高考物理一轮复习万有引力定律练习题.doc

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1、万有引力定律一、选择题（共17题）1、 有两颗行星环绕某恒星运动，它们的运动周期比为 27:1 ，则它们的轨道半径比为 A 3 ： 1 B 27:1 C 9 ： 1 D 1 ： 9 2、 人类一直不断地对宇宙追求探索着，关于宇宙天体学说正确的是（）A日心说代表人物是托勒密B地心说是正确的，日心说是错误的C日心说被人们所接受的原因是以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动也变得简单了D太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动3、 在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是（） A 伽利略最早提出了 “ 日心说

2、” B 第谷发现了行星的运动轨道是椭圆 C 牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力引力常量 D 开普勒总结了行星的运动规律 4、 2020 年 10 月 12 日和 26 日，我国在西昌卫星发射中心分别将 “ 高分十三号 ” 和 “ 天启星座 06” 两颗地球卫星成功送入预定轨道。 “ 高分十三号 ” 是一颗高轨道光学遥感卫星， “ 天启星座 06” 是一颗低轨道卫星，若两卫星均绕地球做匀速圆周运动，则由以上信息可知（） A “ 高分十三号 ” 绕地球运动的周期小于 “ 天启星座 06” 的周期 B “ 高分十三号 ” 绕地球运动的动能小于 “ 天启星座 06” 的动能 C “ 高分十三号

3、” 绕地球运动的加球度小于 “ 天启星座 06” 的加速度 D “ 高分十三号 ” 绕地球运动的角速度大于 “ 天启星座 06” 的角速度 5、 人造地球卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动，设地球半径为 R ，地面处的重力加速度为 g ，则人造地球卫星 ( ) A 绕行的周期最小为 B 绕行的线速度最大为 C 在地面高为 R 处的绕行速度为 D 在地面高为 R 处的周期为 2 6、 三颗人造卫星 A 、 B 、 C 都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动， A 、 C 为地球同步卫星，某时刻 A 、 B 相距最近，如图所示已知地球自转周期为 ， B 的运行周期为 ，则下列说法正确的是（） A

4、C 加速可追上同一轨道上的 A B 经过时间 ， A 、 B 相距最远 C A 、 C 向心加速度大小相等，且小于 B 的向心加速度 D 在相同时间内， C 与地心连线扫过的面积等于 B 与地心连线扫过的面积 7、 关于万有引力理论及其发现历程，下列说法正确的是（） A 根据天王星的观测资料，天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道，因此海王星被称为 “ 笔尖下发现的行星 ” B 哥白尼主张以简单的几何图形来描述宇宙运行的规律，经过几十年对天体的观测与推算，提出了 “ 地心说 ” ，使人们摆脱了对神学和古代经典权威的迷信 C 牛顿提出了万有引力定律，并用扭秤实验测出了万有引力常量，所以称他

5、为第一个 “ 测出地球质量 ” 的人 D 第谷通过对行星运行的观测，总结出了行星运动的三大定律，这是精确的科学观测与严密的数学推理结合的典范 8、 下列有关物理学史的说法，正确的是 ( ) A 牛顿是第一个通过扭秤测出万有引力常量的科学家 B 波兰天文学家哥白尼发表天体运行论，正式提出了日心说 C 牛顿应用万有引力定律，计算并观测到海王星 D 开普勒发现了万有引力定律 9、 2021 年 2 月 24 日 6 时 29 分，我国首次火星探测任务 “ 天问一号 ” 探测器在成功实施第三次近火制动后，进入火星停泊轨道，在这条轨道稳定运行 3 个月左右，天问一号的停泊轨道是典型的椭圆极地轨道，可以利

6、用火星的自转完成沿经度方向对火星进行全面扫描。已知火星停泊轨道的近火点 a =280 km ，远火点 b =5.910 4 km ，周期 T 为 2 个火星日，万有引力常量 G 。则（） A 可以求出火星的质量 B 可以求出探测器的质量 C 探测器在近火点时的加速度为 D 火星的第一宇宙速度为 10、 “ 嫦娥之父 ” 欧阳自远透露：我国计划于 2020 年登陆火星。假如某志愿者登上火星后将一小球从高 h 处以初速度 水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为 。已知火星半径为 R ，万有引力常量为 G ，不计空气阻力，不考虑火星自转，则下列说法正确的是（） A 火星表面的重力加速度 B 火星的第

7、一宇宙速度为 C 火星的质量 D 火星的平均密度为 11、 对于在地球上的物体所受的重力和地球对它的引力的关系，下列说法中正确的是（ ） A 这两个力是同一个力 B 在忽略地球的自转影响时，重力就是定值，与物体所处的高度和纬度都无关 C 由于地球的自转，物体在纬度越高的地方，重力越大 D 由于物体随地球自转，则物体处在纬度越高的地方，重力越小 12、 假设在某星球上，一宇航员从距地面不太高的 H 处以水平速度 抛出一小球，小球落地时在水平方向上发生的位移为 s 。已知该星球的半径为 R ，且可看作球体，引力常量为 G 。忽略小球在运动过程中受到的阻力及星球自转的影响。下列说法中正确的是（） A

8、 该星球的第一字宙速度为 B 该星球的质量为 C 该星球的平均密度为 D 距该星球表面足够高的 h 处的重力加速度为 13、 据报道： 2019 年 6 月 5 日，我国在黄海海域用长征十一号海射运载火箭 “CZ-11WEY 号 ” 成功发射技术试验卫星捕风一号 A 、 B 星及 5 颗商业卫星，如图所示 . 卫星被顺利送往预定轨道，试验取得圆满成功，首次实现 “ 航天 + 海工 ” 技术融合，突破海上发射稳定性、安全性 ，验证了海上发射能力 . “ 七星 ” 在预定轨道绕地球的飞行可视为匀速圆周运动，下面对 “ 七星 ” 飞行速度大小的说法正确的是 A B C D 14、 关于绕地球做匀速圆

9、周运动的卫星可能的轨道，下列说法中正确的是（） A 只要轨道的圆心在地球自转轴上，这些轨道都是可能的轨道 B 只要轨道的圆心在地球的球心上，这些轨道都是可能的轨道 C 只有轨道平面与地球赤道平面重合的轨道才是可能的轨道 D 只有轨道圆心在球心且不与赤道平面重合的轨道才是可能的轨道 15、 已知一颗靠近地球表面飞行的人造地球卫星，每天约绕地球转 17 圈，地球的半径约为 6400km ，根据这些条件无法估算的物理量有（） A 该卫星线速度的大小 B 同步卫星离地球表面的高度 C 轨道半径是地球半径两倍的卫星的周期 D 该卫星的质量 16、 如图所示， a 为地球赤道上的物体， b 为沿地球表面附

10、近做匀速圆周运动的人造卫星， c 为地球同步卫星。下列关于 a 、 b 、 c 做匀速圆周运动的说法中，正确的是（ ） A 角速度的大小关系为 b c = a B 向心加速度的大小关系为 a a a b a c C 线速度的大小关系为 v b v c v a D 周期关系为 T a = T c T b 17、 我国于 2017 年 11 月发射 “ 嫦娥五号 ” 探月卫星，计划执行月面取样返回任务 “ 嫦娥五号 ” 从月球返回地球的过程可以简单分成四步，如图所示第一步将 “ 嫦娥五号 ” 发射至月球表面附近的环月圆轨道 ，第二步在环月轨道的 A 处进行变轨进入月地转移轨道 ，第三步当接近地球表

11、面附近时，又一次变轨，从 B 点进入绕地圆轨道 ，第四步再次变轨道后降落至地面，下列说法正确的是（ ） A 将 “ 嫦娥五号 ” 发射至轨道 时所需的发射速度为 7.9km/s B “ 嫦娥五号 ” 从环月轨道 进入月地转移轨道 时需要加速 C “ 嫦娥五号 ” 从 A 沿月地转移轨 到达 B 点的过程中其动能一直增加 D “ 嫦娥五号 ” 在第四步变轨时需要加速 二、计算题（共2题）1、 某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者，他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星，试问，春分那天（太阳光直射赤道）在日落12小时内有多长时间该观察者看不见此卫星？已知地球半径为R，地球表面处的重力加速度

12、为g,地球自转周期为T，不考虑大气对光的折射。2、 如图，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间的距离为L.已知的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧引力常量为G.(1)求两星球做圆周运动的周期；(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为.已知地球和月球的质量分别为和.求与两者平方之比(结果保留3位小数)一、选择题1、 C 【详解】 根据开普勒第三定律 ，则有 ，解得 ，故选项 C 正确， A

13、、 B 、 D 错误 2、 C【详解】A日心说的代表人物是“哥白尼”，地心说的代表人物是“托勒密”，故A错误；BC开普勒定律可知，所有行星绕太阳做椭圆运动，太阳不是宇宙的中心，太阳围绕银河系中心旋转而银河系不过是宇宙中千亿个星系中微不足道的一个，日心说被人们所接受的原因是以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动也变得简单了，故B错误；C正确；D太阳从东边升起，从西边落下，是以地球为参考系的相对运动，地球仍绕太阳运动，故D错误；故选C3、 D 【详解】 A 哥白尼最早提出了 “ 日心说 ” ，故 A 错误； B 开普勒发现了行星的运动轨道是椭圆，故 B 错误； C 牛顿发现了万有引力定律，卡文

14、迪许测出了万有引力引力常量，故 C 错误； D 开普勒总结了行星的运动规律，故 D 正确； 故选 D 。 4、 C 【详解】 A 由 得， ，半径越大，周期越大，则高轨道的 “ 高分十三号 ” 卫星的周期大， A 错误； B 由 和 得， ，由于两颗卫星质量未知，则动能大小不能确定， B 错误； C 由 得， ，半径越大，加速度越小，则高轨道的 “ 高分十三号 ” 卫星的加速度小， C 正确； D 由 得， ，则半径越大，角速度越小，则高轨道的 “ 高分十三号 ” 卫星的角速度小， D 错误。 故选 C 。 5、 B 【详解】 设地球的质量为 M ，静止在地面上的物体质量为 m ，忽略地球的自

15、转时 ，可得： ，根据万有引力提供向心力： ，解得： ， r 越小，周期越小，最小周期为： ，故 A 错误；根据万有引力提供向心力： ，解得： ， r 越小，速度越大，所以最大速度为： ，故 B 正确；根据万有引力提供向心力： ，解得： ，故 C 错误；根据万有引力提供向心力： ，解得： ，故 D 错误所以 B 正确， ACD 错误 6、 BC 【详解】 A 卫星 C 加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上卫星 A ， A 错误； B A 、 B 卫星由相距最近至相距最远时，两卫星转的圈数差半圈，设经历时间为 t ，有 解得经历的时间 B 正确； C 根据万有引力提供向心加速度，由 可得 由于

16、 可知 A 、 C 向心加速度大小相等，且小于 B 的向心加速度， C 正确； D 轨道半径为 r 的卫星，根据万有引力提供向心力 可得卫星为周期 则该卫星在单位时间内扫过的面积 由于 ，所以在相同时间内， A 与地心连线扫过的面积大于 B 与地心连线扫过的面积， D 错误。 故选 BC 。 7、 A 【详解】 A 根据天王星的观测资料，天文学家亚当斯和勒维列利用万有引力定律计算出了海王星的轨道，因此海王星被称为 “ 笔尖下发现的行星 ” ， A 正确； B 哥白尼主张以简单的几何图形来描述宇宙运行的规律，经过几十年对天体的观测与推算，提出了 “ 日心说 ” ，使人们摆脱了对神学和古代经典权威

17、的迷信， B 错误； C 牛顿提出了万有引力定律后，卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常量，所以称卡文迪许为第一个 “ 测出地球质量 ” 的人， C 错误； D 开普勒通过对第谷观测数据得分析研究，总结出了行星运动的三大定律，这是精确的科学观测与严密的数学推理结合的典范， D 错误。 故选 A 。 8、 B 【详解】 A 卡文迪许第一个通过扭秤测出万有引力常量的科学家，故 A 错误； B 波兰天文学家哥白尼发表天体运行论，正式提出了日心说，故 B 正确； C 海王星是亚当斯和勒威耶观测到的，故 C 错误； D 牛顿发现了万有引力定律，故 D 错误。 故选 B 。 9、 A 【详解】 A 由万有引

18、力提供向心力，则有 得 A 正确； B 由以上计算和题给信息不能测出探测器质量， B 错误； C 由探测器受力情况来确定在近火点时的加速度，因火星的半径和探测器的质量题中没有给出，求不出探测器受火星的引力，求不出探测器在近火点时的加速度， C 错误； D 火星半径未知，不能确定第一宇宙速度， D 错误。 故选 A 。 10、 B 【详解】 A 小球被抛出后做平抛运动，根据分位移公式，有 解得 故 A 错误； B 火星的第一宇宙速度即近火卫星的运行速度，为 故 B 正确； C 物体在火星表面时，由 解得火星的质量为 故 C 错误； D 、火星的平均密度为 故 D 错误。 故选 B 。 11、 C

19、 【详解】 A 重力是由万有引力的分力产生的； 二者不是同一个力； 故 A 错误； B 若忽略自转，则重力与纬度无关；但重力大小仍然取决于高度，高度越高，重力越小，故 B 错误； CD 由于地球的自转原因，万有引力分力充当物体转动的向心力，纬度越高，转动半径越小，分力越小，则重力越大；故 C 正确， D 错误； 故选 C 。 12、 C 【详解】 A 根据平抛运动有 对于近地卫星，有 解得 A 错误； B 在星球表面有 解得 B 错误； C 该星球的平均密度为 C 正确； D 距该星球表面足够高的 h 处有 解得 D 错误。 故选 C 。 13、 A 【详解】 第一宇宙速度是人造地球卫星在近地

20、圆轨道上的运行速度， “ 七星 ” 绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，飞行速度一定小于第一宇宙速度，即 v 7.9km/s A. v v a c ， v b v c ， b c ， T c T b ，对 a 、 c ，角速度相等，即 a = c ，根据 T = 知， T a = T c ，根据 v = r 知， c 的半径大，则 v c v a ，根据 a = r 2 知， c 的半径大，则 a c a a ，所以角速度的大小关系为 b c = a ， A 正确； B 向心加速度的大小关系为 a b a c a a ， B 错误； C 线速度大小关系为 v b v c v a ， C

21、正确； D 周期的关系为 T a = T c T b ， D 正确。 故选 ACD 。 17、 B 【详解】 A 月球的第一宇宙速度比地球的要小，故 A 错误； B “ 嫦娥五号 ” 从轨道 进入月地转移轨道 是离心运动，所以需要加速，所以 B 选项是正确的； B 刚开始的时候月球对 “ 嫦娥五号 ” 的引力大于地球对 “ 嫦娥五号 ” 的引力，所以动能要减小，之后当地球的引力大于月球的引力时，卫星的动能就开始增加，故 C 错误； D “ 嫦娥五号 ” 降落至地面的运动为向心运动，需要减速，故 D 错误 . 故选 B 。 二、计算题1、 解：设所求的时间为t，用m、M分别表示卫星和地球的质量，

22、r表示卫星到地心的距离.有 春分时，太阳光直射地球赤道，如图所示，图中圆E表示赤道，S表示卫星，A表示观察者，O表示地心. 由图可看出当卫星S绕地心O转到图示位置以后（设地球自转是沿图中逆时针方向），其正下方的观察者将看不见它. 据此再考虑到对称性，有 由以上各式可解得 2、 (1)(2)1.012解析：(1)设A和B做匀速圆周运动的轨道半径分别为r和R，相互作用的引力大小为F，运行周期为T.根据万有引力定律有由匀速圆周运动的规律得：由题意得联立得.(2)在地月系统中，由于地月系统旋转所围绕的中心O不在地心，月球做圆周运动的周期可由式得出式中，和分别是地球与月球的质量，是地心与月心之间的距离若认为月球在地球的引力作用下绕地心做匀速圆周运动，则式中，为月球绕地心运动的周期由式得由式得代入数据得.