軌道上，火箭至少要對飛船做多少功?(為簡化計算，不考慮地球自轉(zhuǎn)對發(fā)射的影響)答案：一、選擇題題號12345678910答案BDCDCACACABDCABCC二、填空題11、12、 ，三、計算題13、若質(zhì)點與大球球心相距為2R，其萬有引力為F1，則有大球質(zhì)量小球質(zhì)量小球球心與質(zhì)點相距，小球與質(zhì)點間的萬有引力為剩余部分對質(zhì)點m的萬有引力14、解 如右圖所示，設(shè)Ml的軌道半徑為r1，M2的軌道半徑為r2，

11、兩個行星都繞點做勻速圓周運(yùn)動的角速度為；由于兩個行星之間的萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有 以上三式聯(lián)立解得 ；15、解：題目中彈簧秤稱得物重W與W，實質(zhì)上是彈簧秤的讀數(shù)，即彈簧的彈力，在星球的兩極物體受星球的引力F引與彈簧秤的彈力W的作用，因該處的物體無圓運(yùn)動，處于靜止?fàn)顟B(tài)，有F引=W=G （3分）（其中M為星球質(zhì)量，m為物體質(zhì)量，R為星球半徑）又M=V = R3， （2分）代入式后整理得= （2分）在星球赤道處，物體受引力F引與彈簧秤的彈力W的作用，物體隨星球自轉(zhuǎn)做圓運(yùn)動，所以F引 W = m(2/T)2R（2分）又F引=W 磁場改變一次方向，t時間內(nèi)粒子運(yùn)動半個圓周。 W- W=

12、m(2/T)2R （2分）mR= （2分）將式代入式，整理后得 = （2分）16、解：（1）因為電信號發(fā)射到通訊衛(wèi)星再由通訊衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到接收器，如此再返回來，通過的路程較大，雖然微波以光速傳播，但也要一定的時間，因此看上去有點反應(yīng)“遲鈍”。 （2）設(shè)同步衛(wèi)星的離地高度為，質(zhì)量為，周期為地球的自轉(zhuǎn)周期，由萬有引力定律和牛頓運(yùn)動定律得： 設(shè)月球的軌道半徑為，月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為，由萬有引力定律和牛頓運(yùn)動定律得： 、兩式整理后相比得： 根據(jù)生活常識知地球自轉(zhuǎn)周期天，月球公轉(zhuǎn)周期天，將及、 代入得17、解：如圖所示，圓為地球赤道s為衛(wèi)星所在處，用R表示衛(wèi)星運(yùn)動軌道的半徑。由萬有引力定律、牛頓運(yùn)動定律和衛(wèi)星周期亦即地球自轉(zhuǎn)周期)可得 式中為地球質(zhì)量，為引力常量，m為衛(wèi)星質(zhì)量，另有 GMgR20 由圖可知 RcosR 由以上各式，可解礙 取T=23小時56分4秒(或近似取r等24小時)代人數(shù)值?？傻?1.3 由此可知，衛(wèi)星的定位范圍在東經(jīng)135.081.353.7到75.081.31563之間的上空18、解：(1)設(shè)飛船質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，由萬有引力定律和牛頓第二定律有 又GMm/R2mg解得飛船離地面的高度 (2)若將飛船由距地球無窮遠(yuǎn)處移至距離地球表面為h處，引力做功為W1G