第七章 万有引力与宇宙航行 章末练习题(Word版含解析).docx
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1、高中物理必修二第七章万有引力与宇宙航行章末练习题一、单选题(本大题共8小题,共32.0分)1 .关于天体的运动,下列说法正确的是()A.日心说是哥白尼提出的,观点是行星绕太阳做椭圆运动B.开普勒第一定律认为:行星绕太阳运动时太阳在轨道的中心C.中丁代表轨道半长轴,7代表公转周期,比值k只与中心天体有关T2D.行星绕太阳运动时,所有行星都在同一轨道上2 .某宇航员在某星球表面,将一质量为6的小球由静止释放,小球做自由落体运动,测得小球下落高度为伍 所用的时间为如若该星球的半径为R,万有引力常量为G,则该星球的质量为AGt2n2hR2chRn2Gt2A. M =-B M = -C M = -D M
2、 =-2hR2Gt22Gt2hR23 .火星表面特征非常接近地球,可能适合人类居住。已知火星半径是地球半径的质量是地球质量的g自转周期也基本相同。地球表面重力加速度是g,若某人在地面上能向上跳起的最大高度是心 在忽略自转影响的条件下,下述分析正确的是()A.该人在火星表面所受火星引力是他在地球表面所受地球引力的3倍B.火星表面的重力加速度是看C.火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的返倍3D.该人在火星上向上跳起的最大高度是日4.如图为嫦娥三号登月轨迹示意图.图中M点为环地球运行的近地点,N点为环月球运行的近月点.a为环月球运行的圆轨道,b为环月球运行的椭圆轨道,下列说法中正确的是()A.嫦娥
3、三号在环地球轨道上的运行速度一定小于7.9 km/sB.嫦娥三号的发射速度必须大于11.2 km/s本题选不正确的,故选:Co6 .【答案】C【解析】【分析】根据万有引力提供向心力G等 = m(与Jr,得到轨道半径与周期的函数关系,再结合 图象计算斜率,从而可以计算出地球的质量和密度。此题考查了万有引力定律及其应用,掌握万有引力提供向心力这个关系,同时要能理 解图象的物理含义,知道图象的斜率表示什么。【解答】由万有引力提供向心力有:警 =耀岭r r2T24日r3 GM倚强=42结合图像可知:4 = =-T2 4n2 a所以地球的质量为:M = Ga地球的体积:V = ttR3kJ所以地球的平均
4、密度:P = = 悬,故C正确,A3。错误。故选Co7 .【答案】A【解析】【分析】此题考查了人造卫星的相关知识,知道卫星变轨原理,以及环绕天体绕中心天体做圆 周运动时万有引力提供圆周运动向心力是解决问题的关键。根据万有引力提供向心力,可以计算中心天体的质量;探月卫星靠近月球时,月球的 万有引力对卫星做正功,动能增加,速度增大;卫星绕月球做匀速圆周运动,处于完 全失重状态。【解答】A、因为题中已经知道了环月圆轨道的半径厂与周期T,故可以求出中心天体,即月球第10页,共17页的质量,雪二根写”整理得月球质量:M = 岑,故A正确; r2T2GT28、探月卫星飞向B处的过程中,月球引力做正功,则动
5、能增加,速度越来越大,故8 错误;。、卫星在环月圆轨道运动时,卫星处于失重状态,故。错误;。、卫星在环月圆轨道上运行时,所受合力不为零,合力提供向心力,故。错误。8 .【答案】C【解析】【分析】本题考查运行的运动规律、同步卫星、第一宇宙速度,天体的质量的计算知识,知道 同步卫星的特点,第一宇宙速度的含义是解题的关键。根据同步卫星知识判断;根据第一宇宙速度的含义判断;根据圆周运动知识和万有引 力提供向心力的表达式得出地球质量的表达式即可判断;分析卫星速度的变化情况, 抓出万有引力不变从而判断卫星的运动情况即可判断。【解答】A、同步卫星只能位于赤道平面正上方,不可能经过地球两极,故A错误;夙第一宇
6、宙速度为卫星绕地球做圆周运动的最大速度,则该卫星绕行速度不可能大于 第一宇宙速度,故3错误;C、卫星做圆周运动的半径丁 = 9,由G等=6(?)2丁知,地球的质量加=注 =27rrzTGT2(-)3=,由于G已知,可见由该卫星运行数据以T可求出地球的质量,故CGT2 W 271G正确;。、由于稀薄空气影响,卫星的速度变小,此时万有引力不变,则万有引力大于卫星 做圆周运动所需的向心力,卫星做近心运动,即运行一段时间后,卫星会靠近地球, 故。错误。故选Co9 .【答案】C【解析】【分析】(1)开普勒第一定律的内容,太阳系内所有行星的轨道都是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上。可判断4选项;(2)开普勒第
7、二定律,相同时间内,同一颗行星与太阳连线扫过的面积相等。可判断B选项;(3)开普勒第三定律,所有行星的椭圆轨道的半长轴的三 次方跟公转周期的二次方的比值都相等。判断C选项;(4)从功的定义,在力的方向上 发生位移,可判断出万有引力对地球做功。本题考查开普勒三定律和万有引力定律及做功的判断。属于不同知识点的小综合。题 目要求学生对开普勒定律和万有引力定律的熟练掌握,以及对是否做功的初步判断。 属于易错题目。【解答】4太阳系内所有行星的轨道都是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上。故A错误;3、相同时间内,同一颗行星与太阳连线扫过的面积相等,所以火星与太阳的连线扫过 的面积与地球与太阳的连线扫过的面积不相
8、等。故3错误;。、根据开普勒第三定律,可知哈雷彗星运动轨迹的半长轴比地球大,所以哈雷彗星绕 太阳运动的周期比地球大。故。正确;D地球绕太阳在椭圆轨道上运行,万有引力与速度不是始终垂直,则万有引力对地球 做功,故。错误。故选Co10 .【答案】AB【分析】 本题考查了开普勒第二、三定律和万有引力公式。根据开普勒第三定律计算周期;根 据开普勒第二定律分析近地点和远地点的速率;根据万有引力定律和牛顿第二定律解【解答】2,200 + 2x6400+400.34根据开普勒第三定律得上吨=(2),解得7 = 90分钟,故A正确;842T2BC.根据开普勒第二定律3迈什迈=)远t”,可得在近地点和远地点的速
9、率之比为故B正确,C错误;_ 6400+400 _ 34远一 丫近- 6400+200 - 33D根据万有引力提供向心力得6再黑丽=0近、= 解得t= (胃)2,故。错误。11 .【答案】AC第12页,共17页【解析】【分析】 质点随地球一起自转,角速度、周期相等,根据转动半径的大小比较向心力的大小, 根据万有引力定律公式比较受到地球引力的大小。解决本题的关键知道共轴转动的质点角速度大小相等,知道向心力与角速度或者周期 的关系式。【解答】A/、Q两质点距离地心的距离相等,根据尸=等知,两质点受到的引力大小相等, K故A正确;BC,在地球上不同的位置角速度、周期都是相等的,所以P、Q两质点角速度
10、大小相 等,根据尸=机丁某知,尸点转动的半径大于Q质点转动的半径,贝”受到的向心力大 于Q质点受到的向心力,故5错误,C正确;DP、Q两质点所在位置不同,重力加速度g不同,两质点的重力大小不相等,故。错 误。故选AC12 .【答案】ACD【解析】【分析】本题关键应知道第一宇宙速度是最大的运行速度。卫星变轨也就是近心运动或离心运动,根据提供的万有引力和所需的向心力关系确定。木题应了解同步卫星的特点和第一宇宙速度、第二宇宙速度的含义。当万有引力刚好提供卫星所需向心力时卫星正好可以做匀速圆周运动,若是供大于需,则卫星做逐渐靠近圆心的运动;若是供小于需,则卫星做逐渐远离圆心的运动。【解答】A.第一宇宙
11、速度7.9kzn/s是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度,根据离心运动的条件可知,则该卫星在尸点的速度大于7.9 Ath/s,小于11.2 km/s,故A正确;A7.9kzn/s即第一宇宙速度,是近地卫星的环绕速度,也是最大的圆周运动的环绕速度。而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径,根据卫星的速度公式u =便可以发现,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度,故3错误;7 VC在轨道I上,由P点向Q点运动,万有引力做负功,动能减小,所以P点的速度大于Q 点的速度,故C正确;D从椭圆轨道I到同步轨道口,卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动,要实现这个运 动必须卫星所需向心力大于万有引力,所以
12、应给卫星加速,增加所需的向心力。所以 卫星在Q点通过加速实现由轨道I进入轨道口,故。正确。故选AC。13 .【答案】解:(1)根据万有引力提供向心力,对卫星4有6缪=血K(圣产,解得(2)该天体的密度为p=, V = $R$,联立解得。=券;(3)根据开普勒第三定律,弓=笔匕 解得翌=竿3。【解析】(1)根据万有引力提供向心力,建立等式可求天体质量;(2)根据密度公式求天体密度;(3)根据开普勒第三定律求卫星8的运动周期.14 .【答案】解:(1)由自由落体运动规律有= 所以有9。=工月球的“第一宇宙速度”为近月卫星做匀速圆周运动的运行速度,根据重力提供向心 力得 mg。= m-R所以/=倔互
13、=(2)在月球表面的物体受到的重力等于万有引力,所以M =皿=。 G Gt2(3)月球同步卫星绕月球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力得Mm4tt2G -7 = m (R + H)(R + H)2T2 i)第14页,共17页解得“=【解析】(1)由自由落体规律求解月球表面重力加速度,由重力提供向心力求解月球的 “第一宇宙速度”;(2)在月球表面的物体受到的重力等于万有引力,可直接列式求解;(3)由万有引力提供向心力结合月球表面的物体受到的重力等于万有引力求解月球同步 卫星距离月球表面的高度。将万有引力与月球表面的重力联系起来是求解的关键。15.【答案】解:(1)土卫六表面的物体,重力等于万
14、有引力,有:吟=皿。9 K对于探测器有:GMm _ 7714兀2(+”)(R+/i)2 - T2联立解得:(2)探测器近地运行所需向心力由万有引力提供,有:誓=嗒得土卫六的第一宇宙速度:v = ygR由(1)可知:M =(且:PM 3g联立得土卫六的平均密度:。=菽=熹;3(3)根据匀变速直线运动规律,探测器下落时的加速度为:。=生根据牛顿第二定律有:F - mg = ma解得:F = m( + g)o答:(1)探测器绕土卫六做圆周运动的周期为27T(2)土卫六的第一宇宙速度为u = 项,平均密度为言 探测器下落时发动机的平均推力为加学+为。【解析】(1)根据万有引力提供向心力,结合在土卫六表
15、面的物体重力等于万有引力,即可求出;(2)根据万有引力提供向心力即可求出第一宇宙速度,由密度公式即可求出土卫六的密度;(3)根据运动学的公式求出加速度,然后由牛顿第二定律即可求出。16 .【答案】,解:(1)在地球表面万有引力等于重力有:G = mg 根据万有引力提供向心力:G = m联立得:u = yfgR(2)导航卫星是同步卫星,其做圆周运动的周期等于地球自转周期T根据万有引力提供向心力:=+十 fl)1联立式可得:h=坐警-R答:(1)地球的第一宇宙速度为风;(2)该北斗导航卫星距离地球表面的高度为无=3叵1R。【解析】(1)根据地球表面的物体重力等于万有引力列式,再根据地面附近的卫星万
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