萬有引力定律單元測試題及解析.doc
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萬有引力定律單元測試題 一、選擇題(每小題7分,共70分) 1.(2010·上海高考)月球繞地球做勻速圓周運動的向心加速度大小為a.設(shè)月球表面的重力加速度大小為g1,在月球繞地球運行的軌道處由地球引力產(chǎn)生的加速度大小為g2,則( ) A.g1=a B.g2=a C.g1+g2=a D.g2-g1=a 2. 圖4-3-5 (2012·廣東高考)如圖4-3-5所示,飛船從軌道1變軌至軌道2.若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運動,不考慮質(zhì)量變化,相對于在軌道1上,飛船在軌道2上的( ) A.動能大 B.向心加速度大 C.運行周期長 D.角速度小 3.(2010·北京高考)一物體靜置在平均密度為ρ的球形天體表面的赤道上.已知萬有引力常量為G,若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對天體表面壓力恰好為零,則天體自轉(zhuǎn)周期為( ) A. B. C. D. 4.(2012·山東高考)2011年11月3日,“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器成功實施了首次交會對接.任務(wù)完成后“天宮一號”經(jīng)變軌升到更高的軌道,等待與“神舟九號”交會對接.變軌前和變軌完成后“天宮一號”的運行軌道均可視為圓軌道,對應(yīng)的軌道半徑分別為R1、R2,線速度大小分別為v1、v2.則等于( ) A. B. C. D. 5.(2012·北京高考)關(guān)于環(huán)繞地球運動的衛(wèi)星,下列說法正確的是( ) A.分別沿圓軌道和橢圓軌道運行的兩顆衛(wèi)星,不可能具有相同的周期 B.沿橢圓軌道運行的一顆衛(wèi)星,在軌道不同位置可能具有相同的速率 C.在赤道上空運行的兩顆地球同步衛(wèi)星,它們的軌道半徑有可能不同 D.沿不同軌道經(jīng)過北京上空的兩顆衛(wèi)星,它們的軌道平面一定會重合 6.(2011·重慶高考)某行星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道均可視為圓.每過N年,該行星會運行到日地連線的延長線上,如圖4-3-6所示,該行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑之比為( ) 圖4-3-6 A. B. C. D. 圖4-3-7 7.(2010·臨川質(zhì)檢)我國發(fā)射“神舟”號飛船時,先將飛船發(fā)送到一個橢圓軌道上如圖4-3-7,其近地點M距地面200 km,遠地點N距地面340 km.進入該軌道正常運行時,通過M、N點時的速率分別是v1、v2.當某次飛船通過N點時,地面指揮部發(fā)出指令,點燃飛船上的發(fā)動機,使飛船在短時間內(nèi)加速后進入離地面340 km的圓形軌道,開始繞地球做勻速圓周運動.這時飛船的速率約為v3.比較飛船在M、N、P三點正常運行時(不包括點火加速階段)的速率大小和加速度大小,下列結(jié)論正確的是( ) A.v1>v3>v2,a1>a3>a2 B.v1>v2>v3,a1>a2=a3 C.v1>v2=v3,a1>a2>a3 D.v1>v3>v2,a1>a2=a3 8.(2012·桂林模擬)我國于2011年9月29日和11月1日相繼成功發(fā)射了“天宮一號”目標飛行器和“神舟八號”宇宙飛船,并成功實現(xiàn)了對接,標志著我國向建立空間實驗站邁出了重要一步,我國還將陸續(xù)發(fā)射“神舟九號”、“神舟十號”飛船,并與“天宮一號”實現(xiàn)對接,下列說法正確的是( ) A.飛船和“天宮一號”必須在相同的軌道運行,通過加速完成與“天宮一號”的對接 B.飛船必須改在較高的軌道上運行,通過加速完成與“天宮一號”的對接 C.飛船必須改在較高的軌道上運行,通過減速完成與“天宮一號”的對接 D.飛船必須改在較低的軌道上運行,通過加速完成與“天宮一號”的對接 【答案】 D 9.“嫦娥二號”衛(wèi)星在中國首顆月球探測衛(wèi)星“嫦娥一號”備份星基礎(chǔ)上進行技術(shù)改進和適應(yīng)性改造,于北京時間2010年10月1日19∶26成功星箭分離.如圖4-3-8,若“嫦娥二號”在地球表面發(fā)射時重力為G,達到月球表面附近繞月飛行時重力為G2,已知地球表面的重力加速度為g,地球半徑R1,月球半徑R2,則( ) 圖4-3-8 A.“嫦娥二號”在距地面高度等于2倍地球半徑R1的軌道上A點運行時,其速度為v= B.“嫦娥二號”在距地面高度等于2倍地球半徑R1的軌道上A點運行時,其速度為v= C.“嫦娥二號”達到月球表面附近繞月飛行時周期為T=2π D.“嫦娥二號”達到月球表面附近繞月飛行時周期為T=2π 圖4-3-9 10.2008年12月1日的傍晚,在西南方低空出現(xiàn)了一種有趣的天象,天空中兩顆明亮的行星——金星和木星以及一彎月牙聚在了一起.人們形象的稱其為“雙星拱月”,如圖4-3-9所示這一現(xiàn)象的形成原因是:金星、木星都是圍繞太陽運動,與木星相比,金星距離太陽較近,圍繞太陽運動的速度較大,到12月1日傍晚,金星追趕木星達到兩星相距最近的程度,而此時西側(cè)的月牙也會過來湊熱鬧,形成“雙星拱月”的天象美景.若把金星、木星繞太陽的運動當作勻速圓周運動,并用T1、T2分別表示金星、木星繞太陽運動的周期,金星、木星再次運動到相距最近的時間是( ) A.T2-T1 B.T2+T1 C. D. 二、非選擇題(11題14分,12題16分,共30分) 11.天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星.雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍.利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質(zhì)量.已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動,周期均為T,兩顆恒星之間的距離為r,試推算這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量.(引力常量為G) 12.(2011·浙江五校聯(lián)考)2007年4月24日,瑞士天體物理學(xué)家斯蒂芬妮·尤德里(右)和日內(nèi)瓦大學(xué)天文學(xué)家米歇爾·邁耶(左)拿著一張繪制圖片,如圖4-3-10圖片上顯示的是在紅矮星581(圖片右上角)周圍的行星系統(tǒng).這一代號“581c”的行星正圍繞一顆比太陽小、溫度比太陽低的紅矮星運行,現(xiàn)測得“581c”行星的質(zhì)量為M2、半徑為R2,已知地球的質(zhì)量為M1、半徑為R1,且已知地球表面的重力加速度為g,則: 圖4-3-10 (1)求該行星表面的重力加速度; (2)若宇宙飛船在地面附近沿近地圓軌道做勻速圓周運動的周期為T,求宇宙飛船在距離“581c”行星表面為h的軌道上繞該行星做勻速圓周運動的線速度v. 萬有引力定律單元測試題解析 一、選擇題(每小題7分,共70分) 1.(2010·上海高考)月球繞地球做勻速圓周運動的向心加速度大小為a.設(shè)月球表面的重力加速度大小為g1,在月球繞地球運行的軌道處由地球引力產(chǎn)生的加速度大小為g2,則( ) A.g1=a B.g2=a C.g1+g2=a D.g2-g1=a 【解析】 月球因受地球引力的作用而繞地球做勻速圓周運動.由牛頓第二定律可知地球?qū)υ虑蛞Ξa(chǎn)生的加速度g2就是向心加速度a,故B選項正確. 【答案】 B 2. 圖4-3-5 (2012·廣東高考)如圖4-3-5所示,飛船從軌道1變軌至軌道2.若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運動,不考慮質(zhì)量變化,相對于在軌道1上,飛船在軌道2上的( ) A.動能大 B.向心加速度大 C.運行周期長 D.角速度小 【解析】 飛船繞中心天體做勻速圓周運動,萬有引力提供向心力,即F引=F向,所以=ma向===mrω2,即a向=,Ek=mv2=,T=,ω=(或用公式T=求解).因為r1<r2所以Ek1>Ek2,a向1>a向2,T1<T2,ω1>ω2,選項C、D正確. 【答案】 CD 3.(2010·北京高考)一物體靜置在平均密度為ρ的球形天體表面的赤道上.已知萬有引力常量為G,若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對天體表面壓力恰好為零,則天體自轉(zhuǎn)周期為( ) A. B. C. D. 【解析】 物體對天體表面壓力恰好為零,說明天體對物體的萬有引力提供向心力:G=mR,解得T=2π ① 又密度ρ==② ①②兩式聯(lián)立得T= .D選項正確. 【答案】 D 4.(2012·山東高考)2011年11月3日,“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器成功實施了首次交會對接.任務(wù)完成后“天宮一號”經(jīng)變軌升到更高的軌道,等待與“神舟九號”交會對接.變軌前和變軌完成后“天宮一號”的運行軌道均可視為圓軌道,對應(yīng)的軌道半徑分別為R1、R2,線速度大小分別為v1、v2.則等于( ) A. B. C. D. 【解析】 “天宮一號”運行時所需的向心力由萬有引力提供,根據(jù)G=得線速度v=,所以=,故選項B正確,選項A、C、D錯誤. 【答案】 B 5.(2012·北京高考)關(guān)于環(huán)繞地球運動的衛(wèi)星,下列說法正確的是( ) A.分別沿圓軌道和橢圓軌道運行的兩顆衛(wèi)星,不可能具有相同的周期 B.沿橢圓軌道運行的一顆衛(wèi)星,在軌道不同位置可能具有相同的速率 C.在赤道上空運行的兩顆地球同步衛(wèi)星,它們的軌道半徑有可能不同 D.沿不同軌道經(jīng)過北京上空的兩顆衛(wèi)星,它們的軌道平面一定會重合 【解析】 根據(jù)開普勒第三定律,=恒量,當圓軌道的半徑R與橢圓軌道的半長軸a相等時,兩衛(wèi)星的周期相等,故選項A錯誤;衛(wèi)星沿橢圓軌道運行且從近地點向遠地點運行時,萬有引力做負功,根據(jù)動能定理,知動能減小,速率減小;從遠地點向近地點移動時動能增加,速率增大,且兩者具有對稱性,故選項B正確;所有同步衛(wèi)星的運行周期相等,根據(jù)G=m()2r知,同步衛(wèi)星軌道的半徑r一定,故選項C錯誤;根據(jù)衛(wèi)星做圓周運動的向心力由萬有引力提供,可知衛(wèi)星運行的軌道平面過某一地點,軌道平面必過地心,但軌道不一定重合,故北京上空的兩顆衛(wèi)星的軌道可以不重合,選項D錯誤. 【答案】 B 6.(2011·重慶高考)某行星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道均可視為圓.每過N年,該行星會運行到日地連線的延長線上,如圖4-3-6所示,該行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑之比為( ) 圖4-3-6 A. B. C. D. 【解析】 根據(jù)ω=可知,ω地=,ω星=,再由=mω2r可得,==,答案為B選項. 【答案】 B 圖4-3-7 7.(2010·臨川質(zhì)檢)我國發(fā)射“神舟”號飛船時,先將飛船發(fā)送到一個橢圓軌道上如圖4-3-7,其近地點M距地面200 km,遠地點N距地面340 km.進入該軌道正常運行時,通過M、N點時的速率分別是v1、v2.當某次飛船通過N點時,地面指揮部發(fā)出指令,點燃飛船上的發(fā)動機,使飛船在短時間內(nèi)加速后進入離地面340 km的圓形軌道,開始繞地球做勻速圓周運動.這時飛船的速率約為v3.比較飛船在M、N、P三點正常運行時(不包括點火加速階段)的速率大小和加速度大小,下列結(jié)論正確的是( ) A.v1>v3>v2,a1>a3>a2 B.v1>v2>v3,a1>a2=a3 C.v1>v2=v3,a1>a2>a3 D.v1>v3>v2,a1>a2=a3 【解析】 飛船在太空中的加速度為a==,由此知a1>a2=a3,由M到N,飛船做離心運動,該過程重力做負功,則v1>v2,由N點進入圓軌道時飛船需加速,否則會沿橢圓軌道做向心運動,故v3>v2,比較兩個軌道上的線速度由v2=知v3<v1,則v1>v3>v2.故D正確. 【答案】 D 8.(2012·桂林模擬)我國于2011年9月29日和11月1日相繼成功發(fā)射了“天宮一號”目標飛行器和“神舟八號”宇宙飛船,并成功實現(xiàn)了對接,標志著我國向建立空間實驗站邁出了重要一步,我國還將陸續(xù)發(fā)射“神舟九號”、“神舟十號”飛船,并與“天宮一號”實現(xiàn)對接,下列說法正確的是( ) A.飛船和“天宮一號”必須在相同的軌道運行,通過加速完成與“天宮一號”的對接 B.飛船必須改在較高的軌道上運行,通過加速完成與“天宮一號”的對接 C.飛船必須改在較高的軌道上運行,通過減速完成與“天宮一號”的對接 D.飛船必須改在較低的軌道上運行,通過加速完成與“天宮一號”的對接 【解析】 初態(tài)時,飛船和“天宮一號”在同一軌道上運行,故其線速度大小相等,若不改變軌道是不可能追上“天宮一號”的,A錯;若先加速到高軌道后減速到原軌道,由v= 可知,飛船在高軌道上運行的線速度要比“天宮一號”的?。疫\行路程長,故B、C均錯;若先減速到低軌道后加速到原軌道,由v= 可知,飛船在低軌道上運行的路程短,且線速度要比“天宮一號”的大,所以可以追上,D正確. 【答案】 D 9.“嫦娥二號”衛(wèi)星在中國首顆月球探測衛(wèi)星“嫦娥一號”備份星基礎(chǔ)上進行技術(shù)改進和適應(yīng)性改造,于北京時間2010年10月1日19∶26成功星箭分離.如圖4-3-8,若“嫦娥二號”在地球表面發(fā)射時重力為G,達到月球表面附近繞月飛行時重力為G2,已知地球表面的重力加速度為g,地球半徑R1,月球半徑R2,則( ) 圖4-3-8 A.“嫦娥二號”在距地面高度等于2倍地球半徑R1的軌道上A點運行時,其速度為v= B.“嫦娥二號”在距地面高度等于2倍地球半徑R1的軌道上A點運行時,其速度為v= C.“嫦娥二號”達到月球表面附近繞月飛行時周期為T=2π D.“嫦娥二號”達到月球表面附近繞月飛行時周期為T=2π 【解析】 “嫦娥二號”在距地面高度等于2倍地球半徑R1的軌道上A點運行時,其軌道半徑r=3R1,由萬有引力等于向心力知 G=m 又GM=gR 聯(lián)立解得v= , 故選項B對A錯. “嫦娥二號”到達月球表面附近繞月飛行時軌道半徑r=R2,重力等于向心力則 G2=mR2()2 G1=mg 聯(lián)立解得T=2π 故選項C正確D錯誤. 【答案】 BC 圖4-3-9 10.2008年12月1日的傍晚,在西南方低空出現(xiàn)了一種有趣的天象,天空中兩顆明亮的行星——金星和木星以及一彎月牙聚在了一起.人們形象的稱其為“雙星拱月”,如圖4-3-9所示這一現(xiàn)象的形成原因是:金星、木星都是圍繞太陽運動,與木星相比,金星距離太陽較近,圍繞太陽運動的速度較大,到12月1日傍晚,金星追趕木星達到兩星相距最近的程度,而此時西側(cè)的月牙也會過來湊熱鬧,形成“雙星拱月”的天象美景.若把金星、木星繞太陽的運動當作勻速圓周運動,并用T1、T2分別表示金星、木星繞太陽運動的周期,金星、木星再次運動到相距最近的時間是( ) A.T2-T1 B.T2+T1 C. D. 【解析】 因為兩星的角速度之差Δω=-=2π(),所以Δt==,故C正確. 【答案】 C 二、非選擇題(11題14分,12題16分,共30分) 11.天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星.雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍.利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質(zhì)量.已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動,周期均為T,兩顆恒星之間的距離為r,試推算這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量.(引力常量為G) 【解析】 設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為m1、m2,做圓周運動的半徑分別為r1、r2,角速度分別是ω1、ω2.根據(jù)題意有 ω1=ω2① r1+r2=r② 根據(jù)萬有引力定律和牛頓運動定律,有 G=m1ωr1③ G=m2ωr2④ 聯(lián)立以上各式解得r1=⑤ 根據(jù)角速度與周期的關(guān)系知ω1=ω2=⑥ 聯(lián)立③⑤⑥式解得m1+m2=⑦ 【答案】 12.(2011·浙江五校聯(lián)考)2007年4月24日,瑞士天體物理學(xué)家斯蒂芬妮·尤德里(右)和日內(nèi)瓦大學(xué)天文學(xué)家米歇爾·邁耶(左)拿著一張繪制圖片,如圖4-3-10圖片上顯示的是在紅矮星581(圖片右上角)周圍的行星系統(tǒng).這一代號“581c”的行星正圍繞一顆比太陽小、溫度比太陽低的紅矮星運行,現(xiàn)測得“581c”行星的質(zhì)量為M2、半徑為R2,已知地球的質(zhì)量為M1、半徑為R1,且已知地球表面的重力加速度為g,則: 圖4-3-10 (1)求該行星表面的重力加速度; (2)若宇宙飛船在地面附近沿近地圓軌道做勻速圓周運動的周期為T,求宇宙飛船在距離“581c”行星表面為h的軌道上繞該行星做勻速圓周運動的線速度v. 【解析】 (1)物體在星球表面所受萬有引力近似等于物體的重力,即=m2g2 =m1g 解得星球表面重力加速度g2=g (2)飛船在地面附近繞地球運行的周期為T,根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律,有 =mR1 飛船在距離“581c”行星表面為h的軌道上繞該行星做勻速圓周運動,根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律,有=m 解得v= 【答案】 (1)g (2)- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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