高中物理人教版第六章萬有引力與航天單元測試 一等獎

萬有引力與航天測試題一、選擇題（共8小題，每小題6分，共48分）1．蘋果落向地球，而不是地球向上運動碰到蘋果，發(fā)生這個現(xiàn)象的原因是（）A．由于蘋果質(zhì)量小，對地球的引力小，而地球質(zhì)量大，對蘋果引力大造成的B．由于地球?qū)μO果有引力，而蘋果對地球無引力造成的C．蘋果與地球間的引力是大小相等的，由于地球質(zhì)量極大，不可能產(chǎn)生明顯的加速度D．以上說法都不對圖12．如圖1所示，兩個半徑分別為r1＝0.40m，r2＝0.60m，質(zhì)量分布均勻的實心球質(zhì)量分別為m1＝4.0kg、m2＝1.0kg，兩球間距離r0＝2.0m，則兩球間的相互引力的大小為(G＝×10－11N·m2/圖1A．×10－11N B．大于×10－11NC．小于×10－11N D．不能確定3．有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面處的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，則該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的（）A．1/4B．4倍C．16倍 D．64倍4．2011年9月29日，我國自行設(shè)計、制造的“天宮一號”空間實驗室發(fā)射成功，開創(chuàng)了我國航天事業(yè)的新紀元?！疤鞂m一號”經(jīng)過變軌后在距地面355km近圓軌道運行，關(guān)于A．“天宮一號”的向心加速度最大B．“天宮一號”的角速度最大C．隨地球自轉(zhuǎn)物體速度最小D．“天宮一號”的速度大于km/s5．在太陽系中有一顆行星的半徑為R，若在該星球表面以初速度v0豎直上拋出一物體，則該物體上升的最大高度為H。已知該物體所受的其他力與行星對它的萬有引力相比較可忽略不計。則根據(jù)這些條件，可以求出的物理量是（） A．該行星的密度 B．該行星的自轉(zhuǎn)周期 C．該星球的第一宇宙速度 D．該行星附近運行的衛(wèi)星的最小周期6．全球定位系統(tǒng)(GPS)有24顆衛(wèi)星分布在繞地球的6個軌道上運行，距地面的高度都為2萬千米．已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度為3.6萬千米，地球半徑約為6400km，A．3.1km/sB．3.9km/sC．7.9km/sD．11.2km/s7．當今的科技發(fā)展迅猛，我們設(shè)想，如果地球是個理想的球體，沿地球的南北方向修一條平直的閉合高速公路，一輛性能很好的汽車在這條高速公路上可以一直加速下去，并且忽略空氣阻力，那么這輛汽車的最終速度() A．與飛機速度相當B．小于“神舟”六號飛船的速度 C．可以達到7.9km/sD．無法預(yù)測8．如圖2所示，是美國的“卡西尼”號探測器經(jīng)過長達7年的“艱苦”旅行，進入繞土星飛行的軌道。若“卡西尼”號探測器在半徑為R的土星上空離土星表面高h的圓形軌道上繞土星飛行，環(huán)繞n周飛行時間為t，已知萬有引力常量為G，則下列關(guān)于土星質(zhì)量M和平均密度ρ的表達式正確的是（）圖2A．M＝eq\f(4π2R＋h3,Gt2)，ρ＝eq\f(3πR＋h3,Gt2R3)圖2B．M＝eq\f(4π2R＋h2,Gt2)，ρ＝eq\f(3πR＋h2,Gt2R3)C．M＝eq\f(4π2t2R＋h3,Gn2)，ρ＝eq\f(3πt2R＋h3,Gn2R3)D．M＝eq\f(4π2n2R＋h3,Gt2)，ρ＝eq\f(3πn2R＋h3,Gt2R3)二、填空題（共2小題，每小題10分，共20分）9．某同學這樣來計算第一宇宙速度：v==km/s=0.465km/s這一結(jié)果與正確的值相差很大，他的錯誤是，請你寫出正確的推導(dǎo)方法。10.1881年，科學家佐利設(shè)計了一個測量地球質(zhì)量的方法：如圖所示，首先，在長臂天平的兩盤放入質(zhì)量同為m的砝碼，天平處于平衡狀態(tài)；然后，在左盤正下方放一質(zhì)量為M的大球，且球心與砝碼有一很小的距離d；接著又在右盤中加質(zhì)量為Δm的砝碼，使天平又恢復(fù)平衡狀態(tài)。試導(dǎo)出地球質(zhì)量M0的估算式________。(已知地球半徑為R)三、計算題（共2小題，共32分）12．（14分）火箭發(fā)射衛(wèi)星的開始階段是豎直升空，設(shè)向上的加速度a=5m/s2，衛(wèi)星中用彈簧秤懸掛一質(zhì)量m=9kg的物體。當衛(wèi)星升到某高處時，彈簧秤的示數(shù)為85N，那么，此時衛(wèi)星距地面的高度是多少千米？（地球半徑R=6400km，g=10m/s2）13．（18分）已知地球半徑為R，一只靜止在赤道上空的熱氣球（不計氣球離地高度）繞地心運動的角速度為，在距地面h高處圓形軌道上有一顆人造地球衛(wèi)星，設(shè)地球質(zhì)量為M，熱氣球的質(zhì)量為m，人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量為m1，根據(jù)上述條件，有一位同學列出了以下兩個式子：對熱氣球有：對人造地球衛(wèi)星有：進而求出了人造地球衛(wèi)星繞地球運行的角速度。你認為這個同學的解法是否正確？若認為正確，請求出結(jié)果。若認為不正確，請補充一個條件后，再求出。參考答案1．C解析由萬有引力的產(chǎn)生可知，兩物體間的萬有引力屬作用力和反作用力的關(guān)系，依牛頓第二定律可知，地球產(chǎn)生的加速度極小，而蘋果質(zhì)量小產(chǎn)生的加速度很大。2．C解析此題中為兩質(zhì)量分布均勻的球體，r是指兩球心間的距離，由萬有引力定律公式得F＝eq\f(Gm1m2,r2)＝×10－11N<×10－11N，故選C。對公式F＝Geq\f(m1m2,r2)的各物理量的含義要弄清楚。兩物體之間的距離r：當兩物體可以看成質(zhì)點時，r是指兩質(zhì)點間距離；對質(zhì)量分布均勻的球體，r是指兩球心間距離。3．D解析選D。星球表面的重力加速度g＝eq\f(GM,R2)，又知ρ＝eq\f(M,\f(4,3)πR3)，故eq\f(M星,M地)＝(eq\f(g星,g地))3＝64。4．ABC解析“天宮一號”屬于近地衛(wèi)星，其軌道半徑r1小于同步通信衛(wèi)星的軌道半徑r2，由得a1>a2，由得ω1>ω2，由得v1>v2，7.9km/s是第一宇宙速度，是最大的環(huán)繞速度，所以v1<km/s，D錯。對同步通信衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體，具有相同的角速度，即ω2=ω3，B對。由v=rω知v2>v3，故C對。由a=rω2得a2>a3，A對。5．CD解析根據(jù)物體豎直上拋的運動規(guī)律，得，因此可求出該星球表面的重力加速度g。再根據(jù)可推導(dǎo)出CD為正確答案。6。B解析由萬有引力定律得，Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，GM＝rv2，即v1＝v2eq\r(\f(r2,r1))，v2＝7.9km/s，r2＝6400km，代入數(shù)值得，v1≈3.9km/s。7．C解析在理想情況下一直加速，可以達到圍繞地球表面做圓周運動，即第一宇宙速度。8．D解析設(shè)“卡西尼”號的質(zhì)量為m，土星的質(zhì)量為M，“卡西尼”號圍繞土星的中心做勻速圓周運動，其向心力由萬有引力提供，Geq\f(Mm,R＋h2)＝m(R＋h)(eq\f(2π,T))2，其中T＝eq\f(t,n)，解得M＝eq\f(4π2n2R＋h3,Gt2)。又土星體積V＝eq\f(4,3)πR3，所以ρ＝eq\f(M,V)＝eq\f(3πn2R＋h3,Gt2R3)。9．答案：錯誤的認為衛(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期見解析解析人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動時，其軌道半徑近似等于地球半徑R，其向心力為地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力，其向心加速度近似等于地面處的重力加速度，設(shè)地球質(zhì)量為M。根據(jù)萬有引力定律和勻速圓周運動的規(guī)律可得G=m，解得v=m/s=km/s10.eq\f(Mm,Δm)(eq\f(R,d))2解析：設(shè)大球M對m的引力為F。由天平再次平衡得mg＋F＝mg＋Δmg，即Geq\f(Mm,d2)＝Δmg，地球?qū)Υ笄虻囊Φ扔诖笄虻闹亓?，有Geq\f(M0M,R2)＝Mg，解得地球的質(zhì)量M0＝eq\f(Mm,Δm)(eq\f(R,d))2。11．3200km解析對衛(wèi)星中被懸掛的物體受力分析，由牛頓第二定律得，得m/s=m/s。又由和，得，所以，故衛(wèi)星距地面的高度km。12．答案：不正確見解析解析第一個等式（對熱氣球）不正確，因為熱氣球不同于人造衛(wèi)星，熱氣球靜