万有引力与航天练习题及答案

万有引力与航天11、宇宙飞船围绕太阳在近似圆周的轨道运动，若其轨道半径是地球轨道半径的9 倍，则它们飞船绕太阳运行的周期是 （ ）A3年 B9年 C27年 D81年2、已知地面附近的重力加速度为g，则离地高度等于地球半径处的重力加速度为 （ ）Ag Bg Cg D4 g3、绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中有一质量为10kg的物体挂在弹簧秤上，这时弹簧秤的示数 （ ）A等于98N B小于98NC大于98N D等于04、课外小组的同学对人造地球卫星所需的向心力和卫星的运行速率发生争论，若人造地球卫星的质量不变，当轨道半径增大为原来的2倍时，下列争论中正确的有 （ ） A有同学说，根据向心力公式F=m可知，向心力变为原来的 B有同学说，根据万有引力F= G提供向心力可知，向心力变为原来的 C有同学说，根据公式v= r可知，卫星运行的速率变为原来的2倍5、在绕地球运行的空间实验站里，下列仪器中将失去测量功能的是 （ ）A弹簧测力计 B秒表 C水银温度计 D杆秤6、如图，a、b、c是在地球大气层外圆轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（ ）bac地球Ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度Bb、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度Cc加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的cDa卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大7、已知地球和火星的质量之比81，半径之比21，表面动摩擦因数均为0.5，用一根绳在地球表面上水平拖一个箱子，箱子能获得10m/s2的最大加速度。将此箱子和绳子送上火星表面，仍用该绳子水平拖木箱，则木箱产生的最大加速度为_。（地球表面的重力加速度为10m/s2） 三、计算题（共3小题，21题9分，22题10分，23题13分，共32分）20、有两颗人造地球卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比为12，求这两颗卫星的：（1）线速度之比； （2）角速度之比； （3）运动周期之比。21、宇航员站在某一星球表面上，手中持一小球，开始时小球离星球表面的高度为h，将小球沿水平方向以初速度v抛出，测得小球运动的水平距离为L；该星球的半径为R，引力常量为G，求该星球的平均密度。22、已知万有引力常量G，地球半径R，地球的自转周期T，地球表面的重力加速度g，同步卫星距地面的高度h，月球和地球之间的距离r，月球绕地球的运转周期T0。某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M的方法：同步卫星绕地球作圆周运动，由得（1）请判断上面的结果是否正确，并说明理由。如不正确，请给出正确的解法和结果。（5分）（2）请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。（8分）万有引力与航天21、关于人造地球卫星所受向心力与轨道半径r的关系，下列说法中正确的是 （ ） A由可知，向心力与r2成反比 B由可知，向心力与r成反比 C由可知，向心力与r成正比 D由可知，向心力与r无关2、已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，若高空中某处的重力加速度为g，则该处距地面球表面的高度为 （ ） A（1）R BR C R D2 R 3、地球的半径为R，地球表面处物体所受的重力为mg，近似等于物体所受的万有引力，关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是 （ ）A离地面高度处为4mg B离地面高度R处为mgC离地面高度2R处为mg D离地面高度R处为4mg4、人造地球卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动，设地球半径为R，地面处的重力加速度为g，则人造地球卫星 （ ）A绕行的线速度最大为 B绕行的周期小于C在距地面高为R处的绕行速度为 D在距地面高为R处的周期为5、一颗在地球赤道上空绕地球运转的同步卫星，距地面高度为h，已知地球半径为R，自转周期为T，地面重力加速度为g，则这颗卫星的运转速度的大小是 （ ）A B C D6、宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高h处释放，经时间t后落到月球表面（设月球半径为R）。据上述信息推断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为 （ ）A B C D7、如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则 （ ） Ab所需向心力最小 Bb、c周期相等，且大于a的周期 Cb、c的向心加速度相等，且大于a的向心加速度 Db、c的线速度大小相等，且小于a的线速度三、计算题（共3小题，每题9分，共27分）23、猜想、检验是科学探究的两个重要环节。月地检验为万有引力定律的发现提供了事实依据。请你完成如下探究内容（地球半径R=6400km，地球表面的重力加速度g=10m/s2)：（1）已知地球中心到月球中心的距离r=60R，计算月球由于受到地球的万有引力而产生的加速度g；（2）已知地球中心到月球中心的距离r=60R，月球绕地球运转的周期为27天，计算月球绕地球运动的向心加速度a；（3）比较g和的大小，你能得出什么结论？24、在某星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，如果仅考虑物体受该星球的引力作用，忽略其他力的影响，物体上升的最大高度为H，已知该星球的直径为D，若发射一颗在该星球表面附近绕该星球做匀速圆周运动的卫星，求这颗卫星的速度。25、已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T，试求地球同步卫星的向心加速度大小。万有引力与航天31、一个行星，其半径比地球的半径大2倍，质量是地球的25倍，则它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的 （ ）A6倍 B4倍 C25/9倍 D12倍2、“东方一号”人造地球卫星A和“华卫二号”人造卫星B，它们的质量之比为mAmB=12,它们的轨道半径之比为21，则下面的结论中正确的是 （ ）A它们受到地球的引力之比为FAFB=11B它们的运行速度大小之比为vAvB=1C它们的运行周期之比为TATB=1D它们的运行角速度之比为A：B=13、已知地球的质量为M，月球的质量为m，月球绕地球的轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，则月球绕地球运行轨道处的重力加速度等于 （ ）A B CG D4、人造卫星在运行中因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道半径会慢慢减小，在半径缓慢变化过程中，卫星的运动还可近似当作匀速圆周运动。当它在较大的轨道半径r1上时运行线速度为v1，周期为T1，后来在较小的轨道半径r2上时运行线速度为v2，周期为T2，则它们的关系是 （ ）Av1 v2，T1 v2，T1 T2Cv1 T2 Dv1 v2，T1 T25、下列关于地球同步卫星的说法正确的是 （ ）A它的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小B它的周期、高度、速度都是一定的C我们国家发射的同步通讯卫星定点在北京上空D我国发射的同步通讯卫星也定点在赤道上空6、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R，线速度为v，周期为T，若要使它周期变为2T，可能的方法是 （ ）AR不变，使线速度变为v/2 Bv不变，使轨道半径变为2RC轨道半径变为 D无法实现7、2004年4月21日俄罗斯“联盛TMA4”载人飞船成功地完成了与国际空间站“曙光”号功能货舱的自动对接。关于宇宙飞船与空间站对接，下列说法中正确的是 （ ）A对接前，飞船在空间站附近同一条轨道上，然后启动飞船上的助推器，加速追上空间站后对接B先控制飞船在空间站附近比空间站稍低的轨道上，然后启动飞船上的助推器，加速追上空间站后对接C先控制飞船在空间站附近比空间站稍高的轨道上，然后启动飞船上的助推器，加速追上空间站后对接D飞船与空间站对接后，由于总质量变大，所受地球的万有引力变大，会导致飞船和空间站向地心偏移三、计算题（共3小题，21题6分，22、23题各8分，共22分。附加题23题10分）21、在地球某处海平面上测得物体自由下落高度h所需的时间为t，到某高山顶测得物体自由下落h同样高度所需时间增加了t，已知地球半径为R，试求山的高度。22、地球表面的重力加速度g=10m/s2，地球半径R=6.4106m，某物体在地面上受到的重力为160N，将它放置在卫星中，在卫星以的加速度随火箭上升的过程中，求当物体与卫星中的支持物的相互挤压力为90N时，卫星到地球的距离。23、1957年10月4日,前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星以来，人类活动范围从陆地、海洋、大气层扩展到宇宙空间，宇宙空间成为人类的第四疆域，人类发展空间技术的最终目的是开发太空资源。（1）宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的航天飞机中，会处于完全失重的状态，下列说法正确的是 （ ）A宇航员仍受重力作用 B宇航员受力平衡C重力正好为向心力 D宇航员不受任何力的作用（2）宇宙飞船要与空间站对接，飞船为了追上空间站 （ ）A只能从较低轨道上加速 B只能从较高轨道上加速C只能从空间站同一高度上加速 D无论在什么轨道上，只要加速都行（3）已知空间站周期的周期为T，地面重力加速度为g，地球半径为R，求国际空间站离地面的高度。24、英国某媒体推测：在2020年之前人类有望登上火星，而登上火星的第一人很可能是中国人。假如你有幸成为人类登陆火星的第一人，乘坐我国自行研制的代表世界领先水平的神舟x号宇宙飞船，通过近半年的长途旅行终于亲眼目睹了美丽的火星。为了熟悉火星的环境，你靠近火星的表面绕它飞行了n圈，测得所用的时间为t。地面指挥中心充分研究了你发回的照片及数据后，决定让你尝试登陆。凭着飞船上尖端的仪器设备和地面指挥中心精确的指令，飞船在火星上顺利着陆，你以无比兴奋的心情向火星踏上了坚实的一步，成为全人类的骄傲。你克服重重困难，做了大量的科学实验，其中有一项是测火星的质量，你有精确的测力器和已知质量的白金钩码。你只需进行一项简单的测量，就能算出火星的质量。请说明你只需测什么，写出相应的字母，并推出火星质量的表达式。答案一、答案：1C 2C3D4BD5D6D712.5m/s220、（1）1 （2）21 （3）12 21、22、（1）不正确，同步卫星的轨道半径不是，而应是，所以（2） 二、答案：1A2A3C4AC5ABC6B7ABD 、20、（1）1.67 （2）1.6103 （3）21、，、22、。23、（1）g=2.78103m/s2 （2）a=2.78103m/s2 （3）g=a，地球对月球的引力提供月球做圆周运动所需的向心力24、25、三、1C2BC3BD4C5ABC6A7C 21、 22、h=1.92107m 23、（1）AC （2）A （3） 24、只需测量钩码的重力F，火星质量4 万有引力与航天(45分钟，100分)一、选择题1有科学家推测，太阳系的第九颗行星可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”，从地球上看，它永远在太阳的“背面”，永远与地球、太阳在一条直线上，因此，人类一直未能发现它，由以上信息可以确定 ( ) A这颗行星的轨道半径与地球相等 B这颗行星的半径等于地球的半径 C这颗行星绕太阳公转的周期与地球相同 D这颗行星的自转周期与地球相同2(2007年高考宁夏理综)天文学家发现某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运动周期由此可推算出 ( ) A行星的质量 B行星的半径 C恒星的质量 D恒星的半径32006年5月的天空是相当精彩的，行星们非常活跃，木星冲日、火星合月、木星合月等景观美不胜收在太阳系中，木星是“八兄弟”中“最魁梧的巨人”，2006年5月4日23时，发生木星冲日现象所谓的木星冲日是指地球、木星在各自轨道上运行时与太阳重逢在一条直线上，也就是木星与太阳黄经相差180度的现象，天文学上称“冲日”冲日前后木星距离地球最近，也最明亮下列说法正确的是 ( ) A2006年5月4日，木星的线速度大于地球的线速度 B2006年5月4日，木星的加速度大于地球的加速度 C2007年5月4日，必将产生下一个“木星冲日” D下一个“木星冲日”必产生于2007年5月4日以后4宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互问的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法错误的是 ( ) A双星间的万有引力减小 B双星圆周运动的角速度增大 C双星圆周运动的周期增大 D双星圆周运动的半径增大5土星外层上有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以通过测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断 ( ) A若vR，则该层是土星的一部分 B若v2R，则该层是土星的卫星群 C若v21/R去，则该层是土星的一部分 D若v21/R亩，则该层是土星的卫星群6(2008年高考山东理综)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77o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79 kms 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7(2008年高考江苏卷)火星的质量和半径分别约为地球的1/10和1/2，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 ( ) A02g B04g C25g D5g8同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球的半径为R，则下列比值正确的是( ) 9宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高h处释放，经时间t后落到月球表面(设月球半径为R)据上述信息推断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为 ( ) 10某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，若从地球表面高处平抛一物体，射程为60 m，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为 ( ) A