高中物理人教版第六章万有引力与航天 省赛获奖

一、填空题1．在绕地球做匀速圆周运动的航天飞机的外表面上，有一隔热陶瓷片自动脱落，则陶瓷片的运动情况是（）A.平抛运动B.自由落体运动C.仍按原轨道做匀速圆周运动D.做速圆周运动，逐渐落后于航天飞机2．以下说法错误的是：A．法拉第研究电磁感应现象，总结出电磁感应定律B．开普勒认为对任意一个行星来说，他与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积C．伽利略通过“理想斜面实验”，科学地推理出“力不是维持物体运动的原因”D．卡文迪许利用卡文迪许扭秤实验装置首次测出了静电力常量3．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”六号的速度较小B．“神舟”六号的速度与“神舟”五号的相同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4．假设地球可视为质量均匀分布的球体．已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G.地球的密度为()A.B.C.D.5．如图所示，有人设想要“打穿地球”从中国建立一条通过地心的光滑隧道直达巴西。如只考虑物体间的万有引力，则从隧道口抛下一物体，物体的加速度A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大6．三颗人造地球卫星A、B、C处于不同的轨道上做匀速圆周运动，如图所示，下列说法正确的是（）A．三颗卫星的线速度大小vA＜vB＜vCB．三颗卫星所受的地球引力的大小一定是FA＞FB＞FCC．三颗卫星的向心加速度大小aA＞aB＞aCD．三颗卫星的运动周期TA＞TB＞TC7．关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是A．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星．可能具有相同的周期B．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速度C．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合8．已知地球和冥王星的半径分别为、，绕太阳公转的轨道半径分别为、，公转线速度分别为、，表面重力加速度分别为、，平均密度分别为、，地球第一宇宙速度为，飞船贴近冥王星表面飞行的环绕线速度为，则下列关系正确的是A．B.C.D.9．近年来，人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究，为我们将来登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础．如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得该运动的周期为T，则火星的平均密度ρ的表达式为(k为某个常数)()A．ρ＝kTB．ρ＝C．ρ＝kT2D．ρ＝10．为了估算太阳的质量，需要知道绕太阳做匀速圆周运动的行星的（）A．运转周期和轨道半径B．质量和运转周期C．线速度和质量D．环绕速度和质量二、填空题11．第一宇宙速度V1=，第二宇宙速度V2=，第三宇宙速度V3=。12．已知地球的质量为M，万有引力恒量为G，地球半径为R，用以上各量表示，在地球表面附近运行的人造地球卫星的第一宇宙速度v=___13．火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量的1/9，一宇航员的质量是72kg，则他在火星上所受的重力为______N。（地球表面的重力加速度取10m/s2）14．已知地球的质量为M，万有引力恒量为G，地球半径为R。用以上各量表示在地球表面附近运行的人造地球卫星的第一宇宙速度v＝。三、计算题15．假设在火星上，实验小球做自由落体运动，在2s内下落的位移为16m；求：（1）火星表面上的重力加速度为大；（2）在开始自由下落第3s内的位移为大16．地球围绕太阳的运动可以视为匀速圆周运动，若地球距太阳的距离为r，地球绕太阳公转周期为T，若已知万有引力常量为G，那么太阳的质量是多少？17．地球中心和月球中心距离为地球半径的60倍，一登月密封舱在离月球表面112km的空中沿圆形轨道绕月球飞行，周期为T1=min，月球半径1740km，则地球受月球的吸引力是多少?（地面上的重力加速度为g=10m/s2，R地=6400km）（其中T2为月球公转周期，约为30天）18．(10分)已知火星表面附近的重力加速度为g，火星半径为R，火星自转周期为T。万有引力常量为G．求：（1）火星上卫星的第一宇宙速度；（2）火星的同步卫星距行星表面的高度h。参考答案1.【答案】C【解析】陶瓷片自动脱落后，万有引力完全提供向心力，仍按原轨道做匀速圆周运动，C对；2.【答案】D【解析】试题分析：卡文迪许利用卡文迪许扭秤实验装置首次测出了万有引力常量，D错误；A、B、C正确。考点：本题考查物理学史3.【答案】A【解析】试题分析：根据可知，，则“神舟”六号的速度较小，选项A正确，B错误；根据可知，可知“神舟”六号的周期更长，选项CD错误。故选A.考点：万有引力定律的应用.4.【答案】D【解析】试题分析：在地球两极重力等于万有引力，即有mg0＝GπρmGR，在赤道上重力等于万有引力与向心力的差值，即mg＋mR＝G＝πρmGR，联立解得：ρ＝，选项B项正确．考点：天体质量和密度的计算【名师点睛】(1)利用圆周运动模型，只能估算中心天体质量，而不能估算环绕天体质量．(2)区别天体半径R和卫星轨道半径r：只有在天体表面附近的卫星才有r≈R；计算天体密度时，V＝πR3中的R只能是中心天体的半径．5.【答案】D【解析】试题分析：在地球球心处，由于对称性，各部位对其的万有引力大小相等，相互抵消，所以中心加速度为零，在地表入口处，加速度近似为重力加速度，因此，加速度先变小后增加，D对考点：万有引力点评：本题考查了万有引力的理解，通过假设法判断两个特殊值，从而判断出答案。6.【答案】C【解析】试题分析：三颗人造地球卫星绕地球做圆周运动的的向心力均由地球对它们的万有引力提供，有：＝＝＝man，解得：v＝，T＝，an＝，由图中关系可知rA＜rB＜rC，所以有：vA＞vB＞vC，aA＞aB＞aC，TA＜TB＜TC，故选项A、D错误；选项C正确；又由于卫星自身的质量不知，因此无法确定三颗卫星所受的地球引力大小的关系，故选项B错误。考点：本题主要考查了万有引力定律、牛顿第二定律的应用问题。7.【答案】A【解析】试题分析：根据开普勒行星运动定律可知，分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，如果圆周轨道的半径等于椭圆轨道的半长轴，则两卫星的周期相同，选项A正确；沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道上与长轴对称的位置具有相同大小的速度，但是速度的方向不同，故选项B错误；所有的同步卫星都具有相同的周期和运转半径，故在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径一定相同，选项C错误；沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定过地球的球心，但是不一定会重合，选项D错误；故选A.考点：人造卫星【名师点睛】此题是对开普勒行星运动定律以及人造卫星问题的考查；首先应熟练掌握开普勒行星运动定律的内容；对地球的卫星来说，所有卫星的轨道平面一定要过地球的球心位置；所有的同步卫星都有固定的周期、速率、高度以及轨道平面.8.【答案】AD【解析】地球和冥王星针对同一中心天体太阳，根据万有引力提供向心力可知，可得，故可得，A对。第一宇宙速度，所以，B错。因为地球跟冥王星质量不同故，C错星球表面重力加速度为可得，D对9.【答案】D【解析】火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动时，＝mR，又M＝πR3·ρ，可得：ρ＝＝，故只有D正确．10.【答案】A【解析】试题分析：研究另一星球绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得：，m为星球的质量，M为天体的质量．解得：，故A正确．B错误；根据公式可得,CD错误；故选A考点：万有引力定律及其应用．点评：解决本题的关键掌握万有引力提供向心力去求解中心体的质量．知道环绕天体的质量在计算时会消去．11.【答案】km/s，11.2km/s16.7km/s【解析】略12.【答案】【解析】试题分析：第一宇宙速度是指绕地球表面做圆周运动的卫星的速度，因为卫星做圆周运动的向心力等于万有引力，则，解得.考点：万有引力定律；第一宇宙速度.13.【答案】320N【解析】：根据公式，有：，则。14.【答案】【解析】试题分析：地球表面附近运行的人造地球卫星,的运转半径等于地球的半径，作圆周运动的向心力等于万有引力，则根据万有引力定律及牛顿定律可知，解得第一宇宙速度v＝。考点：万有引力定律的应用。15.【答案】H=1/2gt2g=8m/s2H=1/2gt2-16=20m【解析】：（1）自由落体运动的物体在开始内下落S1=．由S1=gt12代入数据解得g=m/s2（2）根据匀变速直线运动公式得：=20m16.【答案】【解析】设地球质量为m，太阳质量为M，根据万有引力定律：-----------------------------------------------2分万有引力充当向心力，则------------------------3分解得：-------------------------------------------3分17.【答案】F=2×1020N【解析】登月舱围绕月球做圆周运动时，应有，（4分）所以ks5u（2分）地球对月球的引力等于月球对地球的引力的大小，设为F，则（4分）那么，ks5u（2分）代入数值运算得F=2×1020N18.【答案】（1）（2）【解析】（1）设质量为m的卫星绕火星表面飞行速度为v，万有引力提供向心力①………2分又由于②……2分得……1分（2）其同步卫星的周期等于其自转周期T………………1分则对其同步卫星有：③……………3分