教科版高中物理必修2第三章第3节万有引力定律的应用2万有引力定律在天文学上的应用

1、名校名 推荐 （答题时间： 30 分钟）1. 我国发射的“神舟”六号载人飞船，与“神舟”五号载人飞船相比，它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法中正确的是（）a. “神舟”六号的速度与“神舟”五号的相同b. “神舟”六号的速度较小c. “神舟”六号的周期与“神舟”五号的相同d. “神舟”六号的周期更短2.某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，实施变轨后卫星的线速度减小到原来的1 ，2此时卫星仍做匀速圆周运动，则（）1b. 卫星的角速度减小到原来的1a. 卫星的向心加速度减小到原来的24c. 卫星的周期增大到原来的8 倍d. 卫星的半径增大到原来的2 倍3.一颗小行星环绕太阳做匀

2、速圆周运动，半径是地球环绕半径的4 倍，则它的环绕周期是（）a. 2 年b. 4 年c. 8 年d. 16年4.若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的p 倍，半径为地球的q 倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的（）a.pq 倍b.q 倍c.p 倍d.pq3倍pq5. 2009 年被确定为国际天文年，以此纪念伽利略首次用望远镜观测星空400 周年。从伽利略的“窥天”创举，到20 世纪发射太空望远镜 天文卫星，天文学发生了巨大飞跃。2009 年 5 月 14 日，欧洲航天局又发射了两颗天文卫星，它们飞往距离地球约160 万千米的第二拉格朗日点（图中l 2）。 l 2 点处在太阳与地球连线的

3、外侧，在太阳和地球的引力共同作用下，卫星在该点能与地球同步绕太阳运动（视为圆周运动）， 且时刻保持背对太阳和地球的姿势，不受太阳的干扰而进行天文观测。不考虑其他星球影响，下列关于工作在l 2 点的天文卫星的说法中，正确的是（）a. 它绕太阳运行的周期比地球绕太阳运行的周期大1名校名 推荐 b. 它绕太阳运行的角速度比地球绕太阳运行的角速度小c. 它绕太阳运行的线速度与地球绕太阳运行的线速度相等d. 它绕太阳运行的向心加速度比地球绕太阳运行的向心加速度大6. 我国首次执行载人航天飞行的“神舟”六号飞船于2005 年 10 月 12 日在中国酒泉卫星发射中心发射升空，由“长征2f”运载火箭将飞船送

4、入近地点为a 、远地点为b 的椭圆轨道上。近地点a 距地面高度为h1。实施变轨后，进入预定圆轨道，如图所示。在预定圆轨道上飞行n 圈所用时间为t，之后返回。已知引力常量为g，地球表面重力加速度为g，地球半径为r，求：（ 1）飞船在预定圆轨道上运动的周期为多大？（ 2）预定圆轨道距地面的高度为多大？（ 3）飞船在近地点 a 的加速度为多大？7. 某颗人造地球卫星在距地面高度为 h 的圆形轨道上绕地球飞行，其运动可视为匀速圆周运动。已知地球半径为 r，地面附近的重力加速度为 g。请推导：（ 1）卫星在圆形轨道上运行的速度；（2）运行周期的表达式。2名校名 推荐 1. b解析：根据公式 g mmm

5、v2，解得： vgm ，可得轨道半径越大，速度越r 2rr小，故 b 正确， a 错误；根据公式t2 r2r 3v可得，轨道半径越大，周期越大，gm所以“神舟”六号的周期大，c、 d 错误。2. c解析：根据 g mmm v2，解得 vgm ，线速度变为原来的1 ，知轨道半径r 2rr2变为原来的4 倍。根据 av 21r，知向心加速度变为原来的16，故 a、d 错误；根据vr知，线速度变为原来的1 ，知轨道半径变为原来的4 倍，则角速度变为原来的1 ，故 b 错221 ，则周期变为原来的8误；根据周期 t，角速度变为原来的8 倍，故 c 正确。83. c解析：根据万有引力提供向心力得：g m

6、mm 4 2 r，解得： t2r 3，r 2t 2gm小行星环绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的4 倍，t行r行3 8，所以这颗t地r地3小行星的运转周期是 8 年。4. c解析：根据万有引力提供向心力 g mmm v 2，可得卫星的环绕速度vgm ，r2rrv行m 行r地p故m 地r 行，选项 c 正确。v 地q5. d 解析：由题意知，工作在 l2 点的天文卫星能与地球同步绕太阳运动，它们绕太阳运动的周期、角速度相同，故a 、 b 错误； 相同，由 v r分析可知，在l 2 点的天文卫星的线速度大于地球绕太阳运行的线速度，故c 错误； 相同，由2an r，可知，它绕太阳运行的向心加

7、速度比地球绕太阳运行的向心加速度大，故d 正确。6. 解：（ 1）由题设飞船做匀速圆周运动，在预定圆轨道上飞行n 圈所用时间为t，因周期为转一圈的时间，所以飞船在预定圆轨道上运动的周期为t。tn（ 2）设预定圆轨道距地面的高度为h，飞船在预定圆轨道上做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律及万有引力定律得：gmmm 4 2rhr h2t2当飞船在地球表面时有mggmm，r2以上各式联立解得：预定圆轨道距地面的高度为h3gr2t2r 。4 2 n2gmm（ 3）根据万有引力定律得：飞船在近地点a 所受的万有引力为f2 ，rh13名校名 推荐 又 gm gr2根据牛顿第二定律得：f ma ，a 的加速度为gr2以上各式联立解得：飞船在近地点a2。rh17. 解：（ 1）地球对人造卫星的万有引力提供人造卫星