高一新物理万有引力与航天A中学教育高考_中学教育-中学课件.pdf

2005 2006学 年 度 下 学 期 高 中 学 生 学 科 素 质 训 练 新课标高一物理同步测试（10）万有引力与航天（A）（时间 60 分钟，赋分 100 分）一、选择题（每小题 4分，共 40分）1科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”。由以上信息可以确定 （）A这颗行星的公转周期与地球相等 B这颗行星的半径等于地球的半径 C这颗行星的密度等于地球的密度 D这颗行星上同样存在着生命 2 已知某天体的第一宇宙速度为 8 km/s，则高度为该天体半径的宇宙飞船绕其匀速圆周运动的运行速度为 （）A22km/s B4 km/s C42km/s D8 km/s 3“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现 A、B 两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星，并测得两颗卫星的周期相等，以下判断错误的是 （）A天体 A、B 表面的重力加速度与它们的半径成正比 B两颗卫星的线速度一定相等 C天体 A、B 的质量可能相等 D天体 A、B 的密度一定相等 4探测器探测到土星外层上有一个环.为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度 v 与该层到土星中心的距离 R之间的关系来确定 （）若 vR，则该环是土星的一部分 若 v2R，则该环是土星的卫星群 若 v1/R，则该环是土星的一部分 若 v21/R，则该环是土星的卫星群 A B C D 52002 年 12 月 30 日凌晨，我国的“神舟”四号飞船在酒泉载人航天发射场发射升空，按预定计划在太空飞行了 6 天零 18 个小时，环绕地球 108 圈后，在内蒙古中部地区准确着陆，圆满完成了空间科学和技术试验任务，为最终实现载人飞行奠定了坚实基础.若地球的质量、半径和引力常量 G 均已知，根据以上数据可估算出“神舟”四号飞船的 （）离地高度 环绕速度 发射速度 所受的向心力 A B C D 6假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的 2 倍，仍做圆周运动，则下列说法正确的是 （）根据公式v=r，可知卫星运动的线速度将增大到原来的 2 倍 根据公式Fmv2/r，可知卫星所需的向心力将减小到原来的 1/2 根据公式FGMm/r2，可知地球提供的向心力将减小到原来的 1/4 根据上述和给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到原来的2/2 A.B.C.D.7若人造卫星绕地球作匀速圆周运动，则下列说法正确的是 （）A卫星的轨道半径越大，它的运行速度越大 B卫星的轨道半径越大，它的运行速度越小 C卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越大 D卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越小 8如图所示，a、b、c 是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星。下列说法中正确 的是 （）Ab、c 的线速度大小相等，且大于 a 的线速度 Bb、c 的向心加速度大小相等，且小于 a 的向心加速度 Cb、c 运行周期相同，且小于 a 的运行周期 D由于某种原因，a 的轨道半径缓慢减小，a 的线速度将变大 9有质量相等的两个人造地球卫星 A 和 B，分别在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动.两卫星的轨道半径分别为 rA和 rB，且 rArB，则 A 和 B 两卫星相比较，以下说法正确的是 （）A卫星 A的运行周期较大 B卫星 A受到的地球引力较大 C卫星 A的动能较大 D卫星 A的机械能较大 10我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星由质量不等的星体 S1和 S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点 C 做匀速圆周运动。由于文观察测得其运动周期为 T，S1到 C 点的距离为 r1，S1和 S2的距离为 r，已知引力常量为 G。由此可求出 S2的质量为 （）共分科学家们推测太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上从地球上看它永远在太阳的背面人类一直未能发现它可以说是隐居着的地球的孪生兄弟由以上信息可以确定这颗行星的公转周期与地球相等这颗行星的半径等于地球的半径这宙飞船绕其匀速圆周运动的运行速度为探路者号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中发现两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星并测得两颗卫星的周期相等以下判断错误的是天体表面的重加速度与它们的半径成正比两颗卫星的线速度一是土星的卫星群可以测量环中各层的线速度与该层到土星中心的距离之间的关系来确定若则该环是土星的一部分若则该环是土星的卫星群若则该环是土星的一部分若则该环是土星的卫星群年月日凌晨我国的神舟四号飞船在酒泉载人 A2122)(4GTrrr B23124GTr C2324GTr D21224GTrr 二、填空题（每题 6分，共 24分）11某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变，每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动。某次测量卫星的轨道半径为 r1，后来变为 r2，r2r1。以 Ek1、Ek2表示卫星在这两个轨道上的动能，T1、T2表示卫星在这两个轨道上绕地运动的周期，则 Ek1 Ek2 T1 T2 12某一星球的第一宇宙速度为 v，质量为 m 的宇航员在这个星球表面受到的重力为 G，由此可知这个星球的半径是_。13在月球表面，一位宇航员竖直向上抛出一个质量为 m 的小球，经过时间 t，小球返回抛出点。已知月球表面的重力加速度是地球表面的 1/6，已知地球表面的重力加速度为 g。由此可知，宇航员抛出小球时对小球做的功为_。14物体从地球上逃逸的速度为 v=RGM/2，逃逸速度大于真空中光速的天体叫黑洞。已知某黑洞的质量等于太阳的质量 M=21030 kg，求黑洞的最大半径为 m（万有引力常量 G6.671030Nm2/kg2，计算结果取一位有效数字）三、计算题（共 36分）15（12 分）继神秘的火星之后，今年土星也成了全世界关注的焦点！经过近 7 年 35.2 亿公里在太空中风尘仆仆的穿行后，美航天局和欧航天局合作研究的“卡西尼”号土星探测器于美国东部时间 6 月 30 日（北京时间 7 月 1 日）抵达预定轨道，开始“拜访”土星及其卫星家族。这是人类首次针对土星及其 31 颗已知卫星最详尽的探测！若“卡西尼”号探测器进入绕土星飞行的轨道，在半径为 R的土星上空离土星表面高h 的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t。求：土星的质量和平均密度。16（12 分）神舟五号载人飞船在绕地球飞行的第 5 圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为 h 的圆形轨道。已知地球半径为 R，地面处的重力加速度为 g。试导出飞船在上述圆轨道上运行的周期 T 的公式（用 h、R、g 表示）。共分科学家们推测太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上从地球上看它永远在太阳的背面人类一直未能发现它可以说是隐居着的地球的孪生兄弟由以上信息可以确定这颗行星的公转周期与地球相等这颗行星的半径等于地球的半径这宙飞船绕其匀速圆周运动的运行速度为探路者号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中发现两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星并测得两颗卫星的周期相等以下判断错误的是天体表面的重加速度与它们的半径成正比两颗卫星的线速度一是土星的卫星群可以测量环中各层的线速度与该层到土星中心的距离之间的关系来确定若则该环是土星的一部分若则该环是土星的卫星群若则该环是土星的一部分若则该环是土星的卫星群年月日凌晨我国的神舟四号飞船在酒泉载人 17（12 分）侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运动，它的运动轨道距地面高度为 h，要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件下的情况全都拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少?设地球的半径为 R，地面处的重力加速度为 g，地球自传的周期为 T.参考答案 一、1.A 2.C 3.BD 4.B 解析：若该环是土星的一部分，由 v=R，则 vR；若该环是土星的卫星群，由共分科学家们推测太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上从地球上看它永远在太阳的背面人类一直未能发现它可以说是隐居着的地球的孪生兄弟由以上信息可以确定这颗行星的公转周期与地球相等这颗行星的半径等于地球的半径这宙飞船绕其匀速圆周运动的运行速度为探路者号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中发现两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星并测得两颗卫星的周期相等以下判断错误的是天体表面的重加速度与它们的半径成正比两颗卫星的线速度一是土星的卫星群可以测量环中各层的线速度与该层到土星中心的距离之间的关系来确定若则该环是土星的一部分若则该环是土星的卫星群若则该环是土星的一部分若则该环是土星的卫星群年月日凌晨我国的神舟四号飞船在酒泉载人GMm/R2=mv2/R，则 v21/R。故选项 B 正确。5.B 解析：根据题给的飞行时间和飞行圈数，可以算出飞行周期 T，由 GMm/（h+R）2=m42（h+R）/T 2=mv2/T，可以估算出“神舟”四号飞船的离地高度和环绕速度，故选项B 正确。6.D 说法中线速度与半径成正比是在角速度一定的情况下。而 r 变化时，角速度也变。所以此说法不正确。同理说法也是如此，F1r 是在 v 一定时，但此时 v 变化，故说法错。而说法中 G，M，m 都是恒量，所以 F1r2，可得引力将减小到原来的4/1。故正确。、结合可解得 vr/1，故正确。选项 D 正确。7.BD 8.BD 9.AD 10.解析：设 S1和 S2的质量大小分别为1、2，以1为研究对象，由万有引力等于向心力即：211221)2(TrmrmmG 解得 212224GTrrm，答案正确。点评：双星模型的典型特征是双星的向心力大小相等、运行周期相等、角速度相等。二、11.12.r=mv2/G 13.W=2881mg2t2 14.3103m 解析：v黑=RGM/2c 所以黑洞的最大半径 R=2GM/c2=3103m 三、15.解析：设“卡西尼”号的质量为 m，土星的质量为 M.“卡西尼”号围绕土星的中心做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供.22)2)()(ThRmhRMmG，其中ntT，解得土星的质量：2322)(4GthRnM 又334RV，得土星的平均密度3232)(3RGthRnVM 16.解析：设地球质量为 M，飞船质量为 m，速度为 v，圆轨道的半径为 r，由万有引力和牛顿第二定律，有rvmrMmG22 vrT2 地面附近mgRMmG2 共分科学家们推测太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上从地球上看它永远在太阳的背面人类一直未能发现它可以说是隐居着的地球的孪生兄弟由以上信息可以确定这颗行星的公转周期与地球相等这颗行星的半径等于地球的半径这宙飞船绕其匀速圆周运动的运行速度为探路者号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中发现两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星并测得两颗卫星的周期相等以下判断错误的是天体表面的重加速度与它们的半径成正比两颗卫星的线速度一是土星的卫星群可以测量环中各层的线速度与该层到土星中心的距离之间的关系来确定若则该环是土星的一部分若则该环是土星的卫星群若则该环是土星的一部分若则该环是土星的卫星群年月日凌晨我国的神舟四号飞船在酒泉载人由已知条件 rRh 解以上各式得 gRhRT23)(2 17.侦察卫星绕地球做匀速圆周运动的周期设为 T1，则 21224TrmrG M m 地面处的重力加速度为 g，则 20RGMm=m0g 由上述两式得到卫星的周期 T1=grR32 其中 r=h+R 地球自转的周期为 T，在卫星绕行一周时，地球自转转过的角度为12TT 摄像机应拍摄赤道圆周的弧长为 s=Rs=gRhT32)(4 共分科学家们推测太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上从地球上看它永远在太阳的背面人类一直未能发现它可以说是隐居着的地球的孪生兄弟由以上信息可以确定这颗行星的公转周期与地球相等这颗行星的半径等于地球的半径这宙飞船绕其匀速圆周运动的运行速度为探路者号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中发现两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星并测得两颗卫星的周期相等以下判断错误的是天体表面的重加速度与它们的半径成正比两颗卫星的线速度一是土星的卫星群可以测量环中各层的线速度与该层到土星中心的距离之间的关系来确定若则该环是土星的一部分若则该环是土星的卫星群若则该环是土星的一部分若则该环是土星的卫星群年月日凌晨我国的神舟四号飞船在酒泉载人