完整万有引力定律测试题及答案,推荐文档

1、1.Ra：Rb=4:1Va：V b=1：2Ra:Rb=4:1Va:Vb=2:1C.Ra：Rb=1：4Va：Vb=1：2D.Ra：Rb=1：4Va：V b=2:1物理同步测试5一万有引力定律本试卷分第I卷选择题和第n卷非选择题两局部.共150分测试用时120分钟.第I卷选择题共40分一、每题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.关于“亚洲一号地球同步通信卫星,以下说法中正确的选项是A .她的运行的速度是 7.9km/sB.它的质量是1.42T,假设将它的质量增为 2.84T,其同步的轨道的半径变为原来的2倍C.它可以绕过北京的正上方,所以我国可以利用它进行电视转播.

2、D.它距地面的高度约是地球半径的5倍,所以它的向心加速度约是地面处的重力加速度的 1/362.发射地球的同步卫星时,先将卫星发射的近地的轨道1 ,然后在圆轨道1的Q点经点火使卫星沿椭圆轨道 2运行,当卫星到椭圆轨道 2上距地球的最远点 P处,再次点火,将 卫星送入同步的轨道 3,如下列图.那么卫星在轨道 1、2和3上正常运行时,有：A .卫星在轨道3上的速率大于在轨道 1上的速率B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度.C.卫星在轨道1上经Q点的加速度等于它在轨道 2上 / A经Q点的加速度V/D.卫星在轨道2上运行经P点的加速度跟经过 Q点的加速度相等.3 .两颗人造地球卫星 A.B

3、绕地球做圆周运动,周期之比是Ta：Tb=1 ： 8,那么轨道半径之比和运动的速率之比分别为4 .如下列图,a、b、c是地球大气层外圆形轨道上的三颗卫星,a、b的质量相同,但小于 c的质量,那么/,一；、,A. b所需的向心力最小 二B. b、c的周期相同且大于 a的周期J尸CC.向心加速度大小相同且小于a的向心加速度1 . bc的线速度相同,且小于 a的线速度.5 .地面附近的重力加速度为 g,地球的半径为R,人造地球卫星圆形运行的轨道为r,那么以下说法正确的选项是A.卫星在轨道上的向心加速度大小为gR2/r2b.卫星在轨道上的速度大小为VR2g/rC.卫星运行的角速度大小为,r3/R2gD.

4、卫星运行的周期为 2,r3/R2g6 .假设一个作匀速圆周运动的卫星的轨道的半径增大到原来的两倍,仍做匀速圆周运动A .根据公式V=r ,可知卫星运动的线速度将增大为原来的两倍B .根据公式F=m v-,可知卫星所须的向心力减小到原来的1r2C.根据公式F= Gm,2可知地球提供的向心力将减小到原来的-r4,口 J上人g 曰g及击、曲一 ,十g6D .根据上述B,C中所给的公式,可知卫星的线速度将减小到原来的 27 .航天飞机中的物体处于失重状态,是指这个物体A.不受地球的吸引力；B .地球吸引力和向心力平衡；C.受的向心力和离心力平衡；D.对支持它的物体的压力为零.8 .组成星球的物质是靠引

5、力吸引在一起的,这样的星球有一个最大的自转速率.如果超过了该速率,星球的万有引力将缺乏以维持其赤道附近的物体做圆周运动.由此能得到半径为R、密度为p、质量为 M且均匀分布的星球白最小自转周期To以下表达式中正确的是B.3_T=2兀 J3R /GMD.T=、；3 /G9.用m表示地球的通讯卫星同步卫星的质量,h表不离地面的 图度,用R表小地球的半径,g表示地球外表的重力加速度.表示地球的自转的角速度,那么通讯卫星所受的地球对它的万有引力的大小为A.等于0B .等于mX(R h)2324c.等于m VR gD,以上结果都不正确10 .颗靠得较近的天体叫双星,它们一两者重心连线上的某一点为圆心做匀速

6、圆周运动,因而不会由于引力的作用而吸引在一起,以下关于双星说法中正确的选项是A.它们做圆周运动的角速度与其的质量成反比B .它们做圆周运动的线速度与其的质量成反比C.它们所受向心力与其的质量成反比D.它们做圆周运动的半径与其的质量成反比第II卷非选择题共110分二、此题共三小题.把答案填在题中的横线上或按题目要求作图11 . 一束激光垂直射到平面镜上 ,如下列图当平面镜绕垂直于纸面的轴以角速度转动时,反射的光点在 圆弧形光屏上的角速度为 .线速度为.6分12 .毛泽东曾在 1962年?送瘟神?一首诗中写到：“巡天遥看一千河,坐地日行八万里.的诗句.这里的八万里指人随地球的自转而运动的距离.你能

7、否根据你所学的知识计算一下,在赤道上的物体和在北纬300处的物体,每昼夜随地球自转运动的距离是 .地球半径取 6400km 7分13 .地球的半径约为6.4 106m,又知月球绕地球的运动可以近似看成匀速圆周运动,那么可估算出月球到地心的距离为 .7分结果只保存一位有效数字三、此题共7小题,90分.解容许写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位.14 .在天体演变的过程中,红色巨星发生“超新星爆炸后,可以形成中子星电子被迫同原子核中的质子相结合而形成中子,中子星具有极高的密度.1假设中子星的密度是 1017kg/m3,该中

8、子星的卫星绕它做圆轨道运动,求该中子星的卫星运行的最小周期.2中子星也在绕自转轴在自转,假设中子星的自转的角速度为 6.28 30r/s,为了使中子星不因自转而被瓦解,密度至少应为多少假设中子星是通过中子间的万有引力结合成球形星体,引力常量为6.67 10-11N?M2/kg2 10分15 . (10分)如下列图质量为 m的飞行器在绕地球的圆轨道上运行,半径为ri,要进入半径为2的更高的圆轨道n,必须先加速进入一个椭圆轨道出,然后再进入圆轨道n.飞行器在圆轨道n上运动速度大小为 V,在A点时通过发动机向后喷出一定质量气体使飞行器速度增加到 V进入椭圆轨道出,设喷出的气体的u,求：(1)飞行器在

9、轨道I上的速度 V1及轨道I处的重力加速度.(2)飞行器喷出气体的质量.16 . 2000年1月26日我国发射了一颗同步卫星,其定点位置与东径 98o的经线在同一平面内,假设把甘肃省嘉裕关处的经度和纬度近似取为东径98o和北纬a =40o,地球半径R,地球自转周期 T,地球外表重力加速度g(视为常量)和光速c.试求该同步卫星发射的微波信号传到嘉裕关处的接收站所需的时间(要求用题给的量的符号表示).17 .同步通讯卫星是进行现代通讯的重要的工具,我们的国家在卫星的发射方面已取得了辉 煌的成就,已进入了世界航天大国的行列.下面是关于同步卫星的一些问题,请答复或 进行讨论.(1)步通讯卫星的轨道有什

10、么特点(2)同步通讯卫星的轨道离地球外表的距离约为多大(3)在同步的轨道上均匀分布 三颗通信卫星,能否实现全球的通讯,为什么?18 .如下列图,在赤道上,发射两颗质量相同,沿赤道正上方圆形近地轨道绕地心作圆周运 动的卫星A和B, A向正东方发射,B向正西方发射,不计空气阻力影响,但要考虑地 球自转的作用.试分析、计算：(1)发射哪一颗卫星消耗的能量较多(2)与另一颗卫星相比,要多消耗百分之几的燃料(地球半径R=6.4X106m,地面重力加速度g=10m/s2,万有引力恒量G=6.67 x 10-11N m2/kg2)19 .设地球的质量为 M,地球的半径为 R,万有引力的恒量为 G.取离地球的

11、无限远重力势能为零,物体的重力势能的公式为Ep=GmM (式子中,r为质量为m的物体离开地心的距r离)(1)有一质量为 m的人造地球卫星在离地心为 r的圆轨道上运行,推导卫星具有机械能 的表达式(2)在地球的外表发射一颗人造地球卫星,如果发射的速度太大,此卫星可以上升到离地心无穷远处,这个速度称为第二宇宙速度(也称为逃逸速度),推导第二宇宙速度的表达式.(3)假设第一宇宙速度为7.9km/s.求第二宇宙速度.2GMe-八20 .物体从地球上的逃逸速度(第二宇宙速度)V2= J 淇中G、Me、Re分别是引力常量,地球的质量和半径.G=6.67X 10-11N m2/kg2, c=2.9979 x

12、 108m/s,求以下问(1)逃逸速度大于真空中光速的天体叫做黑洞,设某黑洞的质量等于太阳的质量M=1.98x 1030kg,求它的可能最大半径 (这个半径叫 Schwarzchild);(2)在目前天文观测范围内,物质的平均密度为10-27kg/m3,如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体,某密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c,因此任何物体都不能脱离宇宙,问宇宙的半径至少多大参考答案Mm菽m2R,即 t=2T2R33分题号12345678910序号DBCDABDABDCDDADBCD11. 2 2R 12. 3.5X 104km13. 4X 108m14. (1)设中子星的圆轨道半径

13、为R,质量为m,由万有引力提供向心力,可得当R=r (中子星的半径)时,卫星的运行周期最小,43_,3一0注意到M= r ,那么有Tmin2 代入数据,解得Tmin = 1.2X10-3( s ).(2分)3 G(2)设中子星的质量为 M,半径为r,密度为p ,自转角速度为3,今在中子星“赤道外表处取一质量 极小的局部,设其质量为 m,由于这局部的质量极小,故可认为中子星其他局部的质量仍为M,由万有引力提供同心力,可得Mm 24333分2分G厂 m r 又m= r , 整理,可得p =R234 G代入数据可得P min=1.3X 1014 kg/m315. 1I上:MmVim r1口上：v22

14、分由得Vi-2V1I上:Mmmgr1r22解：g 4?V 2分r1(2)设喷出气体质量为m,由动量守恒得mv1= m A m v x A m - u,4分16. .(1)同步卫星的轨道平面必须与地球的赤道的平面重合,这是卫星运动实现的必要的条件,同步卫星发射后并不是直接进入同步轨道的,而是要先进入近地的停泊轨道在进入转移轨道, 最后再经过一系列的 调整进入同步轨道.同步卫星的轨道平面虽然要与地球的赤道的平面重合, 但发射并不一定要在赤道上 发射.(5分)(2)万有引力提供向心力,可得2mM4G2 =m R+hR hT整理后得h=_ 2GMT4 2 -R3分代入数据,解得h=3.587 104k

15、m 3分应该注意同步卫星的高度和与同步卫星的轨道半径不同.3设地球为球体,从卫星处作与地球相切的两条直线,由于同步卫星的高度不是无限大,所以着两根切线总不能过地球的南北的极点M、N.由此可见,不管在同步轨道上发射多小卫星,都不能覆盖全球.4分17.解析：设嘉裕关到同步卫星的距离为L,如下列图,由余弦定理2_2_ _l= r R 2rR cos3分所求时间为L t= C同步卫星到地球球心距离为r2 mrTGMm2- rGMg=R7R2gT26分由以上各式得2R2gT2 31r2 2r R4gT 23 cos3分18 .解析：1地球“自西向东自转,赤道上各点自西向东的线速度2 R ,v0= 3 R=0.47 X 10 m/s 4 分近地卫星的线速度即第一宇宙速度,是相对于地心不是相对地面的线速度,根据牛顿