高一物理下册同步练习试题七(万有引力定律在天文学上的应用人造卫星宇宙速度)

回澜阁教育免费下载天天更新回澜阁青岛标志性旅游景点高一物理同步检测七万有引力定律在天文学上的应用人造卫星宇宙速度第Ⅰ卷（选择题共40分）一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1人民网2006年7月19日讯，地球上的潮汐所具有的能量——潮汐能是很有潜力的新能源，我国潮汐能资源估计约1.12亿千瓦，已建成最大的潮汐电站是浙江乐清县的江厦潮汐电站，位居世界第三，装机容量3100千瓦，年发电量1070万千瓦时，早已全部投产发电.那么引起潮汐的原因正确的是（）A.地球的自转B.地球对月球的引力C.太阳、月球和地球对海水的引力D.月亮引力所造成的影响较太阳明显答案：CD解析：潮汐形成的主要原因是地球、月球和太阳对海水的引力所致.由于月球离地球比太阳离地球近，月球引力所造成的影响较太阳明显，太阳影响潮汐的力量大约只有月球的一半大，C、D正确.2人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速度可以是下列的哪些数据（）A.一定等于7.9km/sB.等于或小于7.9km/sC.一定大于7.9km/sD.7.9km/s~11.2km/s答案：B解析：根据GrGMvrvmrMm,22，可见卫星轨道半径越大，其运转速率越小.对于近地卫星，万有引力近似等于重力，轨道半径近似等于地球半径，则上式可写为mg=mRv2，v=6104.68.9gRm/s=7.9×103m/s=7.9km/s.近地卫星的轨道半径最小，其运转速率最大，其他卫星的半径都大于这个半径，因此其他卫星的运转速率都小于7.9km/s，故B正确.3一同学通过电视直播得知“神舟”六号在圆轨道上运转一圈的时间小于24小时，由此他将其与同步卫星进行比较得出如下结论，其中正确的是（）A.“神舟”六号在圆轨道上运行时的向心加速度小于同步卫星的向心加速度B.“神舟”六号在圆轨道上运行的速率小于同步卫星的速率C.“神舟”六号在圆轨道上运行的角速度小于同步卫星的角速度D.“神舟”六号在圆轨道上运行时离地的高度小于同步卫星离地的高度答案：D解析：根据G2224TmrrMm,r=3224GMT，可见周期越小，其轨道半径越小，运转的向心回澜阁教育免费下载天天更新=2rGM越大，A错，D对.由v=rGM知，B错.由ω=T2知，C错.4在研究宇宙发展、演变的理论中，有一种学说叫做“宇宙膨胀学说”，宇宙由大爆炸开始形成各星球后，各星球即以不同的速度向外运动.这种学说认为万有引力常量G在缓慢减小.根据这一学说，在很久很久以前，地球绕太阳公转的情况和现在相比，正确的是（）A.公转半径R较大B.公转周期T较小C.公转速率v较大D.公转角速度ω较小答案：BC解析：随着时间的推移，引力常量G缓慢减小，则地球受到的引力减小，地球做离心运动，公转半径R变大，公转周期T变大，公转速率v变小，公转角速度ω变小，B、C正确.5某人造卫星沿圆形轨道运转时，由于受到稀薄气体的摩擦阻力作用，轨道半径逐渐减小.关于这个卫星的运动，下列说法正确的是（）A.线速度逐渐减小B.环绕周期逐渐减小C.向心力逐渐增大D.向心加速度逐渐增大答案：BCD解析：卫星的半径逐渐减小，由v=rGM知，运转速率逐渐增大，运转周期逐渐减小，向心力、向心加速度逐渐增大，B、C、D正确.6地球同步卫星离地心距离为r,环绕速度大小为v1,加速度大小为a1,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小为a2,第一宇宙速度为v2,地球半径为R，则下列关系式正确的是（）A.Rraa21B.221)(rRaaC.Rrvv21D.rRvv21答案：AD解析：设地球质量为M，同步卫星质量为m，地球自转的角速度为ω，则对同步卫星a1=ω2r赤道上的物体a2=ω2R所以Rraa21,故A正确.对同步卫星rvrGMm212,所以v1=rGM第一宇宙速度v2=RGM，所以rRvv21故D也正确.7若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球半径的1.5倍，则这颗卫星上第一宇宙速度约为（）回澜阁教育免费下载天天更新答案:A解析：根据GRvmRMm22得：v=RGM所以，5.116122121RRMMvv=2v1=2×8km/s=16km/s，A正确.8已知引力常量G和以下哪组数据就可以算出地球的质量（）A.地球绕太阳运动的周期T及地球到太阳中心的距离RB.月球绕地球运动的周期T及月球到地球中心的距离RC.月球绕地球运动的周期T及月球绕地球运动的速率vD.人造卫星绕地球运动的速率v和地球绕太阳运转的周期T答案：BC解析：利用G22224TmRRvmRMm计算天体的质量，只能计算处于圆周中心的天体质量，由上式得：M=2224GTR，B正确.根据月球绕地球运动的周期T及月球绕地球运动的速率v，可以算出月球绕地球运转的轨道半径R=2vTv，则由GRvmRMm22得：M=GTvGRv232，C正确.9地球上有两位相距非常远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造卫星，相对自己而言静止不动，则这两位观察者的位置及这两颗人造卫星到地球中心的距离可能是…（）A.一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离相等B.一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍C.两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等D.两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不相等答案：C解析：两位观察者都发现自己的正上方有一颗人造卫星，相对自己而言静止不动，这两颗卫星一定是同步卫星.同步卫星只能处在赤道正上方，并且距离地面的高度是一定的，所以观察者不可能在两极，只有C正确.10已知人造地球卫星靠近地面运行时的环绕速度约为8km/s，则在离地面的高度等于地球半径处运行的速率为（）A.22km/sB.4km/sC.42km/sD.8km/s答案：C解析：根据GrvmrMm22得：v=rGM回澜阁教育免费下载天天更新回澜阁青岛标志性旅游景点当靠近地面运行时，轨道半径等于地球半径，则v=地RGM=8km/s当离地面的高度等于地球半径时，运转速率v′=地RGM2=21×8km/s=42km/s，C正确.第Ⅱ卷（非选择题共60分）二、本题共5小题，每小题4分，共20分.把答案填在题中横线上或按题目要求作答.11打开地球卫星上的发动机使其速率增大，待它运动到距离地面的高度比原来大的位置，再定位使它绕地球做匀速圆周运动，成为另一个轨道的卫星.则此时的卫星与原来相比，周期________，速率________，机械能________.答案：变大变小变大解析：根据GrvmrMm22=mr224T得：v=rGM,T=2πGMr3卫星加速后的轨道半径比原来的大，所以速率v变小，周期T变大.卫星要实现由较低轨道到较高轨道上运转，需打开发动机加速，因此推力对卫星做正功，卫星的机械能增加.12现代观测表明，由于引力作用，恒星有“聚焦”的特点，众多的恒星组成了不同层次的恒星系统，最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星.如图所示，这两颗恒星的质量分别为m1、m2，它们各以一定的速率绕它们连线上的某一点为圆心匀速转动，这样才不至于因万有引力作用而吸引在一起.则这两颗恒星的轨道半径之比r1∶r2=________，线速度大小之比v1∶v2=_______.答案：m2∶m1m2∶m1解析：这两颗双星的角速度ω相等，它们之间的万有引力提供它们运转的向心力，故它们的向心力也相等，因此有：m1r1ω2=m2r2ω2，r1∶r2=m2∶m1；又因为v=rω，故v1∶v2=r1∶r2=m2∶m1.13截至2003年10月“神舟”五号载人飞船发射成功，我国在航天领域已“过六关”，即“上天关”“回收关”“一箭多星关”“地球同步关”“太阳同步关”“载人航天关”，过了这六关，就可以真正称为航天大国了.1970年4月24日，我国发射了第一颗人造地球卫星——“东方红１号”，它的运转周期是114min，轨道半径平均为7782km，由此计算得地球质量为________.答案：5.96×1024kg解析：根据G2rMm=mr224T,M=211332232)60114(1067.6)107782(14.344GTrkg=5.96×1024kg.回澜阁教育免费下载天天更新一颗以我国物理学家吴健雄命名的小行星，半径约为16km，密度与地球相近.若在此小行星上发射一颗绕其表面运行的人造卫星，则它的第一宇宙速度约为________.（地球半径R=6400km）答案：19.8m/s解析：根据v=rGM得：40013311rRRrrRMMvvv1=40017.9km/s=19.8m/s.15“神舟”六号飞船在预定轨道上飞行，每绕地球一圈需要时间约90min，每圈飞行路程约为L=4.2×104km，地球半径为6.37×103km，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，根据以上数据可估算得地球质量为_________.答案：6.0×1024kg解析：由L=2πr可得r=2102.424Lkm=6.68×103km根据G2224TmrrMm得：M=2324GTr=6.0×1024kg.三、本题共4小题，每小题10分，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.16１９７５年１１月２６日，我国首次发射成功返回式遥感卫星，在太空正常运行３天，取得了珍贵的对地遥感资料后，按预定计划返回地面，成为世界上继美国、前苏联之后第三个掌握卫星返回技术和空间遥感技术的国家.若此遥感探测卫星在距地球表面高度为h处绕地球转动，地球质量为M，地球半径为R，探测卫星质量为m，万有引力常量为G,试求：（1）遥感卫星的线速度；（2）遥感卫星的运转周期.答案：（1）hRGM(2)2π(R+h)GMhR解析：（1）根据GhRvmhRMm22)(得：v=hRGM.（2）根据G2)(hRMm=m(R+h)224T得：T=2π(R+h)GMhR.17宇航员站在一星球表面h高度处，以速度v0沿水平方向抛出一小球，经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的水平距离为L.该星球的半径为R，万有引力常量为G，求该星球的质量M.答案：22022GLvhR解析：设该星球表面的重力加速度为g回澜阁教育免费下载天天更新回澜阁青岛标志性旅游景点由平抛运动规律得：h=21gt2L=v0tg=2202Lhv再根据mg=G2RMm得：M=220222GLvhRGgR.18.2006年7月25日中央新闻联播报道，我国第一个月球探测卫星——“嫦娥一号”已装配完工，预计将于明年４月在西昌卫星发射中心发射.“嫦娥一号”将在距离月球为h高处绕月球做匀速圆周运动，已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，则“嫦娥一号”环绕月球表面的周期为多少？（用题中字母表示）答案：RhR)(20ghR解析：设月球质量为M，“嫦娥一号”绕月球表面运行的轨道半径为r=R+h，由万有引力提供向心力得：G22)2)(()(ThRmhRMm①在月球表面：G2'RMm=m′g0②解这两个方程组成的方程组得：T=RhR)(20ghR19太阳光经过500s到达地球，地球半径为6.4×106km，试估算太阳质量与地球质量的比值（保留一位有效数字，g取9.8m/s2）.答案：3×105解析：太阳到地球的距离r=ct=3.0×108×500m=1