《高一物理必修二_第六章《万有引力与航天》复习练习题及参考答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理必修二_第六章《万有引力与航天》复习练习题及参考答案（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高一物理万有引力与航天第一类问题：涉及重力加速度“g ”的问题解题思路：天体表面重力（或轨道重力”）等于万有引力，即 mg二R【题型一】两星球表面重力加速度的比较1、一个行星的质量是地球质量的8倍，半径是地球半径的 4倍，这颗行星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的多少倍？解：忽略天体自转的影响，则物体在天体表面附近的重力等于万有引力，即有Mm mg 二 G-r，对地球：M地m金mg地二G2R地对行星：M行mmg行二G2R行因此:g行M行R地=*2g地M 地R行2则由/可得,122，即g行第#页共8页第#页共8页【题型二】轨道重力加速度的计算2、地球半径为R，地球表面重力加速度为g0，则离地
2、高度为h处的重力加速度是（h2g。(R h)2R2g(R h)2Rg2(R h)hg2(R h)第#页共8页第#页共8页【题型三】求天体的质量或密度3、已知下面的数据，可以求出地球质量M的是（引力常数G是已知的）（第#页共8页A. 月球绕地球运行的周期T1及月球到地球中心的距离R1B. 地球“同步卫星”离地面的高度C. 地球绕太阳运行的周期 T2及地球到太阳中心的距离RzD. 人造地球卫星在地面附近的运行速度v和运行周期T3已知其周期为T ,引力常量为G ,4、若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动， 那么该行星的平均密度为（）A.GT2B.4 二 GT2C.D.3GT2第#页共8页第二
3、类问题：圆周运动类的问题解题思路：万有引力提供向心力，即二 ma.4.2=m亍 rT22v2=m m . rr第#页共8页【题型四】求天体的质量或密度5、继神秘的火星之后，今年土星也成了全世界关注的焦点！经过近7年35.2亿公里在太空中风尘仆仆的穿行后，美航空航天局和欧航空航天局合作研究的“卡西尼”号土星探 测器于美国东部时间 6月30日（北京时间7月1日）抵达预定轨道，开始“拜访”土 星及其卫星家族。这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测！若“卡西尼”号探测器进入绕土星飞行的轨道，在半径为R的土星上空离土星表面高 h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕 n周飞行时间为t。试计算土星的质量
4、和平均密度。解：探测器绕土星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力。设土星质量为M探测器质量为m,运行周期为T,轨道半径为r，则有故土星的质量为：23亠，、322/ l 丄，、34兀 r4兀(R + h)4兀 n (R + h)M22GT2GWGt2n4二 2n2(R h)3土星的平均密度为：、MGt23：n 2(R h)3F =V43Gt2R3R3【题型五】求人造卫星的运动参量（线速度、角速度、周期等）问题6、两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为Ta：Tb =1：8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为（）A.RA:RB = 4 : 1, vA: vB =1:2B.RA : RB= 4
5、 :1, vA : vB= 2 : 1C.RA:RB = 1: 4, vA: vB =2:1d.RA : RB= 1 : 4, vA : vB=1:2【题型六】求星球的第一宇宙速度问题7、 若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球的1.5倍，这个行星的第一宇宙速度约为（）A. 2 km/s B. 4 km/s C. 16 km/s D. 32 km/s【题型七】分析地球同步卫星的问题8、 我国发射的“亚洲一号”地球同步通信卫星的质量为I . 24t，在某一确定的轨道上运行下列说法正确的是（）A. “亚洲一号”卫星定点在北京正上方太空，所以我国可以利用它进行
6、电视转播B. “亚洲一号”卫星的轨道平面一定与赤道平面重合C. 若要发射一颗质量为 2.48t的地球同步通信卫星，则该卫星的轨道半径将比“亚 洲一号”卫星轨道半径小D. 若要发射一颗质量为 2.48t的地球同步通信卫星，则该卫星的轨道半径和“亚洲 一号”卫星轨道半径一样大9、已知地球半径 R=6.4X 106m地球质量M=6.0X 10 24kg,地面附近的重力加速度 g=9.8m/s2, 第一宇宙速度vi=7.9 X 103m/s。若发射一颗地球同步卫星，使它在赤道上空运转，其高 度和速度应为多大？参考名师金典P63例4.【题型八】地球赤道上的物体、地球同步卫星与近地卫星的比较10、已知地球
7、赤道上的物体随地球自转的线速度大小为Vi、向心加速度大小为 ai，近地卫星线速度大小为 V2、向心加速度大小为 a2,地球同步卫星线速度大小为V3、向心加速度大小为a3。设近地卫星距地面高度不计，同步卫星距地面高度约为地球半径的6倍。则以下结论正确的是（）A. Vl:BV21Ca1 _ 1Da149V3_ 1V37a37a31第三类问题：变轨问题解决思路：离心与向心，牛顿第二定律等11、关于航天飞机与空间站对接问题，下列说法正确的是（）A. 先让航天飞机与空间站在同一轨道上，然后让航天飞机加速，即可实现对接B. 先让航天飞机与空间站在同一轨道上，然后让航天飞机减速，即可实现对接C. 先让航天飞
8、机进入较低的轨道，然后再对其进行加速，即可实现对接D. 先让航天飞机进入较高的轨道，然后再对其进行加速，即可实现对接弟亞12、我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站.如 图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近，并 将与空间站在B处对接，已知空间站绕月轨道半径为 r，周期为T, 引力常量为 G下列说法中正确的是（）A.图中航天飞机正加速飞向B处B. 航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速C. 根据题中条件可以算出月球质量D. 根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小【综合题训练】13、宇航员在月球表面附近自高 h处以初速度vo水平抛出一个小球， 测出小球的
9、水平射程 为L,已知月球半径为 R,万有引力常量为 G求：(1) 求月球表面的重力加速度 g 多大？(2) 月球的质量M(3) 若在月球附近发射一颗卫星，则卫星的绕行速度v为多少？解：(1)小球做平抛运动的时间为 t，则由运动规律可知水平分位移：L =vot竖直分位移：h=gt22联立式可以解得月球表面的重力加速度为:22h 2hvo gt2L2第#页共8页第#页共8页(2)月球表面的物体的重力等于月球对物体的万有引力，则mg = G -R 2 2 2GL2解得月球的质量为：M =g R 2hR Vo(3)月球表面附近运行的卫星，其轨道半径近似等于月球的半径，则由牛顿第二定律有:2Mm vG
10、2 m RR解得卫星的绕行速度为:v= GM2hRv02=L2第#页共8页第#页共8页14、已知万有引力常量 G地球半径R,月球和地球之间的距离 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，提出一种估算地球质量M的方法：同步卫星绕地球作圆周运动，由小Mm,G2m hh2 T 得-2.34兀hM-GT2(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。上面的结果是错误的，地球的半径R在计算过程中不能忽略。(1)正确的解法和
11、结果：由 G Mm 2(R + h)22(R h)得 M4二 2(R h)3gt22(2)方法一：对月球绕地球做圆周运动，由GT：方法二：在地面，重力近似等于万有引力，由Mm=mg，得 MgR2G高一物理期中考复习三(万有引力与航天)参考答案1、解：忽略天体自转的影响，则物体在天体表面附近的重力等于万有引力，即有Mm，因此：R2mg =G对地球:对行星:2则由/可得，业二叽g地 M地 R行82 ?1 422即g行二2g地2、选B。若不考虑地球自转，地球表面处有 mg = GMm，可以得出地球表面处的重力加R速度g0 = G.在距地表高度为h的高空处,R万有引力引起的重力加速度为g/,由牛顿第二
12、定律可得：mg =G(r h)2_ R2=_(7g02Mm4兀3、选AD。由G巴 m 厂r可以求解出MrT,-234 r2 , A正确；地球同步卫星的运行GT2周期T=24h,但是不知道其轨道半径，因此无法求出地球的质量。C选项可以计算太阳的第#页共8页进而根据g Mmr4.2=mT2r可以求解出地球质量。质量，但无法计算地球质量。2 nRD选项中，由v及T,根据v可以计算出轨道半径,T第#页共8页第#页共8页4：2R3、Mp _. GT23 二V-二 R3-GT234、选 D。5、解：探测器绕土星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力。设土星质量为M探测器质量为m运行周期为T,轨道半径为r ,
13、则有2Mm4G 厂二m 厂rrT6、选 Co可得卫星的运动周期与轨道半径的立方的平方根成正比，由故土星的质量为：“4兀 2r34兀 2(R + h)34兀 2n2(R + h)3M 22GTG(i)2Gtn4二 2n2(R h)3土星的平均密度为：、MGt235 2(R h)3_V4 二 r3_Gt2R33第#页共8页第#页共8页Ta : Tb =1 : 8可得轨道半径 Ra : Rb =1: 4，然后再由7 =得线速度Va : Vb = 2 : 1 7、选 C 由 GMm2v /曰=m 得 v =RGM =8 m/s，某行星的第R宇宙速度为第#页共8页第#页共8页8、 选BD。同步卫星位于赤道上空约3.6 X 104畑的高度，轨道平面与赤道平面重合。同步卫星的轨道半径是一定的，与其质量的大小无关所以C项错误，D选项正确.9、参考名师金典 P63例4.R,而同步卫星离地10、选Co近地卫星离地高度忽略，因此其轨道半径约等于地球半径高度约为地球半径的 6倍，因此其轨道半径为7民由g Mmrj2v2r3. 74 二a1r11.,AB都错误。由ar
