2012高中物理 3.2 万有引力定律的应用每课一练2 粤教版必修2

用心 爱心 专心1 3 23 2 万有引力定律的应用万有引力定律的应用 每课一练每课一练 2 2 粤教版必修 粤教版必修 2 2 1 在正绕地球运行的人造卫星系统内 下列仪器还可以使用的有 A 天平 B 测力计 C 密度计 D 气压计 2 双选 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 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 但卫星相对于地球表面是运动的 3 探测器绕月球做匀速圆周运动 变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动 则 变 轨后与变轨前相比 A 轨道半径小 B 向心加速度变小 C 线速度变小 D 角速度变小 4 假设地球的质量不变 而地球的半径增大到原来半径的 2 倍 那么从地球发射人造 卫 星的第一宇宙速度的大小应为原来的 A 倍 B 1 倍 22 C 1 2 倍 D 2 倍 5 双选 图 2 1970 年 4 月 24 日 我国自行设计 制造的第一颗人造卫星 东方红一号 发射成功 开创了我国航天事业的新纪元 东方红一号 的运行轨道为椭圆轨道 其近地点 M 和 远地点 N 的高度分别为 439 km和 2 384 km 则 A 卫星在 M 点的势能大于 N 点的势能 B 卫星在 M 点的角速度大于 N 点的角速度 C 卫星在 M 点的加速度大于 N 点的加速度 D 卫星在 N 点的速度大于 7 9 km s 6 双选 如图 3 所示 图 3 a b c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星 a b 质量相同 且小于 c 的 质量 下列判断正确的是 A b c 的线速度大小相等 且大于 a 的线速度 B b c 的周期相等 且大于 a 的周期 C b c 的向心加速度大小相等 且大于 a 的向心加速度 D b 所需的向心力最小 7 由于通信和广播等方面的需要 许多国家发射了地球同步轨道卫星 这些卫星的 A 质量可以不同 B 轨道半径可以不同 用心 爱心 专心2 C 轨道平面可以不同 D 速率可以不同 8 地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的 已知木星的轨道半径约为地球 轨 道半径的 5 2 倍 则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为 A 0 19 B 0 44 C 2 3 D 5 2 9 2009 年 2 月 11 日 俄罗斯的 宇宙 2251 卫星和美国的 铱 33 卫星在西伯 利 亚上空约 805 km处发生碰撞 这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件 碰撞过 程 中产生的大量碎片可能会影响太空环境 假定有甲 乙两块碎片绕地球运动的轨道都 是 圆 甲的运行速率比乙的大 则下列说法中正确的是 A 甲的运行周期一定比乙的长 B 甲距地面的高度一定比乙的高 C 甲的向心力一定比乙的小 D 甲的加速度一定比乙的大 图 4 10 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 进入椭圆轨道 B 为轨道 上的一点 如图 4 所示 关于航天飞机的运动 下列 说 法中不正确的有 A 在轨道 上经过 A 的速度小于经过 B 的速度 B 在轨道 上经过 A 的动能小于在轨道 上经过 A 的动能 C 在轨道 上运动的周期小于在轨道 上运动的周期 D 在轨道 上经过 A 的加速度小于在轨道 上经过 A 的加速度 11 双选 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 9 km 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 题 号 1234567891011 答 案 12 1990 年 3 月 中国紫金山天文台将 1965 年 9 月 20 日发现的第 753 号小行星命名 为 吴健雄星 其直径为 32 km 如果该小行星的密度和地球相同 求该小行星的第一宇宙 速 度 已知地球半径 R0 6 400 km 地球的第一宇宙速度 v0取 8 km s 用心 爱心 专心3 参考答案 1 B 绕地球飞行的人造卫星及其内所有物体均处于完全失重状态 故在卫星内部 一切由重力引起的物理现象不再发生或由重力平衡原理制成的仪器不能再使用 故天平 密度计 气压计不能再用 而测力计的原理是胡克定律 它可以正常使用 B项正确 2 CD 发射人造地球卫星 必须使卫星受到的地球对它的万有引力提供向心力 所以 不可能与地球表面上某一纬线 非赤道 是共面同心圆 因为此时卫星受的万有引力与轨道 半径有一非零的夹角 所以A错 由于地球自转与卫星轨道面重合的经线不断变化 所以 B错 C项是可以的 D项也是可以的 只是卫星不是地球同步卫星 3 A 由 G m知 T 2 变轨后 T 减小 则 r 减小 故选项A正确 由 G Mm r2 4 2r T2 r3 GM man 知 r 减小 an变大 故选项B错误 由 G m知 v r 减小 v 变大 Mm r2 Mm r2 v2 r GM r 故选项C错误 由 知 T 减小 变大 故选项D错误 2 T 4 B 因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度 此时卫星的轨道半径近似的认 为是地球的半径 且地球对卫星的万有引力充当向心力 故公式 G 成立 解得 v Mm R2 mv2 R 因此 当 M 不变 R 增加为 2R 时 v 减小为原来的倍 即选项B正确 GM R 1 2 5 BC 根据 man m 得在 M 点速度大于在 N 点速度 根据机械能守恒 所以 GMm r2 v2 r 卫星在 M 点的势能小于 N 点的势能 A错误 C正确 根据 m 2r 得 知B正 GMm r2 GM r3 确 7 9 km s是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度 故D错误 6 BD 由 v 可知 va vb vc 所以A错 由 G mr 2可知半径 r 越大 周 GM r Mm r2 2 T 期越长 B正确 由 a G可知C错 由 F m可知 b 的向心力最小 D正确 M r2 v2 r 7 A 同步卫星运行时 万有引力提供向心力 mr m 故有 GMm r2 4 2 T2 v2 r v 由于同步卫星运行周期与地球自转周期相同 故同步卫星的轨道半径 r3 T2 GM 4 2 GM r 大小是确定的 速度 v 也是确定的 同步卫星的质量可以不同 要想使卫星与地球自转同 步 轨道平面一定是赤道平面 故只有选项A正确 8 B 由万有引力定律和圆周运动知识 G m可得 v 所以木星与地球绕太 Mm r2 v2 r GM r 阳运动的线速度之比 0 44 B正确 v1 v2 r2 r1 9 D 甲的速率大 由 v 可知 甲碎片的轨道半径小 故B错 由公式 T 2 GM r 用心 爱心 专心4 可知甲的周期小 故A错 由于未知两碎片的质量 无法判断向心力的大小 故C错 r3 GM 碎片的加速度是指万有引力加速度 由 ma 得 a 可知甲的加速度比乙的大 故D GMm r2 GM r2 对 10 D 根据开普勒定律 近地点的速度大于远地点的速度 A正确 由 轨道变到 轨道要减速 所以B正确 根据开普勒定律 k r r 所以 T T C正确 根据 r3 T2 G ma 得 a 又 r a D错误 Mm r2 GM r2 11 BC 12 20 m s 解析 由万有引力充当向心力 得 对小行星 m1 GM1m1 R2