北京市2009年高三二輪專項(xiàng)突破訓(xùn)練:物理-萬(wàn)有引力
一、選擇題
1、(08全國(guó)卷1)17.已知太陽(yáng)到地球與地球到月球的距離的比值約為390,月球繞地球旋轉(zhuǎn)的周期約為27天.利用上述數(shù)據(jù)以及日常的天文知識(shí),可估算出太陽(yáng)對(duì)月球與地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力的比值約為
答案:B
解析:設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量M,地球質(zhì)量m,月球質(zhì)量m0,日地間距離為R,月地間距離為r,日月之間距離近似等于R,地球繞太陽(yáng)的周期為T約為360天,月球繞地球的周期為t=27天。對(duì)地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng),由萬(wàn)有引力定律:G=m,同理對(duì)月球繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng):G=m0,則太陽(yáng)質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為M : m=;太陽(yáng)對(duì)月球的萬(wàn)有引力F= G,地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力f= G,故F : f= ,帶入太陽(yáng)與地球質(zhì)量比,計(jì)算出比值約為2,B對(duì)。
2、(08北京卷)17.據(jù)媒體報(bào)道,嫦娥一號(hào)衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道,軌道高度
A.月球表面的重力加速度 B.月球?qū)πl(wèi)星的吸引力
C.衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的速度 D.衛(wèi)星繞月運(yùn)行的加速度
答案:B
【解析】因?yàn)椴恢佬l(wèi)星的質(zhì)量,所以不能求出月球?qū)πl(wèi)星的吸引力。
3、(08四川卷)20.
A.0.6小時(shí) B.1.6小時(shí) C.4.0小時(shí) D.24小時(shí)
答案:B
解析:由開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知,恒量,所以,r為地球的半徑,h1、t1、h2、t2分別表示望遠(yuǎn)鏡到地表的距離,望遠(yuǎn)鏡的周期、同步衛(wèi)星距地表的距離、同步衛(wèi)星的周期(24h),代入數(shù)據(jù)得:t1=1.6h.
4、(08江蘇卷)1.火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和,地球表面的重力加速度為g,則火星表面的重力加速度約為
A.
C.
答案:B
解析:考查萬(wàn)有引力定律。星球表面重力等于萬(wàn)有引力,G = mg,故火星表面的重力加速度 = = 0.4,故B正確。
5、(08山東卷)18、據(jù)報(bào)道.我國(guó)數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號(hào)01 星”于
A. 運(yùn)行速度大于
B.離地面高度一定,相對(duì)地面靜止
C.繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度大
D. 向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等
答案:BC
解析:由題目可以后出“天鏈一號(hào)衛(wèi)星”是地球同步衛(wèi)星,運(yùn)行速度要小于7.9,而他的位置在赤道上空,高度一定,A錯(cuò)B對(duì)。由可知,C對(duì)。由可知,D錯(cuò)。
【高考考點(diǎn)】萬(wàn)有引力定律在航天中的應(yīng)用。
【易錯(cuò)提醒】D選項(xiàng),不能應(yīng)用,憑借直觀感覺(jué)選上此選項(xiàng)。
這幾年航天事業(yè)在我國(guó)的高速發(fā)展,這塊知識(shí)對(duì)考生的考查尤為重要,不管是全國(guó)那個(gè)省份,這是必考內(nèi)容,所以,關(guān)注航天動(dòng)向,有利于我們的備考。
6、(08廣東文科基礎(chǔ))55.發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的物理學(xué)家是
A.庫(kù)侖 B.伽利略 C.牛頓 D.愛(ài)因斯坦
【答案】C
【解析】由物理學(xué)史可知選項(xiàng)C正確。
7、(08廣東理科基礎(chǔ))5.人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),衛(wèi)星所受萬(wàn)有引力F與軌道半徑r的關(guān)系是
A.F與r成正比 B.F與r成反比
C.F與r2成正比 D.F與r2成反比
【答案】D
【解析】根據(jù)可知,選項(xiàng)D正確。
8、(08廣東理科基礎(chǔ))8.由于地球的自轉(zhuǎn),使得靜止在地面的物體繞地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。對(duì)于這些做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,以下說(shuō)法正確的是
A.向心力指向地心 B.速度等于第一宇宙速度
C.加速度等于重力加速度 D.周期與地球自轉(zhuǎn)的周期相等
【答案】D
【解析】靜止在地面上的物體饒地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng),故向心力指向地軸,速度不等于第一宇宙速度,加速度也不等于重力加速度,但是周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等,選項(xiàng)D正確。
9、(08廣東卷)12.圖是“嫦娥一導(dǎo)奔月”示意圖,衛(wèi)星發(fā)射后通過(guò)自帶的小型火箭多次變軌,進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,最終被月球引力捕獲,成為繞月衛(wèi)星,并開(kāi)展對(duì)月球的探測(cè),下列說(shuō)法正確的是
A.發(fā)射“嫦娥一號(hào)”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度
B.在繞月圓軌道上,衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān)
C.衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比
D.在繞月軌道上,衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力
【答案】C
【解析】由于發(fā)射過(guò)程中多次變軌,在開(kāi)始發(fā)射時(shí)其發(fā)射速度必須比第一宇宙速度大,不需要達(dá)到第三宇宙速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。在繞月軌道上,根據(jù)可知衛(wèi)星的周期與衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確。由于繞月球運(yùn)動(dòng),地球?qū)πl(wèi)星的引力較小,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
10、(08上海卷理科綜合)有同學(xué)這樣探究太陽(yáng)的密度:正午時(shí)分讓太陽(yáng)光垂直照射一個(gè)當(dāng)中有小孔的黑紙板,接收屏上出現(xiàn)一個(gè)小圓斑;測(cè)量小圓斑的直徑和黑紙板到接收屏的距離,可大致推出太陽(yáng)直徑。他掌握的數(shù)據(jù)是:太陽(yáng)光傳到地球所需的時(shí)間、地球的公轉(zhuǎn)周期、萬(wàn)有引力恒量;在最終得出太陽(yáng)密度的過(guò)程中,他用到的物理規(guī)律是小孔成像規(guī)律和( )
A.牛頓第二定律 B.萬(wàn)有引力定律
C.萬(wàn)有引力定律、牛頓第二定律 D. 萬(wàn)有引力定律、牛頓第三定律
【答案】C
【解析】根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律可得太陽(yáng)的質(zhì)量,根據(jù)小孔成像規(guī)律和相似三角形的知識(shí)可得太陽(yáng)的直徑D,故可求出太陽(yáng)的密度。
11、(07廣東理科基礎(chǔ)) 1 、現(xiàn)有兩顆繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星A和B,它們的軌道半徑分別為rA和rB。如果rA<rB,則A
A.衛(wèi)星A的運(yùn)動(dòng)周期比衛(wèi)星B的運(yùn)動(dòng)周期大
B.衛(wèi)星A的線速度比衛(wèi)星B的線速度大
C.衛(wèi)星A的角速度比衛(wèi)星B的角速度大
D.衛(wèi)星A的加速度比衛(wèi)星B的加速度大
12、(07江蘇 )2 假設(shè)太陽(yáng)系中天體的密度不變,天體直徑和天體之間距離都縮小到原來(lái)的一半,地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列物理量變化正確的是BC
A.地球的向心力變?yōu)榭s小前的一半
B.地球的向心力變?yōu)榭s小前的
C.地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期與縮小前的相同
D.地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期變?yōu)榭s小前的一半
13、(07寧夏理綜) 3 、天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了某恒星有一顆行星在圓形軌道上繞其運(yùn)動(dòng),并測(cè)出了行星的軌道半徑和運(yùn)行周期。由此可推算出C
A.行星的質(zhì)量 B.行星的半徑
C.恒星的質(zhì)量 D.恒星的半徑
14、(07全國(guó)理綜Ⅰ) 4 據(jù)報(bào)道,最近在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星,其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍,一個(gè)在地球表面重量為600 N的人在這個(gè)行星表面的重量將變?yōu)?60 N,由此可推知該行星的半徑與地球半徑之比約為B
A.0.5 B.2.
C.3.2 D.4
15、(07全國(guó)理綜Ⅱ) 5、如圖所示,一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)在固定的正的點(diǎn)電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng),周期為T0,軌道平面位于紙面內(nèi),質(zhì)點(diǎn)的速度方向如圖中箭頭所示,F(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),已知軌道半徑并不因此而改變,則AD
A.若磁場(chǎng)方向指向紙里,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0
B.若磁場(chǎng)方向指向紙里,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0
C.若磁場(chǎng)方向指向紙外,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0
D.若磁場(chǎng)方向指向紙外,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0
16、(07全國(guó)理綜Ⅱ) 6 、假定地球,月球都靜止不動(dòng),用火箭從地球沿地月連線向月球發(fā)射一探測(cè)器。假定探測(cè)器在地球表面附近脫離火箭。用W表示探測(cè)器從脫離火箭處飛到月球的過(guò)程中克服地球引力做的功,用Ek表示探測(cè)器脫離火箭時(shí)的動(dòng)能,若不計(jì)空氣阻力,則BD
A.Ek必須大于或等于W,探測(cè)器才能到達(dá)月球
B.Ek小于W,探測(cè)器也可能到達(dá)月球
C.Ek=W,探測(cè)器一定能到達(dá)月球
D.Ek=W,探測(cè)器一定不能到達(dá)月球
17、(07山東理綜 ) 7、
A.飛船在Gliese
B.飛船在Gliese
C.人在Gliese
D.Gliese
18、(07上海理科綜合) 8、太陽(yáng)系八大行星公轉(zhuǎn)軌道可近似看作圓軌道,“行星公轉(zhuǎn)周期的平方”與“行星與太陽(yáng)的平均距離的三次方”成正比。地球與太陽(yáng)之間平均距離約為1.5億千米,結(jié)合下表可知,火星與太陽(yáng)之間的平均距離約為B
水星
金星
地球
火星
木星
土星
公轉(zhuǎn)周期(年)
0.241
0.615
1.0
1.88
11.86
29.5
A.1.2億千米 B.2.3億千米
C.4.6億千米 D.6.9億千米
19、(07四川理綜) 9、我國(guó)探月的“嫦娥工程”已啟動(dòng),在不久的將來(lái),我國(guó)宇航員將登上月球。假如宇航員在月球上測(cè)得擺長(zhǎng)為l的單擺做小振幅振動(dòng)的周期為T,將月球視為密度均勻、半徑為r的球體,則月球的密度為B
A. B.
C. D.
20、(07天津理綜) 10、我國(guó)繞月探測(cè)工程的預(yù)先研究和工程實(shí)施已取得重要進(jìn)展。設(shè)地球、月球的質(zhì)量分別為m1、m2,半徑分別為R1、R2,人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度為v,對(duì)應(yīng)的環(huán)繞周期為T,則環(huán)繞月球表面附近圓軌道飛行的探測(cè)器的速度和周期分別為A
A., B.,
C., D. ,
21、(06陜西卷)23、我國(guó)將要發(fā)射一顆繞月運(yùn)行的探月衛(wèi)星“嫦娥1號(hào)”。設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的,且貼近月球表面。已知月球的質(zhì)量為地球質(zhì)量的1/80,月球的半徑約為地球半徑的1/4,地球上的第一宇宙速度約為
A、0.4 km/s B、1.8 km/s C、11 km/s D、36 km/s
22、(06北京卷)24 .一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行。認(rèn)為行星是密度均勻的球體,要確定該行星的密度,只需要測(cè)量C
A.飛船的軌道半徑
B.飛船的運(yùn)行速度
C.飛船的運(yùn)行周期
D.行星的質(zhì)量
23、(06重慶卷)25 宇航員在月球上做自由落體實(shí)驗(yàn),將某物體由距月球表面高h(yuǎn)處釋放,經(jīng)時(shí)間t后落到月球表面(設(shè)月球半徑為R)。據(jù)上述信息推斷,飛船在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速率為B
A. B C. D.
24、(06江蘇卷)26 舉世矚目的“神舟”六號(hào)航天飛船的成功發(fā)射和順利返回,顯示了我國(guó)航天事業(yè)取得的巨大成就.已知地球的質(zhì)量為M,引力常量為G,設(shè)飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為廠,則飛船在圓軌道上運(yùn)行的速率( A )
25、(北京順義區(qū)2008年三模)我國(guó)嫦娥一號(hào)衛(wèi)星發(fā)射后進(jìn)入月球工作軌道距月球表面
A.地球的平均密度與月球的平均密度之比約為9∶80flux.com
B.地球表面重力加速度與月球表面重力加速度之比約為9∶4
C.靠近地球表面沿圓軌道運(yùn)行的航天器的周期與嫦娥一號(hào)衛(wèi)星靠近月球表面沿圓軌道運(yùn)行的周期之比約為 20∶27
D.嫦娥一號(hào)衛(wèi)星發(fā)射后進(jìn)入月球工作軌道沿圓軌道運(yùn)行的線速度與第一宇宙速度之比約為 4∶81
26、(北京順義區(qū)2008年三模)設(shè)地球半徑為,地面重力加速度為,地球自轉(zhuǎn)角速度為,地球自轉(zhuǎn)周期為,地球質(zhì)量為M;設(shè)通訊衛(wèi)星的質(zhì)量為m,距地面高度為h,受地球引力的大小為F。則下列表達(dá)式中不正確的是:[ 。軧
A、h=- 。、h=
。、F=m. 。、F=m
27、(北京東城區(qū)2008年三模)
A.1∶20 B.1∶
C.1∶400 D.1∶600
28、(北京朝陽(yáng)區(qū)2008屆期末考)設(shè)在地球上和在x天體上以相同的初速度豎直上拋一個(gè)物體的最大高度之比為k。且已知地球和x天體的半徑之比也為k,則地球與此天體的質(zhì)量之比為:B
A. 1 B。 k C. k2 D. 1/k
29、(北京宣武區(qū)2008屆期末考)設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球半徑為R,地球表面重力加速度為g。某人造衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道半徑為r,且r<5R,飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同。在某時(shí)刻,該人造衛(wèi)星通過(guò)赤道上某建筑物的正上方,則到下一次通過(guò)該建筑物正上方所需時(shí)間為A
A. B. C. D.
30、(北京宣武區(qū)2008屆期末考)前不久,“嫦娥1號(hào)”在我國(guó)的西昌成功發(fā)射,西昌之所以“得天獨(dú)厚”,首先是其海拔高,緯度低,其平均海拔為1500m,緯度為28.2度。這使得“嫦娥1號(hào)”由于地球的自轉(zhuǎn),在發(fā)射之前就已經(jīng)獲得了一個(gè)較大的對(duì)地心的線速度。已知地球的平均半徑約為6400km,請(qǐng)你估算這個(gè)線速度,它與下列數(shù)據(jù)最接近的是B
A.40m/s B.400m/s C.1000m/s D.200m/s
31、(北京豐臺(tái)區(qū)2008屆期末考)0flux.com
如圖所示,a、b兩顆質(zhì)量相同的人造地球衛(wèi)星分別在半徑不同的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則(B)
A.衛(wèi)星a的周期大于衛(wèi)星b的周期
B.衛(wèi)星a的動(dòng)能大于衛(wèi)星b的動(dòng)能
C.衛(wèi)星a的勢(shì)能大于衛(wèi)星b的勢(shì)能
D.衛(wèi)星a的加速度小于衛(wèi)星b的加速度
32、(北京東城區(qū)2008屆期末考)2007年10月24日18時(shí)05分,中國(guó)第一顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空。已知月球半徑為R,若“嫦娥一號(hào)”到達(dá)距月球表面高為R處時(shí),地面控制中心將其速度調(diào)整為v時(shí)恰能繞月球勻速飛行。將月球視為質(zhì)量分布均勻的球體,則月球表面的重力加速度為 B
A.v2/R B.2v2/R C.v2/2R D.4v2/R
33、(北京宣武區(qū)2008年二模)某一顆星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的9倍,半徑約為地球半徑的一半,若從地球表面高h處平拋一物體,水平射程為60m,如果在該星球上,從相同高度以相同的初速度平拋同一物體,那么其水平射程應(yīng)為A
A.10m B.15m C.90m D.360m
34、(北京西城區(qū)2008年二模)“神舟六號(hào)”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),距地面高度為343km,運(yùn)行周期為90分鐘; “嫦娥一號(hào)”繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),距月球表面高度為200km,運(yùn)行周期為127分鐘。已知地球半徑為6400km,月球半徑為1750km。“嫦娥一號(hào)”與“神舟六號(hào)”相比較,下列說(shuō)法中正確的是 B
A.“嫦娥一號(hào)”的線速度大 B.“嫦娥一號(hào)”的角速度小
C.“嫦娥一號(hào)”的向心加速度大 D.兩者軌道半徑的三次方與周期平方的比值相等
35、(北京崇文區(qū)2008年二模)一火箭從地面由靜止開(kāi)始以5m/s2的加速度勻加速上升,火箭中有一質(zhì)量為1.6kg的科考儀器。在火箭上升到距地面某一高度時(shí)科考儀器的視重為9N,則此時(shí)火箭離地球表面的距離為地球半徑R的(地表面處重力加速度g=10m/s2) B
A.2倍 B.3倍
C.4倍 D. 倍
36、(北京東城區(qū)2008年一模)我國(guó)探月的“嫦娥工程”已啟動(dòng),在不久的將來(lái),我國(guó)宇航員將登上月球。假如宇航員在月球上測(cè)得擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺做小振幅振動(dòng)的周期為T,將月球視為密度均勻、半徑為r的球體,則月球的密度為( B )
A. B. C. D.
37、(北京順義區(qū)2008年一模)如圖所示,a、b兩顆質(zhì)量相同的人造地球衛(wèi)星分別在半徑不同的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則( )
A.衛(wèi)星a的周期大于衛(wèi)星b的周期
B.衛(wèi)星a的動(dòng)能大于衛(wèi)星b的動(dòng)能
C.衛(wèi)星a的勢(shì)能大于衛(wèi)星b的勢(shì)能
D.衛(wèi)星a的加速度小于衛(wèi)星b的加速度
38、(北京崇文區(qū)2008年一模)如圖所示,a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造衛(wèi)星,下列說(shuō)法中正確的是 ( )B
A.b、c的線速度大小相等,且大于a的線速度
B.b、c的向心加速度大小相等,且小于a的向心加速度
C.b、c運(yùn)行的周期相同,且小于a的運(yùn)行周期
D.由于某種原因,a的軌道半徑緩慢減小,則a的線速度將變小
39、(北京宣武區(qū)2008年一模)近年來(lái),人類發(fā)射的多枚火星探測(cè)器已經(jīng)相繼在火星上著陸,正在進(jìn)行著激動(dòng)人心的科學(xué)探究,為我們將來(lái)登上火星、開(kāi)發(fā)和利用火星奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如果火星探測(cè)器環(huán)繞火星做“近地”勻速圓周運(yùn)動(dòng),并測(cè)得該運(yùn)動(dòng)的周期為T,則火星的平均密度ρ的表達(dá)式為(k為某個(gè)常數(shù))D
A.ρ=kT B.ρ=k/T C.ρ=kT2 D.ρ=k/T2
40、(北京石景山區(qū)2008年一模)2007年10月24日,中國(guó)第一顆人造月球衛(wèi)星――“嫦娥一號(hào)”成功發(fā)射,11月5日進(jìn)入38萬(wàn)公里以外的月球軌道,11月24日傳回首張圖片,這是我國(guó)航天事業(yè)的又一成功。如果在這次探測(cè)工程中要測(cè)量月球的質(zhì)量,則需要知道的物理量有(衛(wèi)星圍繞月球的運(yùn)動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知萬(wàn)有引力常量) B
A.衛(wèi)星的質(zhì)量和月球的半徑
B.衛(wèi)星繞月球運(yùn)動(dòng)的周期和衛(wèi)星繞月球運(yùn)動(dòng)的半徑
C.月球的半徑和衛(wèi)星繞月球運(yùn)動(dòng)的周期
D.衛(wèi)星的質(zhì)量、月球的半徑和衛(wèi)星繞月球運(yùn)動(dòng)的周期
41、(北京豐臺(tái)區(qū)2008年一模)某繞地運(yùn)行的航天探測(cè)器因受高空稀薄空氣的阻力作用,繞地球運(yùn)行的軌道會(huì)慢慢改變。每次測(cè)量中探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)可近似看作是圓周運(yùn)動(dòng)。某次測(cè)量探測(cè)器的軌道半徑為r1,后來(lái)變?yōu)閞2,r2 < r1。以EK1、EK2表示探測(cè)器在這兩個(gè)軌道上的動(dòng)能,T1、T2表示探測(cè)器在這兩個(gè)軌道上繞地球運(yùn)動(dòng)的周期,則( C )
A.EK2 < EK1,T2 < T1 B.EK2 < EK1,T2 > T1
C.EK2 > EK1,T2 < T1 D.EK2 > EK1,T2 > T1
42、(北京西城區(qū)2008年4月抽樣)有三顆質(zhì)量相同的人造地球衛(wèi)星1、2、3,1是放置在赤道附近還未發(fā)射的衛(wèi)星,2是靠近地球表面做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星,3是在高空的一顆地球同步衛(wèi)星。比較1、2、3三顆人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期T、線速度,角速度和向心力F,下列判斷正確的是 B
A. B.
C. D.
43、(2008年天津市十二區(qū)縣重點(diǎn)學(xué)校高三畢業(yè)班聯(lián)考)我國(guó)于2007年10月發(fā)射了繞月運(yùn)行的探月衛(wèi)星“嫦娥1號(hào)”。假設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的,且貼近月球表面。已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/81,月球的半徑約為地球半徑的1/4,地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s,則該探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的速率約為:B
A.0.4km/s B.1.8km/s C.11km/s D.36km/s
44、(崇文區(qū)2007-2008學(xué)年度第一學(xué)期期末試題)2007年10月24日18時(shí)05分,我國(guó)成功發(fā)射了“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星。衛(wèi)星經(jīng)過(guò)八次點(diǎn)火變軌后,繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圖中所示為探月衛(wèi)星運(yùn)行軌跡的示意圖(圖中1、2、3……8為衛(wèi)星運(yùn)行中的八次點(diǎn)火位置)①衛(wèi)星第2、3、4次點(diǎn)火選擇在繞地球運(yùn)行軌道的近地點(diǎn),是為了有效地利用能源,提高遠(yuǎn)地點(diǎn)高度;②衛(wèi)星沿橢圓軌道由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,加速度逐漸增大,速度逐漸減小;③衛(wèi)星沿橢圓軌道由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,機(jī)械能守恒;④衛(wèi)星沿橢圓軌道由遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,衛(wèi)星中的科考儀器處于超重狀態(tài);⑤衛(wèi)星在靠近月球時(shí)需要緊急制動(dòng)被月球所捕獲,為此實(shí)施第6次點(diǎn)火,則此次發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣方向與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向相反。上述說(shuō)法正確的是
A.①④
B.②③
C.①⑤
D.①③
45、(北京市宣武區(qū)2008年第二學(xué)期測(cè)查)我國(guó)2007年10月
24日發(fā)射的嫦娥一號(hào)月球衛(wèi)星經(jīng)過(guò)四次變軌后其繞地球運(yùn)行的橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)D靠近了距地面38萬(wàn)公里的月球軌道。如果能夠忽略月球引力的影響,比較嫦娥一號(hào)通過(guò)遠(yuǎn)地點(diǎn)A、B、C、D時(shí)刻的某些物理量,下列說(shuō)法中正確的是 D
A.在A點(diǎn)線速度最大,加速度最小
B.在A點(diǎn)角速度最小,加速度最大
C.在D點(diǎn)線速度最大,加速度最大
D.在D點(diǎn)角速度最小,加速度最小
二、計(jì)算題
46、(08全國(guó)卷2)25.(20分)我國(guó)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星沿近似于圓形軌道繞月飛行。為了獲得月球表面全貌的信息,讓衛(wèi)星軌道平面緩慢變化。衛(wèi)星將獲得的信息持續(xù)用微波信號(hào)發(fā)回地球。設(shè)地球和月球的質(zhì)量分別為M和m,地球和月球的半徑分別為R和R1,月球繞地球的軌道半徑和衛(wèi)星繞月球的軌道半徑分別為r和r1,月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T。假定在衛(wèi)星繞月運(yùn)行的一個(gè)周期內(nèi)衛(wèi)星軌道平面與地月連心線共面,求在該周期內(nèi)衛(wèi)星發(fā)射的微波信號(hào)因月球遮擋而不能到達(dá)地球的時(shí)間(用M、m、R、R1、r、r1和T表示,忽略月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)遮擋時(shí)間的影響)。
解析:如下圖所示:
設(shè)O和分別表示地球和月球的中心.在衛(wèi)星軌道平面上,A是地月連心線與地月球表面的公切線ACD的交點(diǎn),D、C和B分別是該公切線與地球表面、月球表面和衛(wèi)星軌道的交點(diǎn).過(guò)A點(diǎn)在另一側(cè)作地月球面的公切線,交衛(wèi)星軌道于E點(diǎn).衛(wèi)星在圓弧上運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的信號(hào)被遮擋.
設(shè)探月衛(wèi)星的質(zhì)量為m0,萬(wàn)有引力常量為G,根據(jù)萬(wàn)有引力定律有:
……………………① (4分)
……………………② (4分)
②式中,T1表示探月衛(wèi)星繞月球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期.
由以上兩式可得:…………③
設(shè)衛(wèi)星的微波信號(hào)被遮擋的時(shí)間為t,則由于衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),
應(yīng)有:……………………④ (5分)
上式中,.
由幾何關(guān)系得:………………⑤ (2分)
…………………………⑥ (2分)
由③④⑤⑥得:……………………⑦ (3分)
47、(08寧夏卷)23.(15分)天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng),周期均為T,兩顆恒星之間的距離為r,試推算這個(gè)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(yùn)動(dòng)的半徑分別為r1、r2,角速度分別為w1,w2。根據(jù)題意有
w1=w2 ①
r1+r2=r ②
根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓定律,有
G ③
G ④
聯(lián)立以上各式解得
⑤
根據(jù)解速度與周期的關(guān)系知
⑥
聯(lián)立③⑤⑥式解得
⑦
48、(07上海) (10分)宇航員在地球表面以一定初速度豎直上拋一小球,經(jīng)過(guò)時(shí)間t小球落回原處;若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一小球,需經(jīng)過(guò)時(shí)間5t小球落回原處。(取地球表面重力加速度g=10 m/s2,空氣阻力不計(jì))
⑴求該星球表面附近的重力加速度g/;
⑵已知該星球的半徑與地球半徑之比為R星:R地=1:4,求該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比M星:M地。
解:⑴
故:
⑵,所以
可解得:M星:M地=1´12:5´42=1:80,
49、(07廣東卷)(12分)土星周圍有許多大小不等的巖石顆粒,其繞土星的運(yùn)動(dòng)可視為圓周運(yùn)動(dòng)。其中有兩個(gè)巖石顆粒A和B與土星中心距離分別為rA=8.0×104 km和r B=1.2×105 km。忽略所有巖石顆粒間的相互作用。(結(jié)果可用根式表示)
⑴求巖石顆粒A和B的線速度之比;
⑵求巖石顆粒A和B的周期之比;
⑶土星探測(cè)器上有一物體,在地球上重為10 N,推算出他在距土星中心3.2×105 km處受到土星的引力為0.38 N。已知地球半徑為6.4×103 km,請(qǐng)估算土星質(zhì)量是地球質(zhì)量的多少倍?
解:⑴設(shè)土星質(zhì)量為M0,顆粒質(zhì)量為m,顆粒距土星中心距離為r,線速度為v,根據(jù)牛頓第二定律和萬(wàn)有引力定律:
解得:
對(duì)于A、B兩顆粒分別有: 和
得:
⑵設(shè)顆粒繞土星作圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T,則:
對(duì)于A、B兩顆粒分別有: 和
得:
⑶設(shè)地球質(zhì)量為M,地球半徑為r0,地球上物體的重力可視為萬(wàn)有引力,探測(cè)器上物體質(zhì)量為m0,在地球表面重力為G0,距土星中心r0/=3.2×105 km處的引力為G0/,根據(jù)萬(wàn)有引力定律:
解得:
50、(06四川卷)(16分)
蕩秋千是大家喜愛(ài)的一項(xiàng)體育活動(dòng)。隨著科技的迅速發(fā)展,將來(lái)的某一天,同學(xué)們也許會(huì)在其它星球上享受蕩秋千的樂(lè)趣。假設(shè)你當(dāng)時(shí)所在星球的質(zhì)量是M、半徑為R,可將人視為質(zhì)點(diǎn),秋千質(zhì)量不計(jì)、擺長(zhǎng)不變、擺角小于90°,萬(wàn)有引力常量為G。那么,
(1) 該星球表面附近的重力加速度g星等于多少?
(2) 若經(jīng)過(guò)最低位置的速度為v0,你能上升的最大高度是多少?
(1)設(shè)人的質(zhì)量為m,在星球表面附近的重力等于萬(wàn)有引力,有
mg星= ①
解得 g星= ②
(3) 設(shè)人能上升的最大高度為h,由功能關(guān)系得
mg星h= ③
解得 h= ④
51、(06天津卷)11(22分)神奇的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的一種特殊天體,探尋黑洞的方案之一是觀測(cè)雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。天文學(xué)家觀測(cè)河外星系大麥哲倫云時(shí),發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng),它由可見(jiàn)星A和不可見(jiàn)的暗星B構(gòu)成。兩星視為質(zhì)點(diǎn),不考慮其它天體的影響,A、B圍繞兩者連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),它們之間的距離保持不變,如圖所示。引力常量為G,由觀測(cè)能夠得到可見(jiàn)星A的速率和運(yùn)行周期T。
(1)可見(jiàn)星A所受暗星B的引力可等效為位于O點(diǎn)處質(zhì)量為的星體(視為質(zhì)點(diǎn))對(duì)它的引力,設(shè)A和B的質(zhì)量分別為、,試求(用、表示);
(2)求暗星B的質(zhì)量與可見(jiàn)星A的速率、運(yùn)行周期T和質(zhì)量之間的關(guān)系式;
(3)恒星演化到末期,如果其質(zhì)量大于太陽(yáng)質(zhì)量的2倍,它將有可能成為黑洞。若可見(jiàn)星A的速率,運(yùn)行周期,質(zhì)量,試通過(guò)估算來(lái)判斷暗星B有可能是黑洞嗎?
()
(1)設(shè)A、B的圓軌道半徑分別為、,由題意知,A、B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相同,設(shè)其為。由牛頓運(yùn)動(dòng)定律,有
設(shè)A、B之間的距離為,又,由上述各式得
①
由萬(wàn)有引力定律,有,將①代入得
令 比較可得 ②
(2)由牛頓第二定律,有 ③
又可見(jiàn)星A的軌道半徑 ④
由②③④式解得 ⑤
(3)將代入⑤式,得
代入數(shù)據(jù)得 ⑥
設(shè),將其代入⑥式,得 ⑦
可見(jiàn),的值隨的增大而增大,試令,得
⑧
若使⑦式成立,則必大于2,即暗星B的質(zhì)量必大于2,由此得出結(jié)論:暗星B有可能是黑洞。
52、(06江蘇卷) (14分)如圖所示,A是地球的同步衛(wèi)星。另一衛(wèi)星 B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi),離地面高度為 h。已知地球半徑為 R,地球自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球表面的重力加速度為 g,O為地球中心。
(1)求衛(wèi)星B的運(yùn)行周期。
(2)如衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,某時(shí)刻 A、B兩衛(wèi)星相距最近(O、B、A在同一直線上),則至少經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間,他們?cè)僖淮蜗嗑嘧罱?/p>
(Ⅰ)由萬(wàn)有引力定律和向心力公式得
………………………………………………①
………………………………………………②
聯(lián)立①②得 ……………………………………………③
(2)由題意得 ………………………………………………④
由③得 ………………………………………………⑤
代入④得
53、(北京市西城區(qū)2008年抽樣測(cè)試)(8分)2007年10月31日,我國(guó)將“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星送入太空,經(jīng)過(guò)3次近月制動(dòng),衛(wèi)星于11月7日順利進(jìn)入環(huán)月圓軌道。在不久的將來(lái),我國(guó)宇航員將登上月球。為了測(cè)量月球的密度,宇航員用單擺進(jìn)行測(cè)量:測(cè)出擺長(zhǎng)為l,讓單擺在月球表面做小幅度振動(dòng),測(cè)出振動(dòng)周期為T。已知引力常量為G,月球半徑為R,將月球視為密度均勻的球體。求:
(1)月球表面的重力加速度g;
(2)月球的密度ρ。
解:(1)根據(jù)單擺周期公式 (2分)
解得 (1分)
(2)在月球表面 (2分)
(2分)
解得 (1分)
54、(北京朝陽(yáng)區(qū)2008年一模)地球繞太陽(yáng)的軌道可以認(rèn)為是圓,已知地球的半徑為R,地球赤道表面的重力加速度為g,地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期為T,從太陽(yáng)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)時(shí)間t0到達(dá)地球,光在真空中的
解:地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為r,角速度為ω,有:(2分)
(3分)
(1分)
(3分)
設(shè)地球赤道上小物體的質(zhì)量為m0,有:(2分)
(5分)
(4分)
55、(北京海淀區(qū)2008年二模)(20分)如圖所示為我國(guó)“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”從發(fā)射到進(jìn)入月球工作軌道的過(guò)程示意圖。在發(fā)射過(guò)程中,經(jīng)過(guò)一系列的加速和變軌,衛(wèi)星沿繞地球“48小時(shí)軌道”在抵達(dá)近地點(diǎn)P時(shí),主發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng),“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”的速度在很短時(shí)間內(nèi)由v1提高到v2,進(jìn)入“地月轉(zhuǎn)移軌道”,開(kāi)始了從地球向月球的飛越!版隙鹨惶(hào)衛(wèi)星”在“地月轉(zhuǎn)移軌道”上經(jīng)過(guò)114小時(shí)飛行到達(dá)近月點(diǎn)Q時(shí),需要及時(shí)制動(dòng),使其成為月球衛(wèi)星。之后,又在繞月球軌道上的近月點(diǎn)Q經(jīng)過(guò)兩次制動(dòng),最終進(jìn)入繞月球的圓形工作軌道I。已知“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”質(zhì)量為m0,在繞月球的圓形工作軌道I上運(yùn)動(dòng)的周期為T,月球的半徑r月,月球的質(zhì)量為m月,萬(wàn)有引力恒量為G!
(1)求衛(wèi)星從“48小時(shí)軌道”的近地點(diǎn)P進(jìn)入“地月轉(zhuǎn)移軌道”過(guò)程中主發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”做的功(不計(jì)地球引力做功和衛(wèi)星質(zhì)量變化);
(2)求“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”在繞月球圓形工作軌道І運(yùn)動(dòng)時(shí)距月球表面的高度;
(3)理論證明,質(zhì)量為m的物體由距月球無(wú)限遠(yuǎn)處無(wú)初速釋放,它在月球引力的作用下運(yùn)動(dòng)至距月球中心為r處的過(guò)程中,月球引力對(duì)物體所做的功可表示為W=Gm月m/r。為使“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”在近月點(diǎn)Q進(jìn)行第一次制動(dòng)后能成為月球的衛(wèi)星,且與月球表面的距離不小于圓形工作軌道І的高度,最終進(jìn)入圓形工作軌道,其第一次制動(dòng)后的速度大小應(yīng)滿足什么條件?
(1)根據(jù)動(dòng)能定理,主發(fā)動(dòng)機(jī)在嫦娥一號(hào)衛(wèi)星進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道過(guò)程中對(duì)衛(wèi)星做的功……………………………………………………………6分
(2)設(shè)“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”在圓軌道І上運(yùn)動(dòng)時(shí)距月球表面的高度為h,根據(jù)萬(wàn)有引力定律和向心力公式有
……………4分
解得:……………………………………………4分
(3)設(shè)“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”在近月點(diǎn)進(jìn)行第一次制動(dòng)后,在圓軌道І上運(yùn)動(dòng)的速度為u1,則
………………………………………………………1分
解得:…………………………………………………………1分
設(shè)“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”在通過(guò)近月點(diǎn)脫離月球引力束縛飛離月球的速度為u2,根據(jù)機(jī)械能守恒定律
=0…………………………………………………………1分
解得:u2=………………………………………………………1分
所以,“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”在近月點(diǎn)進(jìn)行第一次制動(dòng)后的速度u應(yīng)滿足的條件是:
……………………………………………2分
56、(北京豐臺(tái)區(qū)2008屆期末考)(14分)2007年我國(guó)成功地發(fā)射了一顆繞月球運(yùn)行的探測(cè)衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”。“嫦娥一號(hào)”將在距離月球表面高為h的軌道上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
(1)若已知月球半徑為R月,月球表面的重力加速度為g月。則“嫦娥一號(hào)”環(huán)繞月球運(yùn)行的周期為多少?
(2)若已知R月=R地/4,g月=g地/6,則近月衛(wèi)星的運(yùn)行速度約為近地衛(wèi)星運(yùn)行速度的多少倍?
解:
(1)設(shè)“嫦娥一號(hào)”環(huán)繞月球的周期是 T
由 (2分)
(2分)
解得 (2分)
(2)由 (2分)
(2分)
解得 (2分)
由題意代入上式可解得: (2分)
57、(北京東城區(qū)2008年最后一卷)(20分)我國(guó)將于2008年發(fā)射圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的“神州7號(hào)”載人飛船,宇航員將進(jìn)行太空行走。
(1)若已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為g.“神州7號(hào)”載人飛船上的宇航員離開(kāi)飛船后身上的速度計(jì)顯示其對(duì)地心的速度為,宇航員及其設(shè)備的總質(zhì)量為M,求該宇航員距離地球表面的高度
(2)該高度處的重力加速度為多少?
(3)已知宇航員及其設(shè)備的總質(zhì)量為M,宇航員通過(guò)向后噴出氧氣而獲得反沖力,每秒鐘噴出的氧氣質(zhì)量為m。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題,設(shè)噴射時(shí)對(duì)氣體做功的功率恒為P,在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)宇航員及其設(shè)備的質(zhì)量變化很小,可以忽略不計(jì).求噴氣秒后宇航員獲得的動(dòng)能.
分析和解:
(1)設(shè)地球質(zhì)量為M0,在地球表面,對(duì)于質(zhì)量為m的物體有
………………………………① (2分)
離開(kāi)飛船后的宇航員繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有………② (2分)
聯(lián)立解得, r= ……………………………………………………③(2分)
該宇航員距離地球表面的高度h=r-R=-R. ……………………④(2分)
(2) 在距地心r高處,對(duì)于質(zhì)量為m物體有
………………………………………………⑤(2分)
聯(lián)立①③⑤式得………………………………………………(2分)
(3)因?yàn)閲娚鋾r(shí)對(duì)氣體做功的功率恒為P,而單位時(shí)間內(nèi)噴氣質(zhì)量為m,故在t時(shí)
間內(nèi),據(jù)動(dòng)能定理可求得噴出氣體的速度為: ⑥ (2分)
另一方面探測(cè)器噴氣過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒,則: ………⑦(2分)
又宇航員獲得的動(dòng)能, ………………………………………⑧(2分)
聯(lián)立解得: ………………………………(2分)
58、(北京豐臺(tái)區(qū)2008年三模)(16分)某行星探測(cè)器在其發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力作用下從所探測(cè)的行星表面豎直升空后,某時(shí)刻速度達(dá)到= 80m/s,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)突然發(fā)生故障而關(guān)閉,已知該行星的半徑為R=5000km、第一宇宙速度是5km/s。該行星表面沒(méi)有大氣,不考慮探測(cè)器總質(zhì)量的變化及重力加速度隨高度的變化。求:發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后探測(cè)器能上升的最大高度。
在該行星表面 (4分)
設(shè)該行星的第一宇宙速度為, (4分)
(4分)
則探測(cè)器能上升的最大高度為 (4分)
59、(北京順義區(qū)2008年三模)已知嫦娥一號(hào)質(zhì)量為m, 繞月球的圓形工作軌道上運(yùn)動(dòng)的周期為T,距離月球表面高度為h,月球的半徑為R,萬(wàn)有引力恒量為G.求:(1)月球質(zhì)量M
(2)嫦娥一號(hào)相對(duì)月球具有的動(dòng)能(忽略月球自轉(zhuǎn)).
(3)嫦娥一號(hào)設(shè)計(jì)壽命為一年,執(zhí)行任務(wù)后將不再返回地球,最終將擁抱月球,問(wèn)嫦娥一號(hào)將以多大的動(dòng)能撞擊月球?(假設(shè)開(kāi)始落向月球時(shí)的動(dòng)能是在原工作軌道時(shí)的動(dòng)能。理論證明,質(zhì)量為m的物體由距月球無(wú)限遠(yuǎn)處無(wú)初速釋放,它在月球引力的作用下運(yùn)動(dòng)至距月球中心為r處的過(guò)程中,月球引力對(duì)物體所做的功可表示為W=GM月m/r)
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