万有引力与航天-林鹏

《万有引力与航天-林鹏》由会员分享，可在线阅读，更多相关《万有引力与航天-林鹏（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、高中物理林鹏万有引力与航天第一部分：选择题（09 年全国卷）19天文学家新发现了太阳系外的一颗行星。这颗行星的体积是地球的 4.7 倍，是地球的 25 倍。已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为 1.4 小时，引力常量 G=6.6710-11Nm2/kg2,由此估算该行星的平均密度为A.1.8103kg/m3 B. 5.6103kg/m3 C. 1.1104kg/m3 D.2.9104kg/m3答案：D解析：本题考查天体运动的知识.首先根据近地卫星饶地球运动的向心力由万有引力提供 224TRmMG,可求出地球的质量.然后根据 34RM,可得该行星的密度约为2.9104kg/m3。（09 年上海物

2、理）8牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中，牛顿A接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想B根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即Fm 的结论C根据 Fm 和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出 Fm1m2D根据大量实验数据得出了比例系数 G 的大小答案：AB解析：题干要求“在创建万有引力定律的过程中” ，牛顿知识接受了平方反比猜想，和物体受地球的引力与其质量成正比，即 Fm 的结论，而提出万有引力定律后，后来利用卡文迪许扭称测量出万有引力常量 G 的大

3、小，只与 C 项也是在建立万有引力定律后才进行的探索，因此符合题意的只有 AB。（09 年广东物理）5发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道。发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图这样选址的优点是，在赤道附近A地球的引力较大 B地球自转线速度较大C重力加速度较大高中物理林鹏D地球自转角速度较大答案：B解析：由于发射卫星需要将卫星以一定的速度送入运动轨道，在靠进赤道处的地面上的物体的线速度最大，发射时较节能，因此 B 正确。（09 年江苏物理）3英国新科学家（New Scientist ） 杂志评选出了 2008 年度世界 8 项科学之最，在 XTEJ1650-500 双星系统中发现的

4、最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径 R约 45km，质量 M和半径R的关系满足2McG（其中 为光速， 为引力常量） ，则该黑洞表面重力加速度的数量级为A 8210m/s B 102m/sC D 4答案：C解析：处理本题要从所给的材料中，提炼出有用信息，构建好物理模型，选择合适的物理方法求解。黑洞实际为一天体，天体表面的物体受到的重力近似等于物体与该天体之间的万有引力，对黑洞表面的某一质量为 m 物体有： gRMG2，又有2cRG，联立解得 Rcg2，带入数据得重力加速度的数量级为 120/s，C 项正确。（09 年海南物理）6近地人造卫星 1 和 2 绕地球做匀速圆周运动的周期分别为 T1 和

5、 2,设在卫星1、卫星 2 各自所在的高度上的重力加速度大小分别为 1g、 2，则A4/312gTB 4/312TD 212D 12g答案：B（09 年海南物理）11在下面括号内列举的科学家中，对发现和完善万有引力定律有贡献的是 。 （安培、牛顿、焦耳、第谷、卡文迪许、麦克斯韦、开普勒、法拉第）答案：第谷（1 分） ；开普勒（1 分） ；牛顿（1 分） ；卡文迪许 （1 分）（09 年宁夏卷）15. 地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的。已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的 5.2 倍，则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为高中物理林鹏A. 0.19 B. 0.44 C. 2.3 D.

6、 5.2答案：B（09 年广东理科基础）10关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是A第一宇宙速度又叫环绕速度B第一宇宙速度又叫脱离速度C第一宇宙速度跟地球的质量无关D第一宇宙速度跟地球的半径无关答案：A 解析：第一宇宙速度又叫环绕速度 A 对，B 错；根据定义有 RVmMG22可知与地球的质量和半径有关，CD 错。（09 年广东理科基础）11宇宙飞船在半径为 R。的轨道上运行，变轨后的半径为 R2，R 1R2。宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的A线速度变小 B角速度变小C周期变大 D向心加速度变大答案：D 解析：根据 向maTrrVmMG2222 4得 rGMv，可知变轨后飞船

7、的线速度变大，A 错；角速度变大 B 错，周期变小 C 错；向心加速度在增大 D 正确。（09 年重庆卷）17.据报道， “嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200Km 和 100Km，运动速率分别为 v1 和 v2， 那么 v1 和 v2 的比值为（月球半径取 1700Km）A. 198 B. C, 89 D. 答案：C（09 年四川卷）15.据报道，2009 年 4 月 29 日，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其它行星逆向运行的小行星，代号为 2009HC82。该小行星绕太阳一周的时间为 3.39 年，直径 23 千米，其轨道平面与地球轨道平面呈

8、155的倾斜。假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动，则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为A.13.9B.123.9C.32.9D.23.9答案：A解析：小行星和地球绕太阳作圆周运动，都是由万有引力提供向心力，有 2GMmR 2()T，高中物理林鹏可知小行星和地球绕太阳运行轨道半径之比为 R1:R231T，又根据 V GMR，联立解得 V1:V2312T，已知 12 3.9，则 V1:V23.9。（09 年安徽卷）15. 2009 年 2 月 11 日，俄罗斯的“宇宙-2251” 卫星和美国的“铱-33 ”卫星在西伯利亚上空约 805km 处发生碰撞。这是历史上首次发生的完整在轨

9、卫星碰撞事件。碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境。假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是A. 甲的运行周期一定比乙的长 B. 甲距地面的高度一定比乙的高C. 甲的向心力一定比乙的小 D. 甲的加速度一定比乙的大答案：D解析：由 rGMv可知，甲的速率大，甲碎片的轨道半径小，故 B 错；由公式R2T3可知甲的周期小故 A 错；由于未知两碎片的质量，无法判断向心力的大小，故 C 错；碎片的加速度是指引力加速度由 ma2得 RG2，可知甲的加速度比乙大，故 D 对。（09 年山东卷）182008 年 9 月 25 日至 28 日我国成功实施了

10、“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点 343 千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为 343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为 90 分钟。下列判断正确的是A飞船变轨前后的机械能相等B飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度D飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度答案：BC解析：飞船点火变轨，前后的机械能不守恒，所以 A 不正确。飞船在圆轨道上时万有引力来提供向心力，航天员出舱前后都处于失重状态，B 正确。飞船在此圆轨道上运动的周期 90 分钟小于同步卫星

11、运动的周期 24 小时，根据 2T可知，飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度，地球Q轨道 1轨道 2高中物理林鹏C 正确。飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时只有万有引力来提供加速度，变轨后沿圆轨道运动也是只有万有引力来提供加速度，所以相等，D 不正确。提示：若物体除了重力、弹性力做功以外，还有其他力(非重力、弹性力) 不做功，且其他力做功之和不为零，则机械能不守恒。根据万有引力等于卫星做圆周运动的向心力可求卫星的速度、周期、动能、动量等状态量。由 22MmvGr得 Gr，由 22()MmrrT得3rGM，由22得 3， 2na可求向心加速度。（09 年福建卷）14.“嫦娥一号”月

12、球探测器在环绕月球运行过程中，设探测器运行的轨道半径为 r，运行速率为 v，当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时A.r、v 都将略为减小 B.r、v 都将保持不变C.r 将略为减小，v 将略为增大 D. r 将略为增大，v 将略为减小答案：C解析：当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时，引力变大，探测器做近心运动，曲率半径略为减小，同时由于引力做正功，动能略为增加，所以速率略为增大。（09 年浙江卷）19在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的 710.2倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半

13、径的 400 倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是A太阳引力远大于月球引力B太阳引力与月球引力相差不大C月球对不同区域海水的吸引力大小相等D月球对不同区域海水的吸引力大小有差异答案：AD解析： 2RMF太太太，代入数据可知，太阳的引力远大于月球的引力；由于月心到不同区域海水的距离不同，所以引力大小有差异。1、 （08 全国卷 1）17.已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为 390，月球绕地球旋转的周期约为 27 天.利用上述数据以及日常的天文知识，可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为A.0.2 B.2 C.20 D.200答案：B解析：设太阳质量

14、M，地球质量 m，月球质量 m0，日地间距离为 R，月地间距离为 r，日月之间距离高中物理林鹏近似等于 R，地球绕太阳的周期为 T 约为 360 天，月球绕地球的周期为 t=27 天。对地球绕着太阳转动，由万有引力定律：G =m ，同理对月球绕着地球转动： G =m0 ，则太阳质量与地球质量之比MmR2 42RT2 mm0r2 42rt2为 M : m= ；太阳对月球的万有引力 F= G ，地球对月球的万有引力 f= G ，故 F : f= ，带R3T2r3t2 Mm0R2 mm0r2 Mr2mR2入太阳与地球质量比，计算出比值约为 2，B 对。2、 （08 北京卷）17据媒体报道,嫦娥一号卫

15、星环月工作轨道为圆轨道,轨道高度 200 km,运用周期 127分钟。若还知道引力常量和月球平均半径,仅利用以上条件不能求出的是A月球表面的重力加速度 B月球对卫星的吸引力C卫星绕月球运行的速度 D卫星绕月运行的加速度答案：B【解析】因为不知道卫星的质量，所以不能求出月球对卫星的吸引力。3、 （08 四川卷）201990 年 4 月 25 日，科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约 600 km 的高空，使得 人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展。假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行。已知地球半径为 6.4106m，利用地球同步卫星与地球表面的距离为 3.6107m 这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期。以下数据中最接近其运行周期的是A0.6 小时 B1.6 小时 C4.0 小时 D24 小时答案：B解析：由开普勒行星运动定律可知， 恒量，所以 ，r 为地