2010届高考物理二轮复习跟踪测试：万有引力.doc

2010届高考二轮复习跟踪测试：万有引力物理试卷一、选择题1.物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，其大小是A16.7km/s B11.2km/s C9.8km/s D7.9km/s2.“神州二号”无人飞船运行的周期和飞行的速度约为A80min 7103m/s B90min 7.7103m/s C85min 7.9103m/s D24h 7.9103m/s3.关于万有引力定律和引力常量的发现，下面说法中哪个是正确的 A万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由伽利略测定的B万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的C万有引力定律是由牛顿发现的，而引力常量是由胡克测定的D万有引力定律是由牛顿发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的4.万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律。以下说法正确的是A物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的B人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大C人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供D宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用5.关于相对地面静止的通讯卫星，下列说法不正确的是A所有通讯卫星绕地球运动的周期都相同 B所有通讯卫星绕地球运动的线速度都相同 C所有通讯卫星都在地球赤道的上方D理论上有三颗通信卫星，就几乎可以覆盖整个地球表面6.在地球（看作质量均匀分布的球体)上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是A它们的质量可能不同 B它们的速度可能不同C它们的向心加速度可能不同 D它们离地心的距离可能不同7.我国曾发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”。设想“嫦娥1号”贴近月球表面做匀速圆周运动，其周期为T。“嫦娥1号”在月球上着陆后，自动机器人用测力计测得质量为m的仪器重力为P。已知引力常量为G，由以上数据可以求出的量有A月球的半径B月球的质量C月球表面的重力加速度D月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度8.已知地面的重力加速度为g，距地面高为2倍地球半径处的重力加速度是ABCD9.地球对月球具有强大的万有引力，为什么不靠在一起，其原因是：A不仅地球对月球有万有引力，而且月球对地球也有万有引力，这两个力大小相等、方向相反，互相平衡了B不仅地球对月球有万有引力，而且太阳系里其它星球对月球也有万有引力，这些力的合力等于零C地球对月球有万有引力还不算大D万有引力不断改变月球的运动方向，使得月球绕地运行10.关于开普勒行星运动的公式k，以下理解正确的是Ak是一个与行星无关的常量B若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R地，周期为T地；月球绕地球运转轨道的长半轴为R月，周期为T月，则CT表示行星运动的自转周期DT表示行星运动的公转周期 11.航天员若在轨道舱内长时间停留，需要每天进行锻炼，在轨道舱内，下列运动最能有效锻炼肌肉的力量的是A上下举哑铃 B做引体向上 C拉弹簧拉力器 D跳绳二、填空题12.地球的第一宇宙速度为V，若某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，则该行星的第一宇宙速度为 。13.已知地球的质量为 M，万有引力恒量为G，地球半径为R，用以上各量表示，在地球表面附近运行的人造地球卫星的第一宇宙速度 。14.已知某星球的半径为R，星球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，则该星球的第一宇宙速度为_；该星球的质量为_。三、简答题15.（1）开普勒第三定律告诉我们：行星绕太阳一周所需时间的平方跟椭圆轨道半长径的立方之比是一个常量。如果我们将行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动，请你运用万有引力定律，推出这一规律。 （2）太阳系只是银河系中一个非常渺小的角落，银河系中至少还有3000多亿颗恒星，银河系中心的质量相当于400万颗太阳的质量。通过观察发现，恒星绕银河系中心运动的规律与开普勒第三定律存在明显的差异，且周期的平方跟圆轨道半径的立方之比随半径的增大而减小。请你对上述现象发表看法。 四、计算题16.飞天同学是一位航天科技爱好者，当他从新闻中得知，中国航天科技集团公司将在2010年底为青少年发射第一颗科学实验卫星“希望一号”卫星（代号XW-1）时，他立刻从网上搜索有关“希望一号”卫星的信息，其中一份资料中给出该卫星运行周期10.9min。他根据所学知识计算出绕地卫星的周期不可能小于83min，从而断定此数据有误。已知地球的半径R=6.4106m，地球表面的重力加速度g=10m/s2。请你通过计算说明为什么发射一颗周期小于83min的绕地球运行的人造地球卫星是不可能的。17.已知地球半径R=6.4106 m,地面的重力加速度g=9.8m/s2，试估算地球的平均密度（结果保留二位有效数字）。18.国际空间站是迄今最大的太空合作计划，其轨道半径为r，绕地球运转的周期为T1，通过查侧资料又知引力常量G、地球半径R、同步卫星距地面的高度h、地球的自转周期T2以及地球表面的重力加速度。某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M的方法：设同步卫星绕地球做圆周运动，由得（1）请判断上面的结果是否正确，如不正确，请修正解法和结果；（2）请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。19.某同学在物理学习中记录了一些与地球、月球有关的数据资料如下：地球质量，地球半径R=6400km，月球半径r=1740km，地球表面重力加速度g0=9.80m/s2，月球表面重力加速度g=1.56m/s2，月球绕地球转动的线速度v=1000m/s，月球绕地球转动一周时间为T=27.3天，光速C=2.998105km/s，1969年8月1日第一次用激光器向位于天顶的月球表面发射出激光光束，经过约t=2.565s接收到从月球表面反射回来的激光信号。该同学想利用上述数据估算出地球表面与月球表面之间的距离s，请你利用上述条件，帮该同学设计估算方法。不要求算出具体数据，只需要将最终答案用上述条件中的字母表示出来即可，至少提出两种方法。 20.中国首个月球探测计划“嫦娥工程”预计在2017年送机器人上月球，实地采样送回地球，为载人登月及月球基地选址做准备设想我国宇航员随“嫦娥”号登月飞船绕月球飞行，飞船上备有以下实验仪器：A计时表一只，B弹簧秤一把，C已知质量为m的物体一个，D天平一只(附砝码一盒)，在飞船贴近月球表面时可近似看成绕月球做匀速圆周运动，宇航员测量出飞船在靠近月球表面的圆形轨道绕行N圈所用的时间为t飞船的登月舱在月球上着陆后，遥控机器人利用所弹带的仪器又进行了第二次测量，利用上述两次测量所得的物理量可出推导出月球的半径和质量(已知万有引力常量为G)，要求：（1）机器人进行第二次测量的内容是什么?（2）试推导用上述测量的扬理量表示的月球半径和质量的表达式。21.“嫦娥一号”探月卫星与稍早前日本的“月亮女神号”探月卫星不同，“嫦娥一号”卫星是绕月极地轨道上运动的加上月球的自转，因而“嫦娥一号”卫星能探测到整个月球的表面。12月11日“嫦娥一号”卫星CCD相机已对月球表面进行成像探测，并获取了月球背面部分区域的影像图。卫星在绕月极地轨道上做圆周运动时距月球表面高为H，绕行的周期为TM；月球地公转的周期为TE，半径为R0。地球半径为RE，月球半径为RM。试解答下列问题： （1）若忽略地球及太阳引力对绕月卫星的影响，试求月球与地球质量之比；（2）当绕月极地轨道的平面与月球绕地公转的轨道平面垂直，也与地心到月心的连线垂直（如图所示）。此时探月卫星向地球发送所拍摄的照片，此照片由探月卫星传送到地球最少需要多长时间？已知光速为c。参考答案一、选择题1.D 2.B 3.D 4.C5.B 6.A7.ABC解析：万有引力提供飞船做圆周运动的向心力，设飞船质量为m，有，又月球表面万有引力等于重力，两式联立可以求出月球的半径R、质量M、月球表面的重力加速度；故A、B、C都正确。8.D9.D 10.AD 11.C二、填空题12.2v13.14.，三、简答题15.（1） （2）由关系式可知：周期的平方跟圆轨道半径的立方之比的大小与圆心处的等效质量有关，因此半径越大，等效质量越大。 观点一：银河系中心的等效质量，应该把圆形轨道以内的所有恒星的质量均计算在内，因此半径越大，等效质量越大。 观点二：银河系中心的等效质量，应该把圆形轨道以内的所有质量均计算在内，在圆轨道以内，可能存在一些看不见的、质量很大的暗物质，因此半径越大，等效质量越大。 说出任一观点，均给分。 四、计算题16.解析：设地球质量为M，航天器质量为m，航天器绕地球运行的轨道半径为r、周期为T，根据万有引力定律和牛顿运动定律有 解得 由上式可知，轨道半径越小，周期越小。因此，卫星贴地飞行（r=R）的周期最小，设为Tmin，则 质量为m的物体在地球表面上所受重力近似等于万有引力，即因此有 联立解得： 因绕地球运行的人造地球卫星最小周期为83.7min，所以发射一颗周期为83min的绕地球运行的人造地球卫星是不可能的。 17.18.解析：（1）上面结果是错误的，地球的半径R在计算过程中不能忽略。正确的解法和结果是： 得 （2）方法一：国际空间站绕地球做圆周运动，由 得。 方法二：在地面，重力近似等于万有引力，由 得19.解析：方法1：由运动学公式可知 方法2：利用月球运动的线速度，周期之间的关系，即来算，可知方法3：利用月球的向心力由地球的万有引力提供，即可知 20.解析：21.解析：（1）由牛顿第二定律得万有引力写律公式为： （2分）月球绕地公转进由万有引力提供向心力，故 同理，探月卫星绕月运动时有： 由上两式联立解得： （2）设探月极地轨道上卫星到一地心的距离为L0，则卫星到地面的最短距离为L0RE，由几何知识得：将照片发回地面的时间tw.w.w.k.s.5.u.c.o.m