人教新版高中物理自我檢測題　萬有引力與航天word版含解析

1.若想檢驗“使月球繞地球運動的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律,在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下,需要驗證()A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602 B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602 C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6 D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/601.答案B本題考查萬有引力定律的應(yīng)用。設(shè)地球半徑為R,質(zhì)量為M,月球繞地球公轉(zhuǎn)軌道半徑為r。地球?qū)Φ孛娓浇奶O果的引力GMmR2=mg,所以g=GMR2①;地球?qū)υ虑虻囊μ峁┰虑蚬D(zhuǎn)的向心力,即GMm月r2=m月a,所以a=GMr2②;2.(2022寧夏銀川二中期末)如圖所示,A為地球赤道上的物體,B為地球同步衛(wèi)星,C為地球表面上北緯60°處的物體。已知A、B的質(zhì)量相等。則下列關(guān)于A、B和C三個物體的說法中,正確的是()物體受到的萬有引力小于B物體受到的萬有引力物體的向心加速度小于A物體的向心加速度、B兩物體的軌道半徑的三次方與周期的二次方的比值相等和B兩物體的線速度的比值比C和B兩物體的線速度的比值大,且都小于12.答案DA、B兩物體的質(zhì)量相等,根據(jù)萬有引力定律F=GMmr2可知,A受到的萬有引力大于B受到的萬有引力,故A項錯誤;因A與B兩物體的角速度相等,由an=ω2r可知B的向心加速度大于A的向心加速度,故B項錯誤;A在地球表面,不是環(huán)繞地球做勻速圓周運動,因此它的軌道半徑與公轉(zhuǎn)周期的關(guān)系不滿足開普勒第三定律,故C項錯誤;根據(jù)v=ωr可知,B的線速度最大,C的線速度最小,因此A與B的線速度的比值大于C與B的線速度的比值,且均小于1,故3.土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”(如圖),每16天繞土星一周,其公轉(zhuǎn)軌道半徑約為×106km,已知引力常量G=×10-11N·m2/kg2,則土星的質(zhì)量約為()×1017kg ×1026kg×1033kg ×1036kg3.答案B衛(wèi)星繞土星運動,土星的萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運動的向心力,設(shè)土星質(zhì)量為M,衛(wèi)星質(zhì)量為m,由牛頓第二定律有GMmR2=m4π2T2R,解得M=4π2R2GT2=4×3.4.(多選)(2022山東菏澤期中)1798年,英國物理學家卡文迪許測出引力常量G,因此卡文迪許被人們稱為能稱出地球質(zhì)量的人。若已知引力常量G,地球表面處的重力加速度g,地球半徑R,地球上一個晝夜的時間T1(地球自轉(zhuǎn)周期)、一年的時間T2(地球公轉(zhuǎn)周期),地球中心到月球中心的距離L1,地球中心到太陽中心的距離L2。你能計算出()A.地球的質(zhì)量m地=gB.太陽的質(zhì)量m太=4C.月球的質(zhì)量m月=4D.可求月球、地球及太陽的密度4.答案AB對地球表面的質(zhì)量為m0的物體來說,應(yīng)有m0g=Gm地m0R2,所以地球質(zhì)量m地=gR2G,A項正確;對地球繞太陽運動來說,有Gm太m地L22=m地4π2T22L年12月8日,肩負著億萬中華兒女探月飛天夢想的嫦娥四號探測器成功發(fā)射,“實現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測,率先在月背刻上了中國足跡”。已知月球的質(zhì)量為M、半徑為R,探測器的質(zhì)量為m,引力常量為G,嫦娥四號探測器圍繞月球做半徑為r的勻速圓周運動時,探測器的()A.周期為4π2rC.角速度為Gmr3 D.5.答案A探測器圍繞月球做勻速圓周運動,月球?qū)μ綔y器的引力充當向心力,則GMmr2=mv2r=mω2r=m4π2T2r=ma向,解得a向=GMr2,T=2πr3GM,ω=GM6.(多選)如圖所示,兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運動,用R、T、Ek、S分別表示衛(wèi)星的軌道半徑、周期、動能、與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積。下列關(guān)系式正確的有()>TB >EkB =SB D.RA36.答案AD衛(wèi)星做勻速圓周運動時有GMmR2=mv2R=mRω2=mR4π2T2,則T=2πR3GM∝R3,故TA>TB,TA2TB2=RA3RB3,A、D皆正確;Ek=12mv2=GMm7.(多選)2022年2月2日,我國成功將電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“張衡一號”發(fā)射升空,標志我國成為世界上少數(shù)擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之一。通過觀測可以得到衛(wèi)星繞地球運動的周期,并已知地球的半徑和地球表面處的重力加速度。若將衛(wèi)星繞地球的運動看做是勻速圓周運動,且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計算出衛(wèi)星的()A.密度 B.向心力的大小C.離地高度 D.線速度的大小7.答案CD本題考查萬有引力定律的應(yīng)用。設(shè)衛(wèi)星離地面的高度為h,則有GMm(R+h)2=m2πT2(R+h),結(jié)合m0g=GMm0R2,得h=3GMT24π2-R=38.(2022湖北襄陽期中)據(jù)《當代天文學》2022年11月17日報道,被命名為“開普勒11145123”的恒星距離地球5000光年,其赤道直徑和兩極直徑僅相差6公里,是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最圓天體。若該恒星的體積與太陽的體積之比約為k1,該恒星的平均密度與太陽的平均密度之比約為k2,則該恒星表面的重力加速度與太陽表面的重力加速度之比約為()A.3k1·k2 B.3k12·k8.答案A將恒星視為球體,則體積V=43πR3∝R3,根據(jù)“黃金代換”,恒星表面的重力加速度g=GMR2=GρVR2∝ρR,所以g1g2=ρ9.(2022安徽安慶二模)2022年1月3日10時26分,嫦娥四號探測器成功著陸在月球背面南極—艾特肯盆地的預選著陸區(qū)。存在“月球背面”是因為月球繞地球公轉(zhuǎn)的同時又有自轉(zhuǎn),使得月球在繞地球公轉(zhuǎn)的過程中始終以同一面朝向地球。根據(jù)所學物理知識,判斷下列說法中正確的是()A.月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期B.月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期等于月球自轉(zhuǎn)的周期C.月球繞地球公轉(zhuǎn)的線速度大于地球的第一宇宙速度D.月球繞地球公轉(zhuǎn)的角速度大于地球同步衛(wèi)星繞地球運動的角速度9.答案B由題意知,月球繞地球一周的過程中,其正面始終正對地球,據(jù)此可知,月球公轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)恰好自轉(zhuǎn)一周,即月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期與其自轉(zhuǎn)周期相同,故A錯誤,B正確;地球的第一宇宙速度是繞地球做圓周運動的最大環(huán)繞速度,所以月球繞地球公轉(zhuǎn)的線速度小于地球的第一宇宙速度,故C錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力可得角速度ω=GMr3,月球繞地球公轉(zhuǎn)的半徑大于地球同步衛(wèi)星繞地球運動的半徑,所以月球繞地球公轉(zhuǎn)的角速度小于地球同步衛(wèi)星繞地球運動的角速度,故10.(多選)(2022廣東佛山模擬)某宇宙飛船在赤道所在平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運動,假設(shè)地球赤道平面與其公轉(zhuǎn)平面共面,地球半徑為R。日落后3小時時,站在地球赤道上的小明,剛好觀察到頭頂正上方的宇宙飛船正要進入地球陰影區(qū),則()A.宇宙飛船距地面高度為2RB.在宇宙飛船中的宇航員觀測地球,其張角為90°C.宇航員繞地球一周經(jīng)歷的“夜晚”時間為6小時D.若宇宙飛船的周期為T,則宇航員繞地球一周經(jīng)歷的“夜晚”時間為T/410.答案BD飛船與地球之間的位置關(guān)系如圖,O是地心,人開始在A點,這時剛好日落,經(jīng)過3小時,地球轉(zhuǎn)了45°,即∠AOC=45°,此時人已經(jīng)到了B點,飛船在人的正上方C點,太陽光正好能照到飛船,所以根據(jù)∠AOC=45°,就能確定飛船的軌道半徑r=OC=AOcos45°=2OA=2R,則飛船的高度h=(2-1)R,故A錯誤?！螦OC=45°,則∠ACO也是45°,此時在宇宙飛船中的宇航員觀測地球,其張角為90°,故B正確。若宇宙飛船的周期為T,則由A的分析可知,飛船在地球的陰影內(nèi)對應(yīng)的圓心角為90°,則宇航員繞地球一周經(jīng)歷的“夜晚”時間為T4;由于該飛船的軌道半徑為2R,小于同步衛(wèi)星的軌道半徑,則該飛船的周期小于同步衛(wèi)星的周期,即小于24小時,所以宇航員繞地球一周經(jīng)歷的“夜晚”時間小于6小時,故CB組能力提升年成功發(fā)射的“東方紅一號”是我國第一顆人造地球衛(wèi)星,該衛(wèi)星至今仍沿橢圓軌道繞地球運動。如圖所示,設(shè)衛(wèi)星在近地點、遠地點的速度分別為v1、v2,近地點到地心的距離為r,地球質(zhì)量為M,引力常量為G。則()>v2,v1=GMr >v2,v1><v2,v1=GMr <v2,v1>11.答案B衛(wèi)星沿橢圓軌道運動時,只受萬有引力作用,機械能守恒,在衛(wèi)星由近及遠的運動過程中,衛(wèi)星的部分動能轉(zhuǎn)化為勢能,速度逐漸減小,故v1>v2。若衛(wèi)星過近地點做半徑為r的勻速圓周運動,則滿足GMmr2=mv2r,可得v=GMr?，F(xiàn)衛(wèi)星過近地點做離心運動,則v1>GMr,故選項B正確12.(2022湖南衡陽模擬)2022年1月3日,嫦娥四號探測器登陸月球,實現(xiàn)人類探測器首次月球背面軟著陸,為給嫦娥四號探測器提供通信支持,我國早在2022年5月21日就成功發(fā)射嫦娥四號中繼星“鵲橋號”,如圖所示,“鵲橋號”中繼星一邊繞拉格朗日L2點做圓周運動,一邊隨月球同步繞地球做圓周運動且其繞L2點的半徑遠小于L2點與地球間的距離。已知位于地、月拉格朗日L1、L2點處的小物體能夠在地、月的引力作用下,幾乎不消耗燃料,便可與月球同步繞地球做圓周運動。則下列說法正確的是()A.“鵲橋號”的發(fā)射速度大于km/sB.“鵲橋號”繞地球運動的周期等于月球繞地球運動的周期C.同一衛(wèi)星在L1點受地、月引力的合力與其在L2點受地、月引力的合力相等D.若技術(shù)允許,使“鵲橋號”剛好位于L1點,能夠更好地為嫦娥四號探測器提供通信支持12.答案Bkm/s是衛(wèi)星脫離地球的引力的第二宇宙速度,“鵲橋號”的發(fā)射速度應(yīng)小于km/s,故A錯誤;根據(jù)題意知“鵲橋號”繞地球轉(zhuǎn)動的周期與月球繞地球轉(zhuǎn)動的周期相同,故B正確;根據(jù)題意知同一衛(wèi)星在L1、L2兩點繞地球轉(zhuǎn)動的周期相同,則角速度相同,由Fn=mω2r可知同一位星在L2點所受月球和地球引力的合力比在L1點要大,故C錯誤;“鵲橋號”若剛好位于L1點,由題圖可知不能更好地為嫦娥四號探測器提供通信支持,故D錯誤。13.(多選)同重力場作用下的物體具有重力勢能一樣,引力場作用下的物體同樣具有引力勢能。若取無窮遠處引力勢能為零,物體距星球球心距離為r時的引力勢能為Ep=-Gm0mr(G為引力常量)。設(shè)宇宙中有一個半徑為R的星球,宇航員在該星球上以初速度v0豎直向上拋出一個質(zhì)量為m的物體,不計空氣阻力,經(jīng)