《云南省2011届高三物理一轮复习试题：万有引力定律的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《云南省2011届高三物理一轮复习试题：万有引力定律的应用（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、用心 爱心 专心第第 2121 讲讲 万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用体验成功 1.下列说法正确的是( ) A.行星绕太阳运行的椭圆轨道可以近似地看做圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星 的引力 B.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力，所以行星绕太阳运转而不是太阳绕行星 运转 C.万有引力定律适用于天体，不适用于地面上的物体 D.行星与卫星之间的引力、地面上的物体所受的重力和太阳对行星的引力，性质相同 答案：AD 2.经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木 星轨道之间.已知“神舟星”平均每天绕太阳运行 174 万公里， “杨利伟星”平均每天绕太 阳运行
2、 145 万公里.假设两行星均绕太阳做匀速圆周运动，则两星相比较( ) A.“神舟星”的轨道半径大 B.“神舟星”的加速度大 C.“神舟星”的公转周期大 D.“神舟星”的角速度大 答案：BD 3.土星外层有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以根据环中 各层的线速度与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断( ) A.若v R，则该层是土星的一部分 B.若v R，则该层是土星的卫星群C.若v ，则该层是土星的一部分1 RD.若v2 ，则该层是土星的卫星群1 R 答案：AD 4.一飞船在某行星表面附近沿圆形轨道绕该行星飞行，假设行星是质量分布均匀的球 体.要确定该行星的密度，只需要
3、测量( ) A.飞船的轨道半径 B.飞船的运行速度 C.飞船的运行周期 D.行星的质量解析：因为F向m()2rG2 TMm r2其中M r34 3可得：.3 GT2 答案：C 5.某同学在学习中记录了一些与地球、月球有关的数据资料，如表所示.利用这些数据 来计算地球表面与月球表面间的距离s，则下列结果中正确的是( ) 地球的半径R6400 km 月球的半径r1740 km 地球表面的重力加速度g09.80 m/s2 月球表面的重力加速度g1.56 m/s2 月球绕地球转动的线速度v1 km/s 月球绕地球转动的周期T27.3 天光速c2.998105 km/s 用激光器向月球表面发射激光光束，
4、经过约t2.565 s 接收到从月 球表面反射回来的激光信号.用心 爱心 专心A. B.Rrct 2vt 2C.Rr D.Rrv2 g3g0R2T2 42解析：由光的传播特点知，s，A 正确；月球绕地球旋转的线速度v与激光传播的ct 2时间无关，B 错误；月球表面处的重力加速度gG，与其绕地旋转的线速度无关，CM月 r2错误；由Gm(SRr)，GMg0R2，可得sRr，D 正确.Mm (SRr)242 T23g0R2T2 42 答案：AD 6.一飞船在某星球表面附近，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为v1，飞 船在离该星球表面高度为h处，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为v2，
5、已知 引力常量为G. (1)求该星球的质量. (2)若设该星球的质量为M，一个质量为m的物体在离该星球球心r远处具有的引力势能为Ep，则一颗质量为m的卫星由r1轨道变为r2(r1r2)轨道，对卫星至少做多GMm r 少功？(卫星在r1、r2轨道上做匀速圆周运动，结果请用M、m、r1、r2、G表示) 解析：(1)设星球的半径为R，质量为M，由万有引力定律及向心力分公式得：GmMm R2v2 1 RGmMm (Rh)2v2 2 Rh联立解得：M.hv2 1v2 2 G(voal(2,1)voal(2,2)(2)卫星在轨道上的机械能EEkEpGMm 2r故有WE2E1GMm().1 2r2r1 r1
6、r2答案：(1) (2)GMm()hv2 1v2 2 G(voal(2,1)voal(2,2)1 2r2r1 r1r2用心 爱心 专心第 22 讲 万有引力定律及其应用体验成功 1.常用的通讯卫星是地球同步卫星，它定位于地球赤道正上方.已知某同步卫星离地面 的高度为h，地球自转的角速度为，地球半径为R，地球表面附近的重力加速度为g，该 同步卫星运动的加速度的大小为( ) A.0 B.g C.2h D.2(Rh) 解析：同步卫星的加速度等于其做圆周运动的向心加速度，故gG2(Rh).M (Rh)2v2 Rh 答案：D 2.在 2007 年初，欧洲天文学家在太阳系之外发现了一颗新行星，命名为“格利
7、斯 581c”.该行星的质量是地球的 5 倍，直径是地球的 1.5 倍.设想在该行星表面附近绕行星 沿圆轨道运行的人造卫星的动能为Ek1，在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的相同质量的人造卫星的动能为Ek2，则为( )Ek1 Ek2 A.0.13 B.0.3 C.3.33 D.7.5 解析：对于在星球表面附近做圆周运动的卫星，有：G，即动能Ekmv2Mm R2mv2 R1 2GMm 2R故.Ek1 Ek2M1 M2R2 R110 3 答案：C 3.我国和欧盟合作的建国以来最大的国际科技合作计划伽利略计划将进入全面实 施阶段，正式启动伽利略卫星导航定位系统计划.据悉，伽利略卫星定位系统将由 30
8、颗轨 道卫星组成，卫星的轨道高度为 2.4104 km，分布在三个轨道上，每个轨道上部署 9 颗 工作卫星和 1 颗在轨备用卫星，当某颗工作卫星出现故障时可及时顶替工作.若某颗替补卫 星处于略低于工作卫星的轨道上，则这颗卫星的周期和速度与工作卫星相比较，以下说法 中正确的是( ) A.替补卫星的周期大于工作卫星的周期，速度大于工作卫星的速度 B.替补卫星的周期小于工作卫星的周期，速度大于工作卫星的速度 C.替补卫星的周期大于工作卫星的周期，速度小于工作卫星的速度 D.替补卫星的周期小于工作卫星的周期，速度小于工作卫星的速度解析：由Gmmr可知，Mm T2v2 r42 T2 与工作卫星相比，替补
9、卫星的周期略小，速度略大. 答案：B 4.用m表示地球通讯卫星(同步卫星)的质量，h表示它离地面的高度，R表示地球的半 径，g表示地球表面的重力加速度，表示地球的自转角速度，则通讯卫星所受万有引力 的大小是( )A.0 B.mR2g (Rh)2C.m2(Rh) D.m(Rh)2g R2解析：由万有引力定律FGMm (Rh)2又因为gGm R2可得：FmR2g (Rh)2 由万有引力等于向心力，有：Fm2(Rh).用心 爱心 专心答案：BC 5.一颗在赤道上空飞行的人造地球卫星的轨道离地面的高度为 2R(R为地球半径)，已 知地球表面重力加速度为g，则该卫星的运行周期是多大？若卫星的运动方向与地
10、球自转 方向相同，地球自转角速度为0，某一时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方，则至 少经过多长时间它再次通过该建筑物的正上方？ 解析：设地球的质量为M，人造卫星的质量为m，引力提供向心力，有：Gmr()2Mm r22 T 其中rhR3R又GmgMm R2联立解得：T63R g 设经过时间t，卫星再次通过该建筑物正上方，则有：0t2t2 T解得：t.6g 3R30答案：6 3R g6g 3R30 6.2006 年 8 月 15 日的国际天文学联合会(IAU)上定义了行星的新标准，冥王星被排除 在行星之外而降为“矮行星”.另外，根据新标准，从理论上可分析出：如果地球和月亮还 能继续存在几十亿年，
11、月亮有可能成为行星.由于两者之间潮汐力的作用，月亮与地球的距 离每年增加约 3.75 cm，地球和月亮的共同质心(地球和月亮作为独立双星系统相互环绕的 中心)转移到地球之外，到那时月亮就可能成为行星了.已知地球质量M5.971024 kg， 地球半径R6.37106 m，月球的质量m7.361022 kg，月地中心距离L3.84108 m，按上述理论估算月亮还需经多少年才可能成为行星？(结果保留两位有效数字) 解析：设当月地距离为L时，月地的共同质心距地球中心距离r16.37106 m，即 恰好移到地球之外，由向心力公式及万有引力定律得：GM r1Mm L22 1Gm(Lr1)Mm L22 2
12、 对于双星系统有：12 解得：L5.23108 m 由题意知到那时还需经过的时间为：t年3.7109年.5.23 1083.84 108 3.75 102 答案：3.7109年用心 爱心 专心金典练习十 万有引力定律及其应用选择题部分共 10 小题，每小题 6 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.1.对于万有引力定律的表达式FG，下列说法正确的是( )m1m2 r2 A.公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的 B.当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C.m1与m2受到的引力总是大小相等的，而与m1和m2是否相等无关 D.m1与m2
13、受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力 答案：AC 2.一行星的半径是地球半径的 2 倍，密度与地球的密度相等.在此行星上以一定的初速 度竖直上抛一物体，上升的高度为h，则在地球上以同样大的初速度竖直上抛同一物体， 上升的高度应为(空气阻力不计)( ) A.h B.2h C.4h D.8h解析：由g GR和h可知，选项 B 正确.4 3v2 0 2g 答案：B 3.一飞船在某行星表面附近沿圆形轨道绕该行星飞行，假设行星是质量分布均匀的球 体.要确定该行星的密度，只需要测量( ) A.飞船的轨道半径 B.飞船的运行速度 C.飞船的运行周期 D.行星的质量解析：因为F向m()2rG2 T
14、Mm r2其中M r34 3可得：.3 GT2 答案：C 4.已知地球质量大约是月球质量的 81 倍，地球半径大约是月球半径的 4 倍.不考虑地 球、月球自转的影响，由以上数据可推算出( ) A.地球的平均密度与月球的平均密度之比约为 98 B.地球表面的重力加速度与月球表面的重力加速度之比约为 94 C.靠近地球表面沿圆形轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆形轨道运行的航 天器的周期之比约为 89 D.靠近地球表面沿圆形轨道运行的航天器的线速度与靠近月球表面沿圆形轨道运行的 航天器的线速度之比约为 814解析：依据M 3 4R3得：，故选项 A 错；地 月M地R3 月 M月R3 地88
15、64依据g得：，故选项 B 错；GM R2g地 g月M地R2 月 M月R2 地81 16依据T() 得： ，所以选项 C 正确；42R3 GM1 2T地 T月8 9依据v() 得：() 92，所以选项 D 错.GM R1 2v地 v月M地R月 M月R地1 2 答案：C用心 爱心 专心5.欧盟和我国合作的“伽利略”全球卫星定位系统的空间部分由平均分布在三个轨道 平面上的 30 颗轨道卫星构成，每个轨道平面上有 10 颗卫星，从而实现高精度的导航定位. 现假设“伽利略”系统中每颗卫星均围绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径为r，一个轨 道平面上某时刻 10 颗卫星所在位置如图所示.相邻卫星之间的 距离相等，卫星 1 和卫星 3 分别位于轨道上的A、B两位置， 卫星均按顺时针运行.地球表面的重力加速度为g，地球的半径 为R，不计卫星间的相互作用力.则下列判断正确的是( )A.这 10 颗卫星的加速度大小相等，且均为 gR2 r2 B.要使卫星 1 追上并靠近卫星 2 通过向后喷气即可实现C.卫星 1 由位置A运动到B所需要的时间为 2r 5Rr g D.卫星 1 由位置A运动
