学年度高一物理人教版必修2第六章万有引力与航天单元练习Word文档下载推荐.docx

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5.嫦娥工程划为三期，简称“绕、落、回”三步走，我国发射的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，经变轨成功落月．若该卫星在某次变轨前，在距月球表面高度为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动，其运行的周期为T．若以R表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响，则（　　）

A.“嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为

B.物体在月球表面自由下落的加速度大小为

C.在月球上发射月球卫星的最小发射速度为

D.月球的平均密度为

6.2017年4月，我国成功发射了“天舟一号”货运飞船，它的使命是给在轨运行的“天宫二号”空间站运送物资。

已知“天宫二号”空间站在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t（t小于其运行周期T）运动的弧长为s，对应的圆心角为β弧度。

已知万有引力常量为G，地球表面重力加速度为g，下面说法正确的是（　　）

A.“天宫二号”空间站的运行速度为

B.“天宫二号”空间站的环绕周期

C.“天宫二号”空间站的向心加速度为g

D.地球质量

7.我国是世界上能够发射地球同步卫星的少数国家之一，关于同步卫星，正确的说法是（　　）

A.可以定点在晋城中学上空

B.运动周期与地球自转周期相同的卫星肯定是同步卫星

C.同步卫星内的仪器处于超重状态

D.同步卫星轨道平面与赤道平面重合

二、多选题

8.关于开普勒第三定律中的公式

，下列说法中正确的是（　　）

A.适用于所有天体B.适用于围绕太阳运行的所有行星

C.T表示行星运动的公转周期D.以上说法都不对

9.2007年10月24日，我国发射了第一颗探月卫星--“嫦娥一号”，使“嫦娥奔月”这一古老的神话变成了现实．嫦娥一号发射后先绕地球做圆周运动，经多次变轨，最终进入距月球表面h=200公里的圆形工作轨道，开始进行科学探测活动．设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）

A.嫦娥一号绕月球运行的周期为2π

B.在嫦娥一号的工作轨道处的重力加速度为（

）2g

C.嫦娥一号在工作轨道上的绕行速度为

D.由题目条件可知月球的平均密度为

10.

宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统．在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统．设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示．若AO＞OB，则（　　）

A.星球A的质量一定大于B的质量

B.星球A的线速度一定大于B的线速度

C.双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小

D.双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越小

11.

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，关闭发动机的航天飞机A在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近，并将在椭圆轨道的近月点B处与空间站C对接．已知空间站绕月圆轨道的半径为r，周期为T，引力常量为G，月球的半径为R．下列说法正确的是（　　）

A.航天飞机到达B处由椭圆轨道进入空间站轨道时必须减速

B.图中的航天飞机正在加速飞向B处

C.月球的质量为M=

D.月球的第一宇宙速度为v=

12.2017年9月25日后，微信启动页面采用“风云四号”卫星成像图。

“风云四号”是我国新一代静止轨道气象卫星，则其在圆轨道上运行时（　　）

A.可定位在赤道上空任意高度

B.线速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

C.角速度与地球自转角速度相等

D.向心加速度比月球绕地球运行的向心加速度大

13.2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（　　）

A.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度

B.在轨道Ⅱ上经过A的重力势能等于在轨道Ⅰ上经过A 

的重力势能（以地面为参考平面）

C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期

D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度

14.设地球的半径为R0，质量为m的卫星在距地面3R0高处绕地球做匀速圆周运动．地球表面的重力加速度为g，则卫星运动的（　　）

A.线速度为

B.角速度为

C.加速度为

D.周期为16π

三、计算题

15.一颗在赤道上空运行的人造卫星，其轨道半径为r=2R（R为地球半径），卫星的转动方向与地球自转方向相同．已知地球自转的角速度为ω0，地球表面处的重力加速度为g．求

（1）该卫星所在处的重力加速度g′；

（2）该卫星绕地球转动的角速度ω；

（3）该卫星相邻两次经过赤道上同一建筑物正上方的时间间隔△t．

16.月球半径约为地球半径的

，月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的

，把月球和地球都视为质量均匀分布的球体．求：

（1）环绕地球和月球表面运行卫星的线速度之比

；

（2）地球和月球的平均密度之比

．

答案和解析

【答案】

1.C2.B3.D4.A5.C6.A7.D

8.AC9.BD10.BC11.ABC12.CD13.ABC14.AD

15.解：

（1）在地球表面处物体受到的重力等于万有引力

，

在轨道半径为r处，仍有万有引力等于重力

解得：

g′=

（2）根据万有引力提供向心力

，得ω=

（3）卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2π时，卫星再次出现在建筑物上空

以地面为参照物，卫星再次出现在建筑物上方时，建筑物随地球转过的弧度比卫星转过弧度少2π．

即ω△t-ω0△t=2π

△t=

答：

（1）在轨道半径为r处的重力加速度为

（2）人造卫星绕地球转动的角速度为为

（3）该卫星相邻两次经过赤道上同一建筑物正上方的时间间隔△t为

． 

16.解：

（1）根据题意，在月球表面物体的重力等于万有引力：

G

=mg

由万有引力定律提供向心力得：

=m

联立解得：

v=

所以：

=2

：

1

（2）设想将一质量为m0的小体放在天体表面处．由万有引力定律可得

在月球表面物体的重力等于万有引力：

=m0g

又因为：

ρ=

所以地球和月球的平均密度之比为：

，即：

=

（1）环绕地球和月球表面运行卫星的线速度之比为2

1；

（2）地球和月球的平均密度之比为3：

2． 

【解析】

1.解：

根据万有引力提供向心力得：

T=2π

小行星环绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的4倍，

=8

所以这颗小行星的运转周期是8年，

故选：

C．

研究行星绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出周期，

再根据地球与行星的轨道半径关系找出周期的关系．

求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再进行作比．

向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用．

2.解：

A、根据第一定律：

所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．所以A错．

B、根据第二定律：

对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等．所以对任何一颗行星来说，离太阳越近，运行速率就越大．所以B正确．

C、在开普勒发现了行星的运行规律后，牛顿才发现万有引力定律．故C错．

D、开普勒整理第谷的观测数据后，发现了行星运动的规律．所以D错．

故选B

熟记理解开普勒的行星运动三定律：

第一定律：

所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．

第二定律：

对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等．

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．

普勒关于行星运动的三定律是万有引力定律得发现的基础，是行星运动的一般规律，正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键．

3.解：

万有引力提供行星圆周运动的向心力即：

=ma=mr

可得行星的向心加速度a=

，所以

故ABC错误，D正确；

D

行星绕太阳圆周运动的向心力由万有引力提供，根据半径关系求得向心加速度和周期之比．

行星绕太阳圆周运动的向心力由万有引力提供，熟练掌握万有引力公式及向心力的不同表达式是正确解题的关键．

4.解：

在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，根据万有引力提供向心力列出等式为：

解得速度为：

第一宇宙速度7.9km/s是人造卫星在地球表面做圆周运动的最大运行速度，所以在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，轨道半径大于地球半径，则它的线速度大小小于7.9km/s．故A正确，BCD错误．

A．

第一宇宙速度7.9km/s是人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时的最大速度．地球同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度．人造地球卫星运行时速度大于第二宇宙速度11.2km/s时，就脱离地球束缚．第三宇宙速度16.7km/s是物体逃离太阳的最小速度，从而即可求解．

本题考查对宇宙速度的理解能力．对于第一宇宙速度不仅要理解，还要会计算．第一宇宙速度就近地卫星环绕地球做匀速圆周运动的速度，要强调卫星做匀速圆周运动．

5.解：

A、“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动，轨道半径为r=R+h，则它绕月球做匀速圆周运动的速度大小为v=

，故A错误．

B、对于“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动过程，由万有引力提供向心力得：

r，r=R+h 

①

在月球表面，重力等于万有引力，则得：

=mg 

②

由①②解得：

g=

，故B错误；

C、由万有引力提供向心力得：

③

由①③解得v=

，故C正确；

D、月球的质量为M=

，月球的平均密度为ρ=

，故D错误．

“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动，轨道半径为r=R+h，由公式v=

求解速度大小；

根据万有引力等于向心力列式，可求得月球的质量，由重力等于向心力，可求得在月球上