高三物理..范例

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1、高三物理(天体运动练习题). 二、计算题 1、科学家在地球轨道外侧发现了一颗绕太阳运行的小行星，经过观测该小行星每隔t 时间与地球相遇一次，已知地球绕太阳公转半径是R ，周期是T ，设地球和小行星都是圆轨道，求小行星与地球的最近距离。 2、随着我国“神舟五号”宇宙飞船的发射和回收成功。标志着我国的航天技术已达到世界先进水平。如图所示，质量为m 的飞船绕地球在圆轨道上运行时，半径为r 1，要进入半径为r 2的更高的圆轨道，必须先加速进入一个椭圆轨道，然后再进入圆轨道。已知飞船在圆轨道上运动速度大小为，在A 点通过发动机向后以速度大小为u （对地）喷出一定质量气体，使飞船速度增加到v 进入椭圆轨道

2、。（已知量为：m 、r 1、r 2、v u ）求：飞船在轨道I 上的速度和加速度大小。 发动机喷出气体的质量m 。 3、2022年10月15日9时整，我国“神舟”五号载人飞船发射成功，飞船绕地球14圈后，于10月16日6时23分安全返回。若把“神舟”五号载人飞船的绕地运行看作是在同一轨道上的匀速圆周运动，已知地球半径为R ，地球表面重力加速度为g 。 （1）试估算“神舟”五号载人飞船绕地球运行的周期T 为多少秒？（保留二位有效数字） （2）设“神舟”五号载人飞船绕地球运行的周期为T 、地球表面的重力加速度为g 、地球半径为R ，用T 、g 、R 能求出哪些与“神舟”五号载人飞船有关的物理量？分

3、别写出计算这些物理量的表达式（不必代入数据计算）。 4、1997年8月26日在日本举行的国际学术大会上，德国Max Plank 学会的一个研究组宣布了他们的研究结果：银河系的中心可能存在一个大“黑洞”，“黑洞”是某些天体的最后演变结果。 （1）根据长期观测发现，距离某“黑洞”6.01012 m 的另一个星体（设其质量为m 2）以 2106 m/s 的速度绕“黑洞”旋转，求该“黑洞”的质量m 1。（结果要求两位有效数字） （2）根据天体物理学知识，物体从某天体上的逃逸速度公式为R Gm v 1 2 ，其中引力常量G=6.671011 N m 2 kg 2 ，M 为天体质量，R 为天体半径，且已知

4、逃逸的速度大于真空中光速的天体叫“黑洞”。请估算（1）中“黑洞”的可能最大半径。（结果只要求一位有效数字） 5、一宇航员抵达一半径为R 的星球表面后，为了测定该星球的质量M ，做如下的实验，取一根细线穿过光滑的细直管，细线一端栓一质量为m 的砝码，另一端连在一固定的测力计上，手握细线直管抡动砝码，使它在竖直平面内做完整的圆周运动，停止抡动细直管。砝码可继续在同一竖直平面内做完整的圆周运动。如图11所示，此时观察测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时，测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时，测力计的读数差为F 。已知引力常量为G ，试根据题中所提供的条件和测量结果，求（1

5、）该星球表面重力加速度；（2）该星球的质量M 。 B 6、2022年1月4日和1月25日，美国“勇气”号和“机遇”号火星车分别登陆火星，同时欧洲的“火星快车”探测器也在环火星轨道上开展了大量科学探测活动。科学家们根据探测器返回的数据进行分析，推测火星表面存在大气，且大气压约为地球表面大气压的1/200， 火星直径约为地球的一半，地球的平均密度地=5.5103kg/m 3 ，火星的平均密度火=4.0103kg/m 3 。请根据以上数据估算火星大气质量是地球大气质量的多少倍？（地球和火星表面大气层的厚度均远远小于球体的半径，结果保留两位有效数字） 7、1967年，剑桥大学研究生贝尔偶尔发现一个奇怪

6、的射电源，它每隔1.337s 发出一个脉冲信号，贝尔的导师曾认为他们可能和外星文明接上头，后来大家认识到，事情没有那么浪漫，这种信号是由一种星体发射出来的，这类星体被定名为“脉冲星”。“脉冲星”的特点是脉冲周期短，而且高度稳定，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PSR0531+21是一颗脉冲星，其脉冲现象来自于自转，且自转周 期为T=3.310-2 s ，设阻止该星体离心瓦解的力是万有引力，请估计PSR0531+21的最小密度。 （2）如果PSR0531+21的质量等于太阳质量，该星的最大可能半径是多少？（太阳质量是 M 0=2.

7、01030kg,万有引力常量G=6.6710-11N m 2/kg 2 ,结果保留两位有效数字） 8、2022年10月15日9时 “神舟”五号载人飞船在酒泉发射成功, “神舟”五号进入太空后将先以远地点350公里、近地点200公里的椭圆形轨道运行，实施变轨后，进入343公里的圆轨道，共绕地球飞行14圈。16日6时在内蒙古主着陆场成功着陆。“神舟”五号飞船在返回时先要进行姿态调整，飞船的返回舱与留轨舱分离，返回舱以近8km/s 的速度进入大气层，当返回舱距地面30km 时，返回舱上的回收发动机启动，相继完成拉出天线、抛掉底盖等动作。在飞船返回舱距地面20km 以下的高度后，速度减为200m/s

8、而匀速下降，此段过程中返回舱所受空气阻力为f=12 v 2 S ，式中为大气的密度，v 是返回舱的运动速 度，S 为与形状特征有关的阻力面积。当返回舱距地面高度为10km 时，打开面积为1200m 2 的降落伞，直到速度达到80m/s 后匀速下落。为实现软着陆（即着陆时返回舱的速度为0），当返回舱离地面12m 时反冲发动机点火，使返回舱落地的速度减为零，返回舱此时的质量 27103 kg 。 “神舟”五号载人飞船的成功发射和回收，标志着我国载人航天技术有了新的重大突破。 （1）若使航天飞船在无动力作用的情况下的圆轨道上绕地球飞行，则飞行速度多大？（保留二位有效数字） （2）用字母表示出返回舱在

9、速度为200m/s 时的质量。 （3）反冲发动机的平均反推力是多少？ （4）“神舟”宇宙飞船在环绕地球的椭圆轨道上运动，设卫星的质量为m ，近地点速度为v 1、远地点速度为v 2，若此时发动机关闭，宇宙飞船从近地点到远地点地球引力做了多少功？(结果用上述字母表示) 9、宇宙员在月球表面完成下面实验：在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部最低点静止一质量 为m 的小球（可视为质点）如图所示，当施加给小球一瞬间水平冲量I 时，刚好能使小球在竖直面内做完整圆周运动.已知圆弧轨道半径为r ，月球的半径为R ，万有引力常量为G.若在月球表面上发射一颗环月卫星，所需最小发射 速度为多大？轨道半径为2R的环月卫星周

10、期为多大？ 10、宇航员在某一星球上以速度v0竖直向上抛出一小球，经过时间t，小球又落回到原抛出点，然后他用一根长为l的细绳把一个质量为m的小球悬挂在o点，使小球处于静止状态。如图所示，现在最低点给小球一个水平向右的冲量I，使小球能在竖直平面内运动，若小球在运动的过程中始终对细绳有力的作用，则冲量I满足什么条件？ 11、神舟五号载入飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度h=342km的圆形轨道。已知地球半径R=6.37103km，地面处的重力加速度g=10m/s2。试导出飞船在上述圆轨道上运行的周期T的公式（用h、R、g表示），然后计算周期T的数值（保留两位有效数字）

11、。 12、某颗同步卫星正下方的地球表面上有一观察者，用天文望远镜观察到被太阳光照射的该同步卫星。试问秋分这一天（太阳光直射赤道）从日落时起经过多长时间，观察者恰好看不见该卫星。已知地球半径为R，地球表面处重力加速度为g，地球自转周期为T。不考虑大气对光的折射 13、）2022年10月15日，我国神舟五号载人飞船成功发射。标志着我国的航天事业发展到了很高的水平。飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h的圆形轨道。已知地球半径为R，地面处的重力加速度为g.求： （1）飞船在上述圆轨道上运行的速度v； （2）飞船在上述圆轨道上运行的周期T. 14、射地球同步卫星时，可认为

12、先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形近地轨道上，在卫 星经过A点时点火（喷气发动机工作）实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点为A，远地点为B。在卫星沿椭圆轨道（远地点B在同步轨 道上），如图14所示。两次点火过程都使卫星沿切向 方向加速，并且点火时间很短。已知同步卫星的运动 周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g， 求： （1）卫星在近地圆形轨道运行接近A点时的加速度大 小； （2）卫星同步轨道距地面的高度。 图14 15、地球可近视为一个R=6400km的球体，在地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，试估算地球 的平均密度 。 在古时候，人们通常认为地球是扁平的。想象地球真的不

13、是一个球体，而是一个厚度为H的无限大的盘子，如果想体验与真正地球表面一样的重力加速度，那么H的值是多大？ 提示： 假定两种模型地球的密度一样大； 如果是电荷均匀分布的无限大的这种圆盘（单位面积上的电荷量为），圆盘外的电 场强度为E=2kH（k为静电力恒量）； 由电场和重力场类比，它们的对应物理量是：Eg，Gk，mq； G=6.671011Nm2/kg2 16右图为某报纸的一篇科技报道，你能发现其 中的科学性问题吗？请通过必要的计算加以说 明。下面的数据在你需要时可选用。 引力常量G6.71011Nm2/kg2；地球表面 重力加速度g10m/s2；地球半径R6.4106m； 地球自转周期T8.6

14、104s；地球公转周期T 3.2107s。（210；7080的立方根约取 4.2） 17、目前人们广泛采用GPS全球定位系统导航， 这个系统空间星座部分共需要24颗卫星绕地球 运转，工作卫星分布在6个圆形轨道面内，每时每刻任何一个地区的地平线上空至少保持4颗卫星传递信息。其对时钟要求精度很高，科学家们采用了原子钟作为计时参照（如：铯原子钟定义的1秒是铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间，其计时十分精确，10万年内误差不大于1秒），这样导航定位误差可控制在12米之内，甚是高明！这种卫星绕地球运行的周期T为12小时，地球半径用R 表示，地球表面的重力加速度用g表示，电磁波传播速度用C表示。 （1）这种卫星与地球同步卫星相比较，其轨道高度是高还是低？ （2）这种卫星将电磁信号传于其某时刻地面上的正对点时，所用时间t=?(说明：卫星、地面上该点、地心三点共线，结果用题中所给字母表示) 18、2022年1月4日美国“勇气”号火星车在火星表面成功登陆，登陆