《高中物理高考物理万有引力与航天及其解题技巧及练习题(含答案)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理高考物理万有引力与航天及其解题技巧及练习题(含答案)（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高中物理高考物理万有引力与航天及其解题技巧及练习题( 含答案 )一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1 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，地球表面的重力加速度为g，O 为地球中心(1)求卫星B 的运行周期(2)如卫星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？(R + h)3t2【答案】 (1) TB = 2p(2)gR2gR2( Rh)30【解析】【详解】Mmm 42R h ， G Mm（1）由万有引力定律和向
2、心力公式得G22mg RhTBR2R3联立解得 ： TBh2R2 g（2）由题意得0 t 2 ，由得BgR2BR3ht2R2 g代入得30Rh2 如图所示，返回式月球软着陆器在完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到绕月球做圆周运动的轨道舱已知月球表面的重力加速度为g，月球的半径为R，轨道舱到月球中心的距离为r，引力常量为G，不考虑月球的自转求：（ 1）月球的质量 M；（ 2）轨道舱绕月飞行的周期 TgR22 rr【答案】 （1） M（ 2） TgGR【解析】【分析】月球表面上质量为m1 的物体 ，根据万有引力等于重力可得月球的质量；轨道舱绕月球做圆周运动，由万有引力等于向心力可得轨道舱绕
3、月飞行的周期；【详解】解： (1)设月球表面上质量为m1 的物体 ，其在月球表面有 ： GMm 1m1g GMm1m1g22RR月球质量 ： MgR 2G(2)轨道舱绕月球做圆周运动，设轨道舱的质量为mMm22Mm22由牛顿运动定律得：rGr2mTrG2m()rT2 rr解得： TgR3 载人登月计划是我国的“探月工程 ”计划中实质性的目标假设宇航员登上月球后，以初速度 v0 竖直向上抛出一小球，测出小球从抛出到落回原处所需的时间为t. 已知引力常量为G，月球的半径为 R，不考虑月球自转的影响，求：(1)月球表面的重力加速度大小g月 ；(2)月球的质量 M；(3)飞船贴近月球表面绕月球做匀速圆
4、周运动的周期T.2v02R2v0Rt【答案】 (1)； (2)； (3) 2tGt2v0【解析】【详解】2v0(1) 小球在月球表面上做竖直上抛运动，有tg月月球表面的重力加速度大小g月2v 0t(2) 假设月球表面一物体质量为m，有MmG R2 =mg月月球的质量 M2R2v0Gt(3) 飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，有Mm22G R2mTR飞船贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的周期RtT22v04 已知地球同步卫星到地面的距离为地球半径的6倍，地球半径为R，地球视为均匀球体，两极的重力加速度为g，引力常量为G，求：（ 1）地球的质量；（ 2）地球同步卫星的线速度大小【答案】 (1)gR2
5、gRM(2)vG7【解析】【详解】（1）两极的物体受到的重力等于万有引力，则GMmR2解得mgMgR2G；（2）地球同步卫星到地心的距离等于地球半径的7 倍，即为7R，则GMmv22m7R7R而 GMgR2 ，解得vgR.75“嫦娥一号 ”在西昌卫星发射中心发射升空，准确进入预定轨道随后，“嫦娥一号 ”经过变轨和制动成功进入环月轨道如图所示，阴影部分表示月球，设想飞船在圆形轨道 上作匀速圆周运动，在圆轨道 上飞行 n 圈所用时间为t，到达 A 点时经过暂短的点火变速，进入椭圆轨道 ，在到达轨道 近月点 B 点时再次点火变速，进入近月圆形轨道，而后飞船在轨道 上绕月球作匀速圆周运动，在圆轨道 上
6、飞行 n 圈所用时间为 不考虑其它星体对飞船的影响，求：（ 1）月球的平均密度是多少？（ 2）如果在 、 轨道上有两只飞船，它们绕月球飞行方向相同，某时刻两飞船相距最近（两飞船在月球球心的同侧，且两飞船与月球球心在同一直线上），则经过多长时间，他们又会相距最近？【答案】（1）192n22mt1，2，3）；（ ） t（ mGt 27n【解析】试题分析：（1）在圆轨道 上的周期： T3t，由万有引力提供向心力有：8nG Mmm 22RR2T又： M4 33192 n23R ，联立得：2Gt2GT3（2）设飞船在轨道I 上的角速度为1 、在轨道 III 上的角速度为3 ，有：21T1所以 32设飞飞
7、船再经过t 时间相距最近，有：3t 1t2m 所以有：T3mtt（ m1，2，3）7n考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【名师点睛】本题主要考查万有引力定律的应用，开普勒定律的应用同时根据万有引力提供向心力列式计算6 某行星表面的重力加速度为g ，行星的质量为M ，现在该行星表面上有一宇航员站在地面上，以初速度v0 竖直向上扔小石子，已知万有引力常量为G 不考虑阻力和行星自转的因素，求：（1）行星的半径R ；（2）小石子能上升的最大高度GMv02【答案】 (1) R =（ 2） hg2g【解析】GMm（1）对行星表面的某物体，有：mg-2R得： R =GMg（2）小石子在行星表面作竖直上
8、抛运动，规定竖直向下的方向为正方向，有：0v022ghv02得： h2g7 已知地球的半径为R，地面的重力加速度为g，万有引力常量为 G。求(1)地球的质量 M；(2)地球的第一宇宙速度v；(3)相对地球静止的同步卫星，其运行周期与地球的自转周期T 相同。求该卫星的轨道半径r。【答案】（ 1） MR2 g （ 2） gR（ 3） 3R2gT 2G4 2【解析】【详解】（1）对于地面上质量为m 的物体，有G MmmgR2R2 g解得MG（2）质量为m 的物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有G Mmm v2R2R解得 vGMgRR（3）质量为m 的地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有Mm4 2G2m2 rrT解得 r3 GMT 23 R2 gT 242428“场 ”是除实物以外物质存在的另一种形式，是物质的一种形态可以从力的角度和能量的角度来描述场反映场力性质的物理量是场强（ 1）真空中一个孤立的点电荷，电荷量为 +Q，静电力常量为 k，推导距离点电荷 r 处的电场强度 E 的表达式（2）地球周围存在引力场，假设地球是一个密度均匀的球体，质量为M ，半径为 R，引力常量为 Ga请参考电场强度的定义，推导距离地心r 处（其中 r R）的引力场强度E 引
