万有引力与航天试题全集含详细答案.docx

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万有引力与航天试题全集含详细答案

万有引力与航天试题全集（含答案）

一、选择题：

本大题共。

1、地球绕太阳运动的轨道是一椭圆，当地球从近日点向远日点运动时，地球运动的速度大小（地球运动中受到太阳的引力方向在地球与太阳的连线上，并且可认为这时地球只受到太阳的吸引力）（   ）

A.不断变大   B.逐渐减小C.大小不变  D.没有具体数值，无法判断

2、对于开普勒第三定律的表达式

=k的理解正确的是

A.k与a3成正比　　B.k与T2成反比　C.k值是与a和T无关的值D.k值只与中心天体有关

3、苹果落向地球，而不是地球向上运动碰到苹果，下列论述中正确的是

A.由于苹果质量小，对地球的引力小，而地球质量大，对苹果的引力大造成的

B.由于地球对苹果有引力，而苹果对地球没有引力而造成的

C.苹果对地球的作用力和地球对苹果的作用力是相等的，由于地球质量极大，不可能产生明显的加速度D.以上说法都正确

4、某球状行星具有均匀的密度ρ，若在赤道上随行星一起转动的物体对行星表面的压力恰好为零，则该行星自转周期为（万有引力常量为G）

A.

           B.

          C.

              D.

5、关于开普勒第三定律的公式

=k，下列说法中正确的是

A.公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运行的行星B.公式适用于所有围绕星球运行的行星（或卫星）

C.式中的k值，对所有行星（或卫星）都相等D.式中的k值，对围绕不同星球运行的行星（或卫星）都相同

6、根据观测，某行星外围有一模糊不清的环，为了判断该环是连续物还是卫星群，测出了环中各层的线速度v的大小与该层至行星中心的距离R.则以下判断中正确的是

A.若v与R成正比，则环是连续物      B.若v与R成反比，则环是连续物

C.若v2与R成反比，则环是卫星群     D.若v2与R成正比，则环是卫星群

7、关于太阳系中各行星的轨道，以下说法正确的是

A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B.有的行星绕太阳运动的轨道是圆

C.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的D.不同的行星绕太阳运动的轨道各不相同

8、类似于太阳与行星间的引力，地球和月球有相当大的万有引力，为什么它们不靠在一起，其原因是

A.不仅地球对月球有万有引力，而且月球对地球也有万有引力，这两个力大小相等，方向相反，互相平衡B.地球对月球的引力还不算大

C.不仅地球对月球有万有引力，而且太阳系里其他星球对月球也有万有引力，这些力的合力为零D.万有引力不断改变月球的运动方向，使得月球绕地球运动

9、下列说法正确的是

A.经典力学能够说明微观粒子的规律性B.经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的问题

C.相对论与量子力学的出现，表示经典力学已失去意义D.对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用

10、下面关于行星绕太阳运动的说法中正确的是

A.离太阳越近的行星周期越大   B.离太阳越远的行星周期越大

C.离太阳越近的行星的向心加速度越大  D.离太阳越近的行星受到太阳的引力越大

11、可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道

A.与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆B.与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆[从太阳-恒星惯性系中看，某一经线构成的圆平面会随地球自转而不断改变方位，但卫星的极地轨道平面的方位却几乎不变——垂直于该平面过圆心的直线几乎总是指向同一方向，就像地轴的方向几乎总是指向北极星一样。

所以两者不会共面。

]

C.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的

D.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的

12、下列说法中正确的是

A.经典力学适用于任何情况下的任何物体B.狭义相对论否定了经典力学

C.量子力学能够描述微观粒子运动的规律性D.万有引力定律也适用于强相互作用力

13、关于行星的运动,以下说法正确的是

A.行星轨道的半长轴越长,自转周期越大B.行星轨道的半长轴越长,公转周期越大

C.水星的半长轴最短,公转周期最大D.冥王星离太阳“最远”,绕太阳运动的公转周期最大

14、两个质量相等的球形物体，相距r，它们之间的引力为10-8N.若它们的质量都加倍，距离也加倍，则它们之间的引力为

A.4×10-8N        B.10-8N           C.

×10-8N            D.10-4N

15、有两个行星A、B，在这两个行星表面附近各有一颗卫星，如果这两颗卫星运动的周期相等，则下列说法正确的是

A.行星A、B表面重力加速度之比等于它们的半径之比B.两卫星的线速度一定相等

C.行星A、B的质量和半径一定相等D.行星A、B的密度一定相等

1、【6分】据媒体报道，嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道，轨道高度200km，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.卫星绕月运行的速度                                    D.卫星绕月运行的加速度

2、【6分】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

3、【4分】据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77

赤道上空的同步轨道。

关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是

A.运行速度大于7.9km/s

B.离地面高度一定，相对地面静止

C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大

D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等

4、【6分】1990年4月25日，科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600km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6.4×106m，利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×107m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动周期的是

A.0.6小时                          B.1.6小时                   C.4.0小时                   D.24小时5、【3分】火星的质量和半径分别约为地球的

和

，地球表面的重力加速度为g,则火星表面的重力加速度约为

（A）0.2g                      （B）0.4g                      （C）2.5g               （D）5g

6、【4分】如图是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测.下列说法正确的是（   ）

A.发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度

B.在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关

C.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比

D.在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力

8、【3分】有同学这样探究太阳的密度：

正午时分让太阳光垂直照射一个当中有小孔的黑纸板，接收屏上出现了一个小圆斑；测量小圆斑的直径和黑纸板到接收屏的距离，可大致推出太阳直径。

他掌握的数据是：

太阳光传到地球所需的时间、地球的公转周期、万有引力恒量；在最终得出太阳密度的过程中，他用到的物理规律是小孔成像规律和（   ）

A.牛顿第二定律                                    B.万有引力定律

C.万有引力定律、牛顿第二定律              D.万有引力定律、牛顿第三定律

9、【2分】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星所受万有引力F与轨道半径r的关系是（   ）

A.F与r成正比       B.F与r成反比          C.F与r2成正比       D.F与r2成反比

10、【2分】由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动。

对于这些做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是（   ）

A.向心力都指向地心                                B.速度等于第一宇宙速度

C.加速度等于重力加速度                           D.周期与地球自转的周期相等

11、【2分】发现万有引力定律的物理学家是（   ）

A.库仑              B.伽利略              C.牛顿              D.爱因斯坦

二、非选择题：

4、【4分】A类题（适合于一期课改教材的考生）

1A.某行星绕太阳运动可近似看作匀速圆周运动,已知行星运动的轨道半径为R,周期为T,万有引力恒量为G,则该行星的线速度大小为___________;太阳的质量可表示为___________.

1、【4分】一探月卫星在地月转移轨道上运行，某一时刻正好处于地心和月心的连线上，卫星在此处所受地球引力与月球引力之比为4∶1．已知地球与月球的质量之比约为81∶1，则该处到地心与到月心的距离之比约为           .2、【15分】天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。

双星系统在银河系中很普遍。

利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量。

已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量。

（引力常量为G）

1、2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空.飞船绕地球14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场.这次成功的发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础.基于此问题情境，请完成下列问题.

（1）飞船在升空过程中，要靠多级火箭加速推进.若飞船内悬挂一把弹簧秤，弹簧秤下悬吊0.5kg的物体，在火箭上升到某一高度时发现弹簧秤示数为9N，则此时火箭的加速度是多大？

（g取10m/s2）

（2）遨游太空的杨利伟在航天飞船里可以见到多少次日落日出？

（3）在太空微重力状态下，在太空舱内，下列测量仪器能否使用？

请说明理由.

A.液体温度计    B.天平　　　C.弹簧秤      D.液体密度计

3、两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量相等，轨道半径之比r1∶r2=2∶1，则它们的线速度之比v1∶v2=____________.

4、一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v=6×106m/s.问电子的质量增大了还是减小了？

改变了百分之几？

（m=

）

5、两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力的作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两行星中心距离为R，其运动周期为T，求两行星的总质量.

5、【5分】人造卫星发射、载人航天和深空探测是航天技术的三大领域。

从第一颗人造地球卫星发射升空，到“神舟5号”、“神舟6号”载人航天以及月球探测卫星“嫦娥1号”的相继成功，表明我国逐步迈进了世界航天大国的行列。

（1）2007年4月，我国成功发射了第五颗北斗导航卫星。

该卫星受       作用，在距离地面2.15万千米的轨道上绕地球运动。

（2）“神舟7号”航天员将进行第一次太空行走，即出舱活动。

航天员在太空中通常靠手、机械臂或载人机动装置（关键部件是可以控制的小火箭）移动身体，其中载人机动装置的运动原理是             。

（3）我国的新一代通信卫星“东方红3号”，是相对于地球静止、位于赤道上空的同步卫星。

与地面通信装置相比，关于卫星通信的说法正确的是

A.通信覆盖范围大   B.受地理因素影响

C.受大气层的影响   D.不能实现全球通信

（4）“嫦娥l号”为探测月球和月球以外的深空奠定了基础，例如我国建立月球基地天文台将成为可能。

与地球相比，月球上有利于光学天文观测的条件是

A.存在大气散射   B.没有大气的影响  

C.温度变化悬殊   D.太阳辐射强烈

二、非选择题2、【15分】  ：

解析：

（1）飞船在升空过程中不断加速，产生超重现象.以物体为研究对象，物体在随火箭加速过程中，受到重力G和弹簧秤对它的拉力T两个力的作用，根据牛顿第二定律：

F=ma有

T-G=ma得到：

a=（T-G）/m=8m/s2.

（2）遨游太空的杨利伟随飞船绕地球运行14圈，所以他在航天飞船里可以见到14次日落日出.

（3）在太空微重力状态下，在太空舱内，仪器能否使用，要看仪器的工作原理：

A.因为液体温度计是根据液体的热胀冷缩的性质制成的，在太空舱内可以使用

B.天平是根据杠杆原理制成的，在太空舱内，物体几乎处于完全失重状态，即微重力状态，所以杠杆在太空舱内不能工作，因此天平不能使用

C.弹簧秤的工作原理是依据在弹簧的弹性限度内，弹力与弹簧长度的改变量成正比的规律制成的，在太空舱内，仍然可以使用它来测力.但是不能用它来测物体重力，正是因为这点,同学们有一个易犯的错误，误认为不能使用

D.液体密度计是根据物体在液体中的浮力等于物体本身的重力的原理制成的，同B的原因，故液体密度计不能使用

3、由公式

得v2=

.其中M为地球质量，R为卫星轨道半径，所以

.

4、根据爱因斯坦的狭义相对论m=

得出运动后的质量增大了.m=

=1.0002m0　所以改变的百分比为

×100%=0.02%.

5、【8分】   参考答案与解析：

解析：

双星间的引力提供了它们做圆周运动的向心力，设质量分别为m1、m2，半径分别为r1、r2，由向心力公式得

=m1（

）2r1，

=m2（

）2r2，解得m1=

，m2=

.　两行星的总质量为m1+m2=

3、【20分】我国发射的“嫦娥一号”探月卫星沿近似于圆形的轨道绕月飞行。

为了获得月球表面全貌的信息，让卫星轨道平面缓慢变化。

卫星将获得的信息持续用微波信号发回地球。

设地球和月球的质量分别为M和m，地球和月球的半径分别为R和R1，月球绕地球的轨道半径和卫星绕月球的轨道半径分别为r和r1，月球绕地球转动的周期为T。

假定在卫星绕月运行的一个周期内卫星轨道平面与地月连心线共面，求在该周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间（用M、m、R、R1、r、r1和T表示，忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影响）。

参考答案

一、选择题：

本大题共30小题,共计122分。

1、【4分】   参考答案与解析：

解析：

本题中虽然没有具体的数值，但是可以知道地球从近日点向远日点运动时，所受力的方向与运动方向的夹角大于90°，因而这个力产生两个作用，一方面使地球的运动方向改变，另一方面就是使地球运动的速度大小改变.即把太阳对地球的引力分成两个力，一个分力垂直于地球运动方向，该力改变地球的运动方向.另一个分力平行于地球运动方向，由于这个力与地球运动方向相反，故地球速度减小.要注意把前面的曲线运动知识应用到本节问题中.

答案：

B

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

2、【4分】   参考答案与解析：

解析：

由开普勒第三定律可知，所有行星的半长轴a的三次方与公转周期T的平方之比

都是不变的，当a增大时，T也增大，使得k值不变，所以A、B错误.k是由与恒星有关的量决定，而与a、T及行星都无关，故C、D正确.

答案：

CD

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

3、【4分】   参考答案与解析：

C

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

4、【4分】   参考答案与解析：

解析：

由万有引力定律可知F万=

（M为行星质量、m为物体质量），由于压力恰好为零，说明万有引力完全充当向心力.

   所以

=m（

）2R（物体转动周期T与行星转动周期相同）

   又M=ρ·V=

πR3ρ

   代入整理得ρT2=

T=

.

答案：

C

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

5、【4分】   参考答案与解析：

解析：

错解C，错解分析：

造成错解的原因就是把卫星的发射速度和环绕速度弄混了，实际上，由于卫星绕地球运行时，万有引力提供向心力，因此可得v=

，轨道半径r越大，卫星的环绕速度越小，实际中的卫星轨道半径大于地球半径R，所以环绕速度一定小于第一宇宙速度，即v＜7.9km/s.

答案：

B

   主要考察知识点：

引力常量的测定、宇宙速度、人造地球卫星

6、【4分】   参考答案与解析：

解析：

开普勒运动定律不仅适用于椭圆运动，也适用于圆周运动，不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动.但式中的k是与围绕着的天体的质量有关的.

答案：

B

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

7、【4分】   参考答案与解析：

解析：

由开普勒行星运动定律可知，A、C、D正确.

答案：

ACD

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

8、【4分】   参考答案与解析：

解析：

地球对月球的引力提供了月球绕地球做圆周运动的向心力，故不会落向地球.

答案：

D

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

9、【4分】   参考答案与解析：

解析：

若是连续物，则它们的角速度相等，由v=ωR可得，v与R成正比；若是卫星群，则万有引力提供向心力，由

得v2=

，所以v2与R成反比.

答案：

AC

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

10、【4分】   参考答案与解析：

解析：

人造地球卫星做圆周运动的向心力来源于地球对卫星的吸引力，即

=ma.卫星做圆周运动的向心加速度a可根据需要写出不同的形式.根据此题提供的选项，应将a写成a=

，a=

，故

Ek=

mv2=

;

T=

.

可以看出半径减小时，动能Ek变大，周期T减小，所以应选C.

答案：

C

   主要考察知识点：

引力常量的测定、宇宙速度、人造地球卫星

11、【4分】   参考答案与解析：

解析：

因为是地球对卫星的万有引力提供向心力，所以卫星的圆心必在地心上，正确选项为CD.

答案：

CD

   主要考察知识点：

引力常量的测定、宇宙速度、人造地球卫星

12、【4分】   参考答案与解析：

思路分析：

狭义相对论描述的是什么情形？

物体在什么情况下表现出波动性，什么情况下表现出粒子性？

什么是强相互作用，什么是弱相互作用？

解析：

经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况下，A是错误的.狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下，相对论的结论与经典力学没有区别，B错误.量子力学正确地描述了微观粒子运动的规律性，C是正确的.万有引力定律只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用的，D是错误的.

答案：

C

   主要考察知识点：

万有引力定律综合

13、【4分】   参考答案与解析：

解析：

根据开普勒第三定律：

所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等,即a3/T2=k.所以行星轨道的半长轴越长,公转周期就越大;行星轨道的半长轴越短,公转周期就越小.特别注意公转与自转的区别,例如地球的公转周期为一年,而地球的自转周期为一天.

答案：

BD

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

14、【4分】   参考答案与解析：

解析：

由万有引力定律F=

有10-8=

                         ①

当质量、距离都加倍时，F=

                                          ②

比较①、②得F=10-8N

答案：

B

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

15、【4分】   参考答案与解析：

解析：

卫星在行星表面附近绕行星做圆周运动的向心力，由行星对卫星的万有引力提供，则

.

其中M为行星的质量，R为行星的半径，则行星的质量为M=

.

由此可知，行星A、B半径相同时，质量才相同，半径不同时，质量也不同，C选项错.

行星表面的重力加速度g=

，所以，A、B两行星表面的重力加速度之比为

，选项A正确.

由卫星的线速度v=

，得，两卫星的线速度之比为

，选项B错.

行星的密度为ρ=

=

/（

）=

，所以，行星A、B的密度一定相同，选项D正确.

答案：

AD

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

16、【4分】   参考答案与解析：

解析：

若环为连续物，则角速度ω一定，由v=Rω知，v与R成正比，所以，A选项正确.

若环为卫星群，由

得v=

，所以，v2与R成反比，D选项正确.

答案：

AD

   主要考察知识点：

引力常量的测定、宇宙速度、人造地球卫星

17、【4分】   参考答案与解析：

解析：

经典力学的适用范围是宏观、低速运动的物体，对于微观粒子和高速运动的物体的运动规律可用量子力学与相对论观点解释.

答案：

B

   主要考察知识点：

狭义相对论的基本假设

18、【4分】   参考答案与解析：

解析：

由

得T=2πr

，因此行星离太阳越近，周期越小.由牛顿第二定律得，行星的向心加速度a=

，因此行星离太阳越远，向心加速度越小.由F=

得，行星与太阳间的引力不但与两者间的距离有关，而且与行星的质量和太阳的质量有关.

答案：

BC

   主要考察知识点：

行星的运动、万有引力定律及其在天文学上的应用

天文学上的应用

..

.