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.pdf
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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 2 R Mm Gmg 【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 2 R Mm Gmg,因此: 对地球: 2 地 地 地 R mM Gmg 对行星: 2 行 行 行 R mM Gmg 则由 / 可得, 2 1 4 1 1 8 2 2 2 2 行 地 地 行 地 行 R R M M g g ,即
2、 地行 gg 2 1 【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 0 g, 则离地高度为h处的重力加速度是 () A 2 0 2 )(hR gh B 2 0 2 )(hR gR C 2 0 )(hR Rg D 2 0 )(hR hg 【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)() A月球绕地球运行的周期T1及月球到地球中心的距离R1 B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R2 D人造地球卫星在地面附近的运行速度v 和运行周期T3 4、若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周
3、运动,已知其周期为T,引力常量为G, 那么该行星的平均密度为() A. 3 2 GT B. 2 4 GT C. 4 2 GT D. 2 3 GT 第二类问题:圆周运动类的问题 解题思路:万有引力提供向心力,即rm r v mr T mma r Mm G n 2 2 2 2 2 4 【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
4、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 r T m r Mm G 2 2 2 4 故土星的质量为: 2 322 2 32 2 32 )(4 )( )(44 Gt hRn n t G hR GT r M 土星的平均密度为: 32 32 3 2 322 )(3 3 4 )(4 RGt hRn R Gt hRn V M 【
5、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8:1: BA TT,则轨道半径之比和 运动速率之比分别为() A. 2:1:, 1:4: BABA vvRR B. 1:2:,1:4: BABA vvRR C. 1:2:,4:1: BABA vvRR D. 2:1:,4:1: BABA vvRR 【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. 3
6、2 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l 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=6.410 6m , 地球质量 M=6.01024kg, 地面附近的重力加速度 g=9.8
7、m/s 2, 第一宇宙速度v1=7.910 3m/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、已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为v1、向心加速度大小为a1,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 1 6 3 2 v v B 7 1 3 2 v v C 7 1 3 1 a a D 1 49 3 1 a a
8、 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 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
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