万有引力定律强化训练

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1、强化训练1关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（ ）A、地球同步卫星只是依靠惯性运动；B质量不同的地球同步卫星轨道高度不同C质量不同的地球同步卫星线速度不同D所有地球同步卫星的加速度大小相同2对人造地球卫星，下列说法正确的是（ ）A由 v=r，卫星轨道半径增大到原来的 2 倍时，速度增大到原来的 2 倍；B由 ，卫星轨道半径增大到原来的 2 倍时，速度增大到原来 倍rvmF2C、由 ，卫星轨道半径增大到原来的 2 倍时，向心力减为原来的2MG 41D由 ，卫星轨道半径增大到原来的 2 倍时，向心力减为原来的rv 23.关于第一宇宙速度，下面说法中正确的是（ ）A 它是人造卫星绕地球飞行的最小速

2、度；B 它是近地圆轨道上人造卫星的运行速度；C 它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度；D它又叫环绕速度，即绕地球做圆轨道运行的卫星的速度都是第一宇宙速度。4 两颗人造卫星 A、B 绕地球作圆周运动，周期之比为 TA：T B=1：8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为：A、R A：R B=4：1；V A：V B=1：2。B、R A：R B=4：1；V A：V B=2：1C、R A：R B=1：4；V A：V B=1：2。D、R A：R B=1：4；V A：V B=2：15 宇宙飞船在近地轨道绕地球作圆周运动，说法正确的有：A.宇宙飞船运行的速度不变，速率仅由轨道半径确定B.放在飞船地板上的物

3、体对地板的压力为零C.在飞船里面不能用弹簧秤测量拉力D.在飞船里面不能用天平测量质量6 科学家推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说它是“隐居”着的地球的 “孪生兄弟” ，由此根据以上信息可以推测A.这颗行星的公转周期与地球相等 B. 这颗行星的自转周期与地球相等C. 这颗行星的质量等于地球的质量 D. 这颗行星的密度等于地球的密度7 据国际小行星中心通报：中科院紫金山天文台 1981 年 10 月 23 日发现的国际永久编号为4073 号的小行星已荣获国际小行星中心和国际小行星中心命名委员会批准，正式命名为“瑞安中学星”。这在我国

4、中等学校之中尚属首次。 “瑞安中学星”沿着一个近似圆形的轨道围绕太阳运行，轨道半径长约为 3.2 天文单位（一个天文单位为日地间的平均距离，）则“瑞安中学星”绕太阳运行一周大约需多少年A 1 年 B 3.2 年 C 5.7 年 D 6.4 年8 气象卫星是用来拍摄云层照片、观测气象资料和测量气象数据的.我国先后自行成功研制和发射了“风云”一号和“ 风云”二号两颗气象卫星,“ 风云”一号卫星轨道与赤道平面垂直并且通过两极,每 12h 巡视地球一周,称为“极地圆轨道 ”.“风云二号”气象卫星轨道平面在赤道平面内称为“地球同步轨道”,则“风云一号”卫星比“风云二号”卫星A.角速度小 B.线速度大 C

5、.覆盖地面区域小 D.向心加速度大 如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道 l，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，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 1 上的速率B卫星在轨道 3 上的角速度小于在轨道 l 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 “神舟三号”顺利发射

6、升空后，在离地面 340km 的圆轨道上运行了 108 圈。运行中需要多次进行 “轨道维持” 。所谓“轨道维持”就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力的大小方向，使飞船能保持在预定轨道上稳定运行。如果不进行轨道维持，由于飞船受轨道上稀薄空气的摩擦阻力，轨道高度会逐渐降低，在这种情况下飞船的动能、重力势能和机械能变化情况将会是A.动能、重力势能和机械能都逐渐减小B.重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能不变C.重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，机械能不变D.重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能逐渐减小11 现代观测表明，由于引力作用，恒星有“聚集”的特点。众多的恒星组成不同层次的恒星系统，最简

7、单的恒星系统是两颗互相绕转的双星，如图 712 所示，两星各以一定速率绕其连线上某一点匀速转动，这样才不至于因万有引力作用而吸引在一起。已知双星质量分别为 m1、 m2，它们间的距离始终为 L，引力常量为 G，求：(1) 双星旋转的中心 O 到 m1的距离；(2) 双星的转动周期。12 设卫星做圆周运动的轨道半径为 r,运动周期为 T，试证明： 是一个常数，即对于同23r一天体的所有卫星来说， 均相等。23Tr图 712 13 已知万有引力常量 G，地球半径 R，同步卫星距地面的高度 h，月球绕地球的运转周期T1，地球的自转周期 T2，地球表面的重力加速度 g . 某同学根据以上条件，提出一种

8、估算地球质量 M 的方法：同步卫星绕地心作圆周运动，由 得：hTmMG22)(234GTh（1）请判断上面的结果是否正确，并说明理由如不正确，请给出正确的解法和结果.（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14 已知月球半径约为 1800km ，月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的16(g 取10m/s2). (1)求物体在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的速度大小（保留二位有效数字）. (2)天文学研究表明，月球在阳光的照射下表面温度可达 127，在这个温度下，水蒸气分子的平均速率为 2.0103m/s，根据(1)的计算结果简要说明月球表面是否存在水15 2005 年

9、10 月 17 日，神舟六号载人飞船，在经历 115 小时 32 分的太空飞行后顺利返回。已知地球半径为 R，地球表面附近重力加速度为 g。（1）飞船在竖直发射升空的加速过程中，宇航员处于超重状态。设点火后不久仪器显示宇航员对座舱的压力等于他体重的 5 倍，求此时飞船的加速度。（2）设飞船变轨后沿圆形轨道环绕地球运行，运行周期为 T，求飞船离地面的高度。16 1976 年 10 月，剑桥大学研究生贝尔偶然发现一个奇怪的射电源，它每隔 1.337s 发出一个脉冲信号。贝尔和她的导师曾认为他们和外星文明接上了头。后来大家认识到事情没有这么浪漫，这类天体被定名为“脉冲星” 。 “脉冲星”的特点是脉冲

10、周期短，且周期高度稳定。这意味着脉冲星一定进行着准确的周期运动，自转就是一种很准确的周期运动。(1) 已知蟹状星云的中心星 PS0531 是一颗脉冲星，其周期为 0.331s。PS0531 的脉冲现象来自自转。设阻止该星离心瓦解的力是万有引力，估计 PS0531 的最小密度。(2) 如果 PS0531 的质量等于太阳质量，该星的可能半径最大是多少？（太阳质量是M=1030kg）答案：例题 1（1）万有引力提供卫星做圆周运动的向心力 maRhGM2)(所以卫星的加速度 2)(RhGMma（2）由于 )(42hTra故由得卫星的周期 GMhRt)(2（3）由于 hRvra2由得卫星的动能 EK=

11、)(21RhGMmva2 解析：所得结果是错误的 m g 中的 g 并不是卫星表面的重力加速度，而是卫星绕行星做匀2rM卫 卫速圆周运动的向心加速度正确解法是：卫星表面 g ， 行星表面 g ，2卫R卫 2行RM行( ) ，即 g g 卫行 2Mm行卫 卫 行3 解析设抛出点的高度为h，第一次平抛的水平射程为x ，则有： x h 22由平抛运动规律得知，当初速度增大到倍时，其水平射程也增大到x(2x) h ( L)32由以上两式解得 L设该星球上的重力加速度为g，由平抛运动的规律得： 21gth由万有引力定律与牛顿第二定律得： mRGM2联立上述各式解得：23tLM4 设月球表面重力加速度为

12、g，月球质量为 M.球刚好完成圆周运动，小球在最高点有 2 分rvmg2从最低点至最高低点有 2 分2201)(vrmg由可得 2 分rvg520在月球表面发射卫星的最小速度为月球第一宇宙速度 3 分RrvgRGMv50min5、设该星球表面的重力加速度为 g 。该星球半径为 r由向心力公式得 （8 分）22/4/rmrT而 （2 分）0.1由、得 （6 分）240.1/.9krgT练习1D 2 C 3 B 4 D 5 BD 6 A 7 C 8 BD 9 BD 10D 11 解析 设双星旋转的中心 O 到 m1的距离为 x，由 F 引 =F 向 知G ， G 。TL2214)(4221xLTL

13、联立以上两式求解得：双星旋转的中心到 m1的距离为 x= 。m21双星的转动周期为 T=2L 。)(21GL12 证明：由 G = mr(2/T) 2得 = ，即对于同一天体的所有卫星来说，2rMm3Tr24M均相等。23Tr13 解：（1）上面的结果是错误的地球的半径在计算过程中不能忽略正确的解法和结果是： )(2)(hRTmhRMG得： 23)(4T（2）方法一：对月球绕地球做圆周运动有：得：rmrMG212)(2134GTrM方法二：在地球表面重力近似等于万有引力：得：mgRMG2 GgRM214 (1)物体在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动： 2vgR月 月得 v 月 月 610.81

14、.7 310m/ s (2)由于：v1.7 3m/s2.0 3m/s 月球表面的水蒸气分子将脱离月球表面，所以月球表面不存在水。评分标准：本题 16 分(1)问 12 分，、式各 4 分；(2)问 4 分，式 2 分，得出月球表面没有水 2 分15 （1）由牛顿第二定律得 5mgmg=ma解得 a=4g，方向竖直向上（2）设地球质量为 M，飞船质量为 m，由万有引力定律和牛顿第二定律，有)(2)(hRTmhRGg2rkh324评分标准：本题共 8 分，其中各 2 分，各 1 分16 解析 (1) 脉冲星的脉冲周期即为自转周期，脉冲星高速自转但不瓦解的临界条件是：该星球表面的某块物质 m 所受星体的万有引力恰等于向心力。由，RTMG22又 ，34,V故脉冲星的最小密度为。3123212 m/kg0./kg.067.33 GT(2) 由 ，得脉冲星的最大半径为34RM。km107.5103.42323 联想 本题讨论的是有关脉冲星密度和半径的临界问题。分析临界问题要抓住临界状态，对脉冲星而言，其临界状态是