2019学年高一物理暑假作业11 万有引力与航天专项训练（无答案）.doc

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1、- 1 -暑假作业暑假作业( (十一十一) )万有引力与航天专项训练万有引力与航天专项训练一、单选题：共一、单选题：共 1515 题每题题每题 6 6 分共分共 9090 分分1如图,拉格朗日点L1位于地球和月球连线上,处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下,可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此,科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站,使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小,a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是A.a2a3a1 B.a2a1a3C.a3a1a2D.a3a2a12假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动,已知地球到太阳的

2、距离小于火星到太阳的距离,那么A.地球公转周期大于火星的公转周期B.地球公转的线速度小于火星公转的线速度C.地球公转的加速度小于火星公转的加速度D.地球公转的角速度大于火星公转的角速度3宇航员王亚平在“天宫一号”飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为m,距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为A.0B.( + )2C.( + )2D.24宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动,飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上,用R表示地球的半径,g表示地球表面处的重力加速度,g0表示宇宙飞船所在处的重力加速度,N表

3、示人对秤的压力,忽略地球的自转,则关于g0、N下面正确的是A.g0= B.g0= 22C.N=mg D.N=05登上火星是人类的梦想,“嫦娥之父”欧阳自远透露:中国计划于 2020 年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动,忽略行星自转影响。根据下表,火星和地球相比行星 半径/m质量/kg轨道半径/m地球6.41066.010241.51011火星3.41066.410232.31011A.火星的公转周期较小B.火星做圆周运动的加速度较小C.火星表面的重力加速度较大D.火星的第一宇宙速度较大- 2 -6如图所示,“嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道,观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动,发

4、现每经过时间t通过的弧长为l,该弧长对应的圆心角为弧度,已知引力常量为G,则月球的质量是A. 23B. 32C. 32D.237地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a;假设月球绕地球做匀速圆周运动,轨道半径为r1,向心加速度为a1。已知引力常量为G,地球半径为R。下列说法中正确的是A.地球质量M=121 B.地球质量M=2 C.地球赤道表面处的重力加速度g=a D.加速度之比1=2218探月卫星的发射过程可简化如下:首先进入绕地球运行的“停泊轨道”,在该轨道的P处,通过变速,再进入“地月转移轨道”,在快要到达月球时,对卫星再次变速,卫星被月球引力“俘获”后,成为环月卫星,最终在环绕月球的“

5、工作轨道上”绕月飞行(视为圆周运动),对月球进行探测。若探月卫星在“工作轨道”上的运行周期为T,“工作轨道”距月球表面的高度为h,月球半径为R,引力常量为G,忽略其他天体对探月卫星在“工作轨道”上环绕运动的影响。下列说法正确的是A.探月卫星从“转移轨道”进入“工作轨道”的过程中应增大速度B.探月卫星在“转移轨道”上运动的速度不断减小C.探月卫星在“工作轨道”上环绕的线速度大小为2( + ) D.月球的第一宇宙速度为2 92015 年 4 月,科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星系中,发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统,如图所示。这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞。这对验

6、证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义。我国今年底也将发射全球功能最强的暗物质探测卫星。若图中双黑洞的质量分别为M1和M2,它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。根据所学知识,下列选项正确的是A.双黑洞的角速度之比12=M2M1B.双黑洞的轨道半径之比r1r2=M2M1C.双黑洞的线速度之比v1v2=M1M2D.双黑洞的向心加速度之比a1a2=M1M2- 3 -10上例中若双黑洞间的距离为L,其运动周期为T,引力常量为G,则双黑洞总质量为A.3422B.42332C.4232D.423211如图,若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动,a、b到

7、地心O的距离分别为r1、r2,线速度大小分别为v1、v2,则A.12=21B.12=12C.=()21221D.=()2121212如图所示,A是静止在赤道上的物体,随地球自转而做匀速圆周运动,B、C是同一平面内两颗人造卫星,B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是地球同步卫星。已知第一宇宙速度为v,物体A和卫星B、C的线速度大小分别为vA、vB、vC,周期大小分别为TA、TB、TC,则下列关系式正确的是A.vA=vC=vB.vATBD.TAa1。地球的同步卫星和月球都在地球的万有引力作用下运动,由=ma得a3a2。所以2a3a2a1,选项 D 正确。【备注】无2.D【解析】本题考查万有引

8、力定律与天体运动,意在考查考生的理解能力。地球的公转半径比火星的公转半径小,由=m()2r,可知地球的周期比火星的周期小,故 A 项错误;由22 =m,可知地球公转的线速度大,故 B 项错误;由=ma,可知地球公转的加速度大,故2 22C 项错误;由=m2r,可知地球公转的角速度大,故 D 项正确。2【备注】不同的行星(或者卫星)绕同一个中心天体做匀速圆周运动时,在半径小的低轨道上,线速度、角速度、加速度均大,周期小。即所谓“低轨、高速、小周期”,记住此口诀,可快速求解该类题目。3.B【解析】对飞船受力分析知,万有引力等于飞船所在位置的重力,即G=mg,可得飞船所( + )2在处的重力加速度为

9、g=,故选 B。( + )2【备注】无4.BD【解析】忽略地球的自转,则万有引力等于重力,宇宙飞船所在处mg0=G,地球表面处mg=G2,解得g0=g,选项 A 错误、B 正确;宇宙飞船绕地心做匀速圆周运动,飞船舱内物体处于222完全失重状态,即人只受重力,所以人对台秤的压力为 0,选项 C 错误、D 正确。【备注】无- 7 -5.B【解析】由题中表格数据知,火星的轨道半径比地球的大,根据开普勒第三定律知,火星的公转周期较大,故 A 错误。对于任一行星,设太阳的质量为M,行星的轨道半径为r,根据G=ma,得2加速度a=,则知火星做圆周运动的加速度较小,故 B 正确。在行星表面,由G=mg,得2

10、2g=,由题中表格数据知,火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度的比值为2m,若“嫦娥五号”在经过B点的22 2 圆轨道上运动,则G=m,由于rvB,故v2BvBv1=1.8 km/s,选项 B 正确;3 轨道22 的高度大于 2 轨道的高度,故“嫦娥五号”在 3 轨道所具有的机械能大于在 2 轨道所具有的机械能,选项 C 错误;“嫦娥五号”在各个轨道上运动时,只有万有引力做功,机械能守恒,在A点时重力势能最小,动能最大,速率最大,故“嫦娥五号”在 3 轨道所具有的最大速率大于在2 轨道所具有的最大速率,选项 D 错误。【备注】无16.CD【解析】要将火星探测器发射到火星上去,必须脱离地球

11、引力,即发射速度要大于第二宇宙速度;火星探测器仍在太阳系内运转,因此从地球上发射时,发射速度要小于第三宇宙速度,选项A、B 错误,C 正确;由第一宇宙速度的概念, 得G=m,得v1=,故火星探测器环绕火星221 运行的最大速度与地球的第一宇宙速度的比值约为,选项 D 正确。2 9=23【备注】无17.AC【解析】本题考查万有引力定律在天体运动中的应用,意在考查考生应用万有引力定律解决天体运动问题的能力。题图中两条曲线的左端点对应的横坐标相同,表明两颗行星的半径相同,由万有引力提供向心力可得G=ma,a=,由题图可知,P1的质量大,因此P1的平均密度22大,A 项正确;第一宇宙速度v=,因此质量

12、大的行星第一宇宙速度大,B 项错误;由a=可 2知,s1的向心加速度大,C 项正确;由G=mr()2得T=2,因此同一高度处,质量大的22 3 行星的卫星公转周期小,D 项错误。- 11 -【备注】无18.AB【解析】由T=,可得R=,A 正确;由=m、R=,可得M=,C 错误;由M= R32 222 23 24 3及=mR,得=,B 正确;由=mg、M=及R=,得g=,D 错误。24223222 22 【备注】无19.AD【解析】飞船在轨道上运动时,万有引力提供向心力,有G=m,在月球表面,万有引力(4)22 4等于重力,则G=mg0,解得v=,选项 A 正确;在较高的圆轨道变轨到较低的椭圆轨道202,需在A点给飞船减速,减小飞船所需的向心力,故在A点处点火变轨时,飞船动能减小,选项 B 错误;飞船在A点变轨完成后,发动机关闭,飞船向近月点B运动过程中,只有月球引力做正功,飞船机械能不变,选项 C 错误;飞船在轨道上做圆周运动,mg0=m,解得T=2,422 0选项 D 正确。【备注】无