物理鲁科版必修第二册第1节 天地力的综合：万有引力定律作业

【优质】第1节天地力的综合：万有引力定律作业练习一．单项选择1．中国空间站天和核心舱的运行圆轨道距离地面的高度约，其运行的周期为．角速度为．线速度为．加速度为，则（）A． B． C． D．2．太阳现在正处在恒星演化的中期，叫主序星阶段。太阳均匀地向四周辐射能量，质量在缓慢减小。不考虑其他影响，则经过足够长的时间后，围绕太阳做圆周运动的小行星（）A．半径变大 B．速率变大C．角速度的值变大 D．加速度的值变大3．2021年的4月29日，中国空间站“天和”核心舱在文昌航天发射场顺利升空，并且成功实现入轨。6月17日“神舟十二号”发射升空，我国三名航天员进入属于我们自己的空间站。已知国际空间站的轨道的近地点到地面的高度为320km，远地点到地面的高度为347km；中国空间站位于距地面约400km的近圆轨道。下列说法正确的是（）A．国际空间站从近地点向远地点运动的过程中速度逐渐增大B．地球对国际空间站内航天员的引力一定大于对中国空间站内航天员的引力C．国际空间站在近地点运行的速度大于中国空间站运行的速度D．空间站内航天员处于失重状态，地球对空间站内的航天员没有引力作用4．北京时间2021年6月17日9时22分，长征二号F遥十二运载火箭将搭载聂海胜．刘伯明．汤洪波3名航天员的神舟十二号飞船顺利送入太空，3名航天员成为中国空间站“天和”核心舱的首批“入住人员”，并在轨驻留3个月。已知“天和”核心舱组合体轨道远地点高度约394.9km，近地点高度约384km，地球半径6400km，地球同步卫星的离地高度约36000km，周期24h。则“天和”核心舱环绕地球一周的时间约为（）A．1.5h B．6h C．0.5h D．8h5．2021年8月20日中国空间站中宇航员第二次出舱作业的情况如图所示，下列关于宇航员的说法正确的是（）A．宇航员此时处于平衡状态 B．宇航员所受重力为零而完全失重C．宇航员的运行速度大于第一宇宙速度 D．宇航员的向心加速度小于地球表面重力加速度6．在某星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，若物体只受该星球引力作用，引力常量为G，忽略其他力的影响，物体上升的最大高度为h，已知该星球的直径为d，下列说法正确的是（）A．该星球的质量为B．该星球的质量为C．在该星球表面发射卫星时最小的发射速度为D．在该星球表面发射卫星时最小的发射速度为7．北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航．定位等功能。“北斗”系统中两颗工作卫星1和2均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径均为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A．B两位置，如图所示。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力。以下判断正确的是（）

A．两颗卫星所受的向心力大小一定相等B．要使卫星1追上卫星2，应使卫星1加速C．卫星1由位置A运动到位置B所需的时间可能为D．两颗卫星所在高度处的重力加速度为8．2021年9月20日北京时间15时10分，搭载天舟三号货运飞船的长征七号遥四运载火箭在我国文昌航天发射场点火发射。当天22时08分，天舟三号成功对接于空间站天和核心舱后向端口。我国自主研发的空间站“天和”核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是（）A．核心舱的质量和绕地半径B．核心舱的质量和绕地周期C．核心舱的绕地角速度和绕地周期D．核心舱的绕地线速度和绕地半径9．2019年4月10日，包括中国在内，全球多地天文学家同步公布人类史上首张黑洞照片，照片中是室女座巨椭圆星系的黑洞照片，这是黑洞存在最直接的视觉证据。黑洞的发现是由全球200多位科学家，历时十年．从全球四大洲8个观测点共同合作完成的成果，这也表明当今世界合作才会共赢，单边主义只会越走越窄。黑洞是一个非常致密的天体，会形成强大的引力场，连光也无法逃脱。某黑洞中心天体的质量是太阳的50亿倍，太阳质量为，光在真空中的传播速度，引力常量，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，请估算该黑洞最大半径的数量级为（）A． B． C． D．10．2021年6月17日，“神州十二号”载人飞船与中国太空站“天和核心舱”完成自主对接。对接前“神州十二号”在较低轨道运行，“天和核心舱”在较高轨道运行，它们都绕地球近似做匀速圆周运动，运行轨道如图所示。则（）A．“神州十二号”运行的周期比“天和核心舱”更小B．“神州十二号”运行时的线速度比“天和核心舱”更小C．“神州十二号”运行时的向心力比“天和核心舱”更大D．“神州十二号”和“天和核心舱”都处于超重状态11．已知月球中心到地球中心的距离是地球半径的60倍。则下列说法正确的是（）A．月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度大小等于地面附近重力加速度大小的B．月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度大小等于地面附近重力加速度大小的C．地面附近重力加速度大小等于月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度大小的D．地面附近重力加速度大小等于月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度大小的12．已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为，向心加速度大小为，近地卫星速度大小为，向心加速度大小为，地球同步卫星线速度大小为，向心加速度大小为，设近地卫星距地面高度不计，同步卫星距地面高度约为地球半径的6倍，则以下结论正确的是（）A． B． C． D．13．如图所示为某卫星沿椭圆轨道绕地球运动的示意图，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，卫星远地点距地心的距离为3R。则（）A．卫星在远地点的速度小于B．卫星经过远地点时速度最大C．卫星经过远地点时的加速度大小为D．卫星经过远地点时加速后不能再次经过远地点14．2020年6月23日9时43分，“北斗三号”最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心成功发射第55颗北斗导航卫星，至此，北斗全球定位系统组网卫星部署圆满收官，该卫星为地球静止轨道卫星，距离地面的距离约为3.6万千米。已知火星质量约为地球的，半径约为地球的，火星自转周期与地球自转周期大致相等，若要发射一颗火星静止轨道卫星，则火星静止轨道卫星距离火星表面高度约为（地球半径为6400千米）（）A．0.4万千米 B．1.2万千米 C．1.8万千米 D．2.1万千米15．2021年7月4日早上，“神舟十二号”航天员刘伯明和汤洪波先后出舱，成为我国第二和第三个在太空中行走的航天员，这也是我国继“神舟七号’后，第二次进行太空行走任务。若地球视为质量分布均匀的球体，关于固定在舱外某位置正在作业的宇航员，下列说法正确的是（）A．宇航员的加速度方向总是指向地心B．宇航员处于平衡状态C．宇航员相对于地球表面是静止的D．宇航员不受地球引力

参考答案与试题解析1．【答案】B【解析】A．地球同步卫星的高度约为地球半径的6倍，周期为24h，天和核心舱的高度远小于同步卫星的高度，由得可知故A错误；B．由得故B正确；C．由得知r越大，v越小，当时，天和核心舱的运行圆轨道距离地面的高度约，所以其运行速度故C错误；D．由得在地球表面加速度为，天和核心舱的运行圆轨道距离地面的高度约，所以故D错误。故选B。2．【答案】A【解析】根据万有引力太阳质量减小后，万有引力不足以提供小行星运动的向心力，则小行星做离心运动，半径变大，经过足够长的时间稳定后，根据因为半径变大，则速度变小，角速度变小，加速度变小。故选A。3．【答案】C【解析】A．由开普勒第二定律知国际空间站从近地点向远地点运动的过程中速度逐渐减小，故A错误；B．由于国际空间站内的宇航员的质量与中国空间站内航天员的质量大小未知，所以无法比较地球对国际空间站内航天员的引力与中国空间站内航天员的引力大小，故B错误；C．由得可知国际空间站在近地点所在的圆轨道的速度大于中国空间站的速度，由圆轨道变到椭圆轨道需要点火加速，所以国际空间站在近地点的速度大于国际空间站在近地点所在的圆轨道的速度，故国际空间站在近地点运行的速度大于中国空间站运行的速度，故C正确；D．完全失重是指物体受到的重力完全产生了物体运动的加速度，在圆周运动中，完全失重的时候，物体的重力全部作为了物体运动所需要的向心力，产生了向心力加速度，失重时物体的重力并没有发生变化，故D错误。故选C。4．【答案】A【解析】由题意可知“天和”核心舱轨道半长轴为根据开普勒第三定律有解得约为，故A正确，BCD错误。故选A。5．【答案】D【解析】A．宇航员随着空间站绕地球做圆周运动，具有向心加速度，不平衡，故A错误；B．宇航员此时受到的重力不为零，重力提供宇航员做圆周运动的向心力，所以宇航员处于完全失重状态，故B错误；C．第一宇宙速度大小等于近地卫星的环绕速度大小，根据因为宇航员的运行轨道半径大于地球半径，所以宇航员运行速度小于第一宇宙速度，故C错误；D．根据可得，地球表面重力加速度为R为地球半径，因为宇航员的运行轨道半径大于地球半径，所以向心加速度小于地球表面重力加速度，故D正确。故选D。6．【答案】A【解析】物体做竖直上抛运动，根据运动学公式可得星球表面的重力加速度为设星球的质量为M，物体的质量为m，在星球表面上有解得由联立可得在该星球表面发射卫星的最小速度为故A正确，BCD错误。故选A。7．【答案】C【解析】A．两卫星均由万有引力提供向心力轨道半径r相同，但卫星的质量m不一定相同，则向心力大小不一定相同；A错误；B．若卫星加速，将做离心运动，运动半径变大且运动更慢，所以卫星1不可能追上卫星2；故B错误；C．根据可得，两卫星的周期而A点到B点的圆周运动具有周期性，时间可为(n=0,1,2,3...)而当n=0时故C正确；D．由和黄金代换式联立可得两颗卫星所在高度处的重力加速度为故D错误。故选C。8．【答案】D【解析】根据解得，，，所以已知核心舱的绕地线速度和绕地半径时，能计算出地球质量，或者是周期与半径，角速度与半径，向心加速度与半径，任何一组都能计算出地球质量，则D正确；ABC错误；故选D。9．【答案】D【解析】设“黑洞”的可能半径为R，质量为M，根据逃逸速度（第二宇宙速度）的定义，结合第一宇宙速度可知，须满足即有所以“黑洞”的可能最大半径故D正确，ABC错误。故选D。10．【答案】A【解析】由图可知，“神州十二号”的轨道半径小于“天和核心舱”的轨道半径：A．根据得可得“神州十二号”运行的周期比“天和核心舱”更小，故A正确；B．根据得可得“神州十二号”运行时的线速度比“天和核心舱”更大，故B错误；C．由于“神州十二号”的质量和“天和核心舱”的质量大小无法比较，所以无法比较“神州十二号”运行时的向心力与“天和核心舱”的向心力大小，故C错误；D．对于两者都围绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则“神州十二号”和“天和核心舱”都处于完全失重状态，故D错误。故选A。11．【答案】A【解析】根据可得月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度地面附近重力加速度大小则选项A正确，BCD错误；故选A。12．【答案】C【解析】A．根据万有引力提供向心力有解得，卫星的线速度近地卫星距地面高度不计，同步卫星距地面高度约为地球半径的6倍，则近地卫星的半径为，同步卫星的半径为则所以A错误；B．由于同步卫星与地球自转的角速度相同，根据则有所以B错误；C．由于同步卫星与地球自转的角速度相同，根据则有根据万有引力提供向心力得得两卫星的轨道半径之比为1:7，可得联立可得所以C正确，D错误。故选C。13．【答案】A【解析】A．若卫星在远地点做匀速圆周运动，则有解得结合黄金代换式解得因为卫星在远地点做圆周运动时，若要变轨到此椭圆轨道，需要减速做近心运动，故卫星在远地点的速度小于，故A正确；B．根据开普勒第二定律可知，卫星经过远地点时速度最小，故B错误；C．根据解得故C错误；D．卫星经过远地点时加速后可以做过远地点的匀速圆周运动，故D错误。故选A。14．【答案】C【解析】设某一星球的质量为M，半径为r，星球的静止轨道卫星的质量为m，静止轨道卫星离星