高一物理必修二天体运动万有引力定律的应用

1、天体运动万有引力定律的应用1. 如图所示，土星和火星都在闱绕太阳公转，根据开普勒行星运动定律可知土星”f、A. 土星远离太阳的过程中，它的速度将减小B. 土星和火星绕太阳的运动是完美的匀速圆周运动C. 土星比火星的公转周期大D. 土星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增人2. 在物理学发展过程中，很多科学家做出了巨大的贡献，下列说法中符合事实的是A. 从今天看来，哥白尼提出的“口心说”是正确的B. 牛顿提出了万有引力定律C. 开普勒认为太阳系中各人行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直D. 第谷首先提出了地球绕太阳的运动轨道是椭圆轨道运动而不是圆轨道3. 下列说法中符合

2、物理史实的是A. 伽利略发现了行星的运动规律，开普勒发现了万有引力定律B. 哥白尼创立地心说，“地心说”是错误的，“口心说”是对的，太阳是宇宙的中心C. 牛顿首次在实验室里较准确地测出了万有引力常量D. 牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律4. 假设人造地球卫星做匀速圆周运动，当它的轨道半径增人到原来的2倍时（）A. 根据F=marr,卫星受到的向心力增为原来的2倍V1B. 根据F=m,卫星受到的向心力减为原来的一r2C. 根据F=G绅,卫星受到的向心力减为原来的丄r4D. 根据F=mg,卫星受到的向心力保持不变5. 我国月球探测

3、活动的第一步绕月工程和第二步落月“工程己按计划在2013年以前顺利完成。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为go,飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道I运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道口，到达轨道的近月点b时再次点火进入月球近月轨道m绕月球做圆周运动，下列判断正确的是A. 飞船在轨道I上的运行速率卩=B. 飞船在A点处点火变轨时，动能增人2试卷第1页，总3页C. 飞船从A到B运行的过程中机械能增人飞船在轨道III绕月球运动一周所需的时间了=兀算假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则下列物理量变化正确的是（）地球的

4、向心力变为缩小前的一半地球的向心力变为缩小前的16地球绕太阳公转周期与缩小前相同地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半“科学真是迷人.如呆我们能测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球D.6.A.B.C.D.7.试卷第4页，总3页示月球的质量.关于月球质量，下列说法正确的是（A.B.M=C.M=GgGT2D.M空4/rG8. 地球表面重力加速度g地、地球的半径斤地,火星的半径斤火、火星表面的重力加速度g火、ar2z,d2地BA.地球的质量地，某飞船飞到火星上测得由此可得火星的质量为（）g加.d.g逆地地运转的周期T,就能根据万有引力定律“称量月球的质量了.已知引力常数G,用M表）9.A.B

5、.C.D.已知引力常量G与下列哪些数据，一定可以计算出地球密度地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离月球绕地球运行的周期及月球绕地球转动的轨道半径做圆周运动的人造地球卫星的绕行周期若不考虑地球自转，已知地球半径和重力加速度10.我国将要发射一颗绕月运行的探月卫星嫦娥1号.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面已知月球的质量约为地球质量的丄，月球的半径约为地球半径的丄，地球814上的第一宇宙速度约为7.9km/s,则该探月卫星绕月运行的速率约为（）A. 0.4km/sB.1.8km/sC.11km/sD.36km/s两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为TA：TH=l：S9则轨道半径之比

6、和运动速率之比分别为（）A. :7?=4:1,=1:2B. Ra.Rb=A,vawb=2C. Ra:Rh=1:4,v4:vh=2-.1D. R,、：心=1:4,v4:vb=1:212.关于第一宇宙速度，卞列说法正确的是A. 第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最人速度B. 第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最小速度C. 地球的第一宇宙速度由地球的质量和半径决定的D. 第一宇宙速度是地球同步卫星环绕运行的速度13关于在轨运行的“天宫二号S下列说法中正确的是（）A. “天宫二号”的运行速度一定大于IMsB. “天宫二号”的运行速度一定大于7.9km/s且小于11.2km/sC. “天宫二号”运行时，

7、其处于失重状态D. “天宫二号”运行时，其处于平衡状态14. 假设“天宫二号”与“神州十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，用A代表“神舟十一号”，B代表“天宫二号”，它们对接前做圆周运动的情形如图所示，则下列说法中正确的是（）A. A的运行速度小于B的运行速度B. A的向心加速度小于B的向心加速度C. A的运行速度人于B的运行速度D. A的向心加速度等于B的向心加速度15. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道1,然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于0点，轨道2、3相切于尸点，如图所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，下列说法中

8、正确的是（）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上经过0点时的加速度大于它在轨道2上经过0点时的加速度D. 卫星在轨道2上经过尸点时的加速度等于它在轨道3上经过尸点时的加一速度16. 如图所示为发射地球同步卫星过程中的变轨示意图，卫星首先进入椭圆轨道I,然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道II,则（）A. 卫星在同步轨道II上的运行速度等于第一宇宙速度7.9km/sB. 该卫星的发射速度必定人于第二宇宙速度11.2km/sC. 在轨道丨上，卫星在P点的速度小于在Q点的速度D. 卫星在Q点通过加速实现由轨

9、道I进入轨道II本卷山系统白动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1. AC【解析】根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面枳相等，所以土星远离太阳的过程中，它的速度将减小，故A正确；根据开普勒行星运动第一定律可知，土星和火星绕太阳的运动轨迹是椭圆轨道，选项B错误；根据开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.由于土星的半长轴比较大，所以土星的周期较人，选项C正确；根据开普勒第二定律：对每一个行星而言,太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等.故D错误；故选AC.点睛：该题以地球和火星为例子考查开普勒定律，正确理解开

10、普勒的行星运动三定律是解答本题的关键.2. B【解析】哥白尼提出口心说，认为太阳是宇宙的中心，所有的行星绕太阳做圆周运动，这只是在太阳系中：在银河系中，太阳并不是宇宙的中心，选项A错误：牛顿提出了万有引力定律，选项B正确：所冇行星分别沿不同人小的椭圆轨道绕太阳运动，运动方向为轨迹上某一点切线方向不一定与它和太阳的连线垂直，故C错误；开普勒首先提出了地球绕太阳的运动轨道是椭圆轨道运动而不是圆轨道，选项D错误；故选B.3. D【解析】开普勒发现了行星的运动规律，牛顿发现了万有引力定律，选项A错误；哥白尼创立口心说，现在看来“地心说”和“口心说”都是错误的，太阳并不是宇宙的中心，选项B错误；卡文迪许

11、首次在实验室里较准确地测出了万有引力常量，选项C错误；牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，选项D正确；故选D.4. C【解析】试题分析：当轨道半径变化时，万有引力变化，卫星的角速度QuJ字随着变化，所以不能根据公式F=mu)2.r得卫星受的向心力增为原来的2倍，故A错误；同理，当轨道半径变化时，万有引力变化，卫星的线速度随着变化，故B错误；根据万有引力的表达式尸=竺冬，卫星受的向心力减为原来的丄.故C正确；人造地球卫星的轨道半径增大r4到原来2倍时，重力加速度也随着变化，故D错误；故选C。考点：万有引力定律的应用【名师点睛】人造

12、卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，卫星的线速度、角速度、周期都与半径有关，讨论这些物理量时要找准公式，正确使用控制变量法。5. A【解析】试题分析：飞船在轨道I上，由万有引力定律和牛顿第二定律得3丘4R,GM=SqR联立得r际,故A项正确；飞船在A点点火进入较小的内轨道，喷火方向应向着前进的方向，使飞船减速，故动能减小，故B项错；飞船在II轨道上从A点运动到B点过程只受万有引力作用，机械能守恒，故C项错；在川轨道上，GMmrn4tt2n丁一？吓=mR厂“D：1一-小、匚R，厂，zpR,联立得也，故d项错。考点：本题考查了万有引力定律和牛顿第二定律在天体运动中的应用。6. BC【解析】A、B、

13、由于天体的密度不变而半径减半，导致天体的质量减小，所以有:5齐答案第3页，总4页eM，X_1地球绕太阳做圆周运动由万有引力充当向心力所以有:正确，A错误：与原来相同，C正确；D、由G誉皿孰外整理得豚错误：故选BC。7. A【解析】月球表面物体的重力等于万有引力，有吩G譽，解得M=薯，A正确8. A【解析】星球表面的物体受到的重力等于万有引力，即：G-=mg得：M=所以：二=器咚，所以：M火=器吆旳鮫，故A正确、BCD错误.故选A.m地r魁9地、R虑g地点睛：本题要掌握忽略星球自转的情况下，在星球表面的物体受到的重力等于万有引力G讐&=mg,这是解决天体问题的重要的关系式.9. D【解析】A、已

14、知地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离，根据万有引力提供向心力，列出等式：G警=m（芋円，M=劈,所以只能求出太阳的质量，故A错误；B、已知月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径，根据万有引力提供向心力，列出等式：畔=竺嘗二地球质量尬=壽，可以求出地球质量，但不知道地球半径，故B错误；C、已知人造地球卫星在地面附近绕行运行周期，根据万有引力提供向心力，列出等式：竽=斗密，由于不知道轨道半径，故无法求出质量与密度，故C正确；R2T2D、已知地球半径和重力加速度，根据万有引力等于重力列出等式警=甞，根据密度定义得：卩=等=黑，故D正确。厂V4nGR点睛：本题考查了万有引力定律在天体中的应用

15、，解题的关键在于找出向心力的来源，并能列出等式解题。10BV【解析】万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得，对绕地球表面运行的卫星:v2MWv2G不=宇，对绕月球表面运行的卫星：联立有：代入数据解得vl.Skiws,故B正确，ACD错误。11.C【解析】人造卫星绕地球做圆周运动受到的万有引力提供向心力，对A卫星有環等&，对虹星有G鞘w护”,解得:紀,用速度表示向心力，对月卫星有G凹鼻=卩乙，对B卫星有G辱=叫吃，解得么=2,c比&広Rrvb1正确.12.C【解析】第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度，选项A错误；根据u=J学可知,第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最人速度，选项E错误；根据

16、u=怦可知，地球的第一宇宙速度由地球的质量和半径决定的，选项C正确；第一宇宙速度并不是地球同步卫星环绕运行的速度，比同步卫星的速度大，选项D错误；故选C.13C【解析】根据万有引力提供向心力有：，G辔则得拝,得轨道高度越高，卫星的线速度越小，第一宇宙速度为最大坏绕速度，天宫二号的线速度一定小于第一宇宙速度.故AB错误.“天宫二号”运行时，其受到的万有引力全部提供向心加速度，所以处于失重状态.故C正确,D错误，故选C.点睛：解决卫星运行规律问题的核心原理是万有引力提供向心力，通过选择不同的向心力公式，来研究不同的物理量与轨道半径的关系，同时理解何时做离心运动，近心运动，及圆周运动的条件.14C【

17、解析】由万有引力提供向心力得,G=m=ma则得u=佟，a=:根据u=Iryjryjr可知，轨道半径越人，运行速率越小，所以A的运行速度大于B的运行速度.故A错误，C正确；根据a=可知，轨道半径越人，向心加速度越小，A的向心加速度人于B的向心加速度.故BD错误.故选C.15BDm、【解析】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为本卷III系统门动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。轨道半径为人地球质量为必有:一Mmv2G=m=mcor=maA.Fhv=,轨道3的半径比轨道1的半径人，所以卫星在轨道3上的运行速率小于在轨道1上的运行速率，A错误:B、=,轨道3半径比轨道1半径大，所以卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度，B正确；C、从轨道1到轨道2,卫星在0点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星所需向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，增加所需的向心力，所以卫星在轨道1上经过0点时的速率小于它在轨道2上经过0点时的速率，C错误；MiriD、根据3=-1-知，在轨道2上经过尸点和轨道3上经过尸点的加速度人小相等，D正确；r故选BDo16.D【解析】A、1.9km/s即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的坏绕