高一物理第六章《万有引力定律》测试题详细解答中学教育试题_中学教育-试题.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 高一物理第六章万有引力定律测试题 一、选择题 1下列几组数据中能算出地球质量的是（万有引力常量 G是已知的）（）A.地球绕太阳运行的周期 T和地球中心离太阳中心的距离 r B.月球绕地球运行的周期 T和地球的半径 r C.月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离 r D.月球绕地球运动的周期 T和轨道半径 r 2 某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如它的轨道半径增加到原来的 n倍后，仍能够绕地球做匀速圆周运动，则：（）A根据vrw=，可知卫星运动的线速度将增大到原来的 n 倍。B根据2mvFr=，可知卫星受到的向心力将减小到原来的n1倍。C 根据2GMmFr=，

2、可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的21n倍。D 根据22GMmmvrr=，可知卫星运动的线速度将减小到原来的n1倍。3关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（）A、它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B、它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C、它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D、它是人造地球卫星绕地球飞行的最大环绕速度 4可以发射这样的一颗人造卫星，使其圆轨道（）A.与地球表面上某一纬线（不包括赤道）是共面同心圆。B.与地球表面上某一经线（不包括赤道）是共面同心圆。C.与地球表面上赤道线是共面同心圆，卫星相对地面是静止的。D.与地球表面上赤道线是共面同心圆，卫星相对地面是

3、运动的。5宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高 h处释放，经时间 t后落到月球表面（设月球半径为 R）.据上述信息推断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为（）A.tRh2 B.tRh2 C.tRh D.tRh2 6有一宇宙飞船到了某行星上(该行星没有自转运动)，以速度v接近行星表面匀速飞行，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则可得 ()A该行星的半径为vT2 B该行星的平均密度为3GT2 C 无法测出该行星的质量 D该行星表面的重力加速度为2 vT 7两颗人造卫星 A、B绕地球做圆周运动，周期之比为 TA:TB=1:8，则轨道半径之比和运动速率之比分别

4、为（）学习必备 欢迎下载 A.RA:RB=4:1 VA:VB=1:2 B.RA:RB=4:1 VA:VB=2:1 C.RA:RB=1:4 VA:VB=2:1 D.RA:RB=1:4 VA:VB=1:2 8据报道，我国数据中继卫星“天链一号 01星”于 20XX年 4 月 25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过 4次变轨控制后，于 5月 1日成功定点在东经 77赤道上空的同步轨道关于成功定点后的“天链一号 01星”，下列说法正确的是 A运行速度大于 7.9 km/s B离地面高度一定，相对地面静止 C 绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 D 向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小

5、相等 9.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道 1，然后经点火，使其沿椭圆轨道 2 运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道 3。轨道 1、2相切于Q点。轨道 2、3 相切于P点（如图），则当卫星分别在 1，2，3，轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A卫星在轨道 3 上的速率大于在轨道上的速率 B卫星在轨道 3 上的角速度小于在轨道上的角速度 C 卫星在轨道 1上经过Q点时的加速度大于它在轨道 2 上经 过Q点时的加速度 D 卫星在轨道 2上经过P点时的加速度等于它在轨道 3 上经过P点时的加速度 10设同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上的物体随地球

6、自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球的半径为R，则下列比值正确的是 （）A21vv=rR B21aa=Rr C 21aa=22rR D 21vv=rR 二、填空题（共 4 分,每题 8 分）11火星的质量是地球质量的110，火星半径是地球半径的12，地球的第一宇宙速度是 7.9km/s，则火星的第一宇宙速度为_。12已知地球的半径为 R，自传角速度为，地球表面处的重力加速度为 g，在赤道上空一颗相对地面静止的同步卫星离开地面的高度 h=（用以上三个量表示）。三、计算题(共 35 分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确

7、写出数值和单位）。量是已知的地球绕太阳运行的周期和地球中心离太阳中心的距离月球绕地球运行的周期和地球的半径月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离月球绕地球运动的周期和轨道半径某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动假可知卫星受到的向心力将减小到原来的根据倍根据可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的倍根据可知卫星运动的线速度将减小到原来的倍关于第一宇宙速度下列说法正确的是它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度它是近地行的最大环绕速度可以发射这样的一颗人造卫星使其圆轨道与地球表面上某一纬线包括赤道是共面同心圆与地球表面上某一经线包括赤道是共面同心圆与地球表面上赤道线是共面同心圆卫星相对地面是静

8、止的与地球表面上赤道线是学习必备 欢迎下载 13.（12分）两个靠得很近的天体，离其它天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图 642所示。已知双星的质量为1m和2m，它们之间的距离为L。求双星运行轨道半径1r和2r，以及运行的周期T。14.（15 分）宇航员站在一星球表面上的某高处，以初速度0v沿水平方向抛出一个小球，经过时间 t，球落到星球表面，小球落地时的速度大小为v。已知该星球的半径为 R，引力常量为 G，求：（1）小球落地时竖直方向的速度yv（2）该星球的质量 M（3）若该星球有一颗卫星，贴着该星球的表

9、面做匀速圆周运动，求该卫星的周期 T 15（15分）如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h，已知地球半径为R，地球自转角速度为0，地球表面的重力1m 2m o 量是已知的地球绕太阳运行的周期和地球中心离太阳中心的距离月球绕地球运行的周期和地球的半径月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离月球绕地球运动的周期和轨道半径某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动假可知卫星受到的向心力将减小到原来的根据倍根据可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的倍根据可知卫星运动的线速度将减小到原来的倍关于第一宇宙速度下列说法正确的是它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度它

10、是近地行的最大环绕速度可以发射这样的一颗人造卫星使其圆轨道与地球表面上某一纬线包括赤道是共面同心圆与地球表面上某一经线包括赤道是共面同心圆与地球表面上赤道线是共面同心圆卫星相对地面是静止的与地球表面上赤道线是学习必备 欢迎下载 加速度为g，O为地球中心（1）求卫星B的运行周期；（2）如果卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？高一物理万有引力定律答案 A B O h 量是已知的地球绕太阳运行的周期和地球中心离太阳中心的距离月球绕地球运行的周期和地球的半径月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离月球绕

11、地球运动的周期和轨道半径某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动假可知卫星受到的向心力将减小到原来的根据倍根据可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的倍根据可知卫星运动的线速度将减小到原来的倍关于第一宇宙速度下列说法正确的是它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度它是近地行的最大环绕速度可以发射这样的一颗人造卫星使其圆轨道与地球表面上某一纬线包括赤道是共面同心圆与地球表面上某一经线包括赤道是共面同心圆与地球表面上赤道线是共面同心圆卫星相对地面是静止的与地球表面上赤道线是学习必备 欢迎下载 一、选择题 1.解析：已知地球绕太阳运行的周期和地球的轨道半径只能求出太阳的质量，而不能求出地球的质量，所以 A 项

12、不对已知月球绕地球运行的周期和地球的半径，不知道月球绕地球的轨道半径，所以不能求地球的质量，所以 B 项不对已知月球绕地球运动的角速度和轨道半径，由22MmGmrrw=可以求出中心天体地球的质量，所以 C项正确由2224MmGmrrTp=求得地球质量为2324rMGTp=，所以 D项正确 答案：D 2CD 3.BCD 解析：第一宇宙速度是从地球表面发射人造地球卫星的最小发射速度，是人造地球卫星绕地球飞行的最大环绕速度，也是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度所以 BCD 正确 4.解析：卫星在圆轨道上绕地球运行时，一个最明显的特点是轨道的圆心是地心，而万有引力总是地心与卫星连线方向上的，所以卫

13、星轨道平面必过地心。A是错的。卫星通过南北极上空，某时刻在某一经线上，由于地球的自转下一时刻卫星将不在原来的经线上，B 是错的。C、D 是正确的。答案：CD 5.B 解析：物体自由落体运动，设地球表面重力加速度为 g，212hgt=,22hgt=，飞船做匀速圆周运动，则2mvmgR=，2ghvgRt=.所以 B选项正确.6.解析：由T2 Rv可得：RvT2，A正确；由GMmR2mv2R可得：Mv3T2 G，C错误；由 M43 R3 得：3GT2，B正确；由GMmR2mg得：g2 vT，D正确 答案：ABD 7.解析：由234rTGMp=可得卫星的运动周期与轨道半径的立方的平方根成正比，由TA:

14、TB=1:8 可得轨道半径 RA:RB=1:4，然后再由GMvr=得线速度 VA:VB=2:1。所以正确答案为 C项 答案：C 8.解析：由万有引力提供向心力得：GMmr2mv2r，vGMr，即线速度v随轨道半径 r的增大而减小，v7.9 km/s 为第一宇宙速度，即围绕地球表面运行的速度；因同步卫星轨道半径比地球半径大很多，因此其线速度应小于 7.9 km/s，故 A错；因同步卫星与地球自转同步，即 T、相同，因此其相对地面静止，由公式 量是已知的地球绕太阳运行的周期和地球中心离太阳中心的距离月球绕地球运行的周期和地球的半径月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离月球绕地球运动的周期

15、和轨道半径某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动假可知卫星受到的向心力将减小到原来的根据倍根据可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的倍根据可知卫星运动的线速度将减小到原来的倍关于第一宇宙速度下列说法正确的是它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度它是近地行的最大环绕速度可以发射这样的一颗人造卫星使其圆轨道与地球表面上某一纬线包括赤道是共面同心圆与地球表面上某一经线包括赤道是共面同心圆与地球表面上赤道线是共面同心圆卫星相对地面是静止的与地球表面上赤道线是学习必备 欢迎下载 GMmRh2m(Rh)2得：h3GM2R，因 G、M、R 均为定值，因此h一定为定值，故 B对；因同步卫星周期T同24小时，月球绕

16、地球转动周期T月27天，即 T同T月，由公式 2T得 同月，故 C对；同步卫星与静止在赤道上的物体具有共同的角速度，由公式 a向r2，可得：a同a物RhR，因轨道半径不同，故其向心加速度不同，D错误 答案：BC 9.BD 10B解析：地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相同，由2arw=,2aRw=可得，21aa=Rr，B 项正确；对于地球同步卫星和以第一宇宙速度运动的近地卫星，由万有引力提供加速度，即212vGMmmrr=，222vGMmmRR=得21vv=rR，D 项正确。二、填空题 11.3.53km/s 12.解析：设地球质量为 M，卫星的质量为 m，则有 22()

17、()MmGmRhRhw=+在地球表面，有2GMgR=联立以上两式得232gRhRw=-答案：232gRhRw=-三、计算题 13.(16 分)2112m Lrmm=+1212m Lrmm=+,234LTGMp=解析:如图，设双星中质量为1m的天体轨道半径为1r，质量为1m的天体轨道半径为2r 据万有引力定律和牛顿第二定律，得：212112m mGmrLw=212222m mGmrLw=12rrL+=1m 2m o 量是已知的地球绕太阳运行的周期和地球中心离太阳中心的距离月球绕地球运行的周期和地球的半径月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离月球绕地球运动的周期和轨道半径某人造地球卫星绕

18、地球做匀速圆周运动假可知卫星受到的向心力将减小到原来的根据倍根据可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的倍根据可知卫星运动的线速度将减小到原来的倍关于第一宇宙速度下列说法正确的是它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度它是近地行的最大环绕速度可以发射这样的一颗人造卫星使其圆轨道与地球表面上某一纬线包括赤道是共面同心圆与地球表面上某一经线包括赤道是共面同心圆与地球表面上赤道线是共面同心圆卫星相对地面是静止的与地球表面上赤道线是学习必备 欢迎下载 由联立解得：2112m Lrmm=+1212m Lrmm=+再由：21211224m mGmrLTp=得运行的周期234LTGMp=14.解析：（1）小球做

19、平抛运动，则落地时水平速度为0v，则220yvvv=-（2）小球竖直方向上，yvgt=则220yvvvgtt-=星球表面有2MmGmgR=则2220RvvMGt-=（3）星体表面224mgmRTp=解得2202RtTvvp=-答案：（1）220yvvv=-（2）2220RvvMGt-=（3）2202RtTvvp=-15解析：（1）设地球质量为 M，卫星质量为 m，根据万有引力和牛顿运动定律，有：2224()()BMmGmRhRhTp=+在地球表面有：2MmGmgR=联立得：32()2BRhTgRp+=（2）它们再一次相距最近时，一定是B比A多转了一圈，有：02Bttwwp-=其中2BBTpw=

20、得：2032()tgRRhpw=-+量是已知的地球绕太阳运行的周期和地球中心离太阳中心的距离月球绕地球运行的周期和地球的半径月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离月球绕地球运动的周期和轨道半径某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动假可知卫星受到的向心力将减小到原来的根据倍根据可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的倍根据可知卫星运动的线速度将减小到原来的倍关于第一宇宙速度下列说法正确的是它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度它是近地行的最大环绕速度可以发射这样的一颗人造卫星使其圆轨道与地球表面上某一纬线包括赤道是共面同心圆与地球表面上某一经线包括赤道是共面同心圆与地球表面上赤道线是共面同心圆卫星相对地面是静止的与地球表面上赤道线是