高中物理圆周运动和天体运动试题和答案

1 圆周运动试题 一 单选题 1 关于匀速圆周运动下列说法正确的是 A 线速度方向永远与加速度方向垂直 且速率不变 B 它是速度不变的运动 C 它是匀变速运动 D 它是受力恒定的运动 2 汽车以 10m s 速度在平直公路上行驶 对地面的压力为 20000N 当该汽车 以同样速率驶过半径为 20m 的凸形桥顶时 汽车对桥的压力为 10000N B 1000N C 20000N D 2000N 3 如图 光滑水平圆盘中心 O 有一小孔 用细线穿过小孔 两端各系 A B 两小球 已知 B 球的质量为 2Kg 并做匀速 圆周运动 其半径为 20cm 线速度为 5m s 则 A 的重力为 A 250N B 2 5N C 125N D 1 25N 4 如图 O1 O2是皮带传动的两轮 O1半径是 O2的 2 倍 O1上的 C 点到轴心 的距离为 O2半径的 1 2 则 A 2 1 2 2 1 5 关于匀速圆周运动的向心加速度下列说法正确 的是 A 大小不变 方向变化 B 大小变化 方向不变 C 大小 方向都变化 D 大小 方向都不变 6 如图所示 一人骑自行车以速度 V 通过一半圆形的 拱桥顶端时 关于人和自行车受力的说法正确的是 A 人和自行车的向心力就是它们受的重力 B 人和自行车的向心力是它们所受重力和支持力的合力 方向指向圆心 C 人和自行车受到重力 支持力 牵引力 摩擦力和向心力的作用 D 人和自行车受到重力 支持力 牵引力 摩擦力和离心力的作用 7 假设地球自转加快 则仍静止在赤道附近的物体变大的物理量是 A 地球的万有引力 B 自转所需向心力 C 地面的支持力 D 重力 8 在一段半径为 R 的圆孤形水平弯道上 已知弯道路面对汽车轮胎的最大静 摩擦力等于车重的 倍 则汽 车拐弯时的安全速度是 9 小球做匀速圆周运动 半径为 R 向心加速度为 a 则下列说法错误的是 2 A 小球的角速度 R a B 小球运动的周期 a R T 2 C t 时间内小球通过的路程 aRtS D t 时间内小球转过的角度 a R t 10 某人在一星球上以速度 v0竖直上抛一物体 经 t 秒钟后物体落回手中 已 知星球半径为 R 那么使物体不再落回星球表面 物体抛出时的速度至少为 11 假如一人造地球卫星做圆周运动的轨道半径增大到原来的 2 倍 仍做圆 周运动 则 A 根据公式 V r 可知卫星的线速度将增大到原来的 2 倍 B 根据公式 可知卫星所受的向心力将变为原来的 r v mF 2 2 1 C 根据公式 可知地球提供的向心力将减少到原来的 2 r Mm GF 4 1 D 根据上述 B 和 C 给出的公式 可知卫星运动的线速度将减少到原来的倍2 12 我们在推导第一宇宙速度时 需要做一些假设 例如 1 卫星做匀速 圆周运动 2 卫星的运转周期等于地球自转周期 3 卫星的轨道半径 等于地球半径 4 卫星需要的向心力等于它在地面上的地球引力 上面的 四种假设正确的是 A 1 2 3 B 2 3 4 C 1 3 4 D 1 2 4 13 如图所示 在固定的圆锥形漏斗的光滑内壁上 有两个质量相等的小物块 A 和 B 它们分别紧贴漏斗的内 壁 在不同的水平面上做匀速圆周运动 则以 下叙述正确的是 A 物块 A 的线速度小于物块 B 的线速度 B 物块 A 的角速度大于物块 B 的角速度 C 物块 A 对漏斗内壁的压力小于物块 B 对漏斗内壁的压力 D 物块 A 的周期大于物块 B 的周期 14 火星有两颗卫星 分别是火卫一和火卫二 它们的轨道近似为圆 已知 3 火卫一的周期为 7 小时 39 分 火卫二的周期为 30 小时 18 分 则两颗卫星相 比较 下列说法正确的是 A 火卫一距火星表面较远 B 火卫二的角速度较大 C 火卫一的运动速度较大 D 火卫二的向心加速度较大 15 如图所示 质量为 m 的物体 随水平传送带一起 匀速运动 A 为传送带的终端皮带轮 皮带轮半径为 r 则要使物体通过终端时能水平抛出 皮带轮每秒钟 转动的圈数至少为 A B C D r g 2 1 r g gr 2 gr 16 如图所示 碗质量为 M 静止在地面上 质量为 m 的滑块 滑到圆弧形碗的底端时速率为 v 已知碗的半径为 R 当滑块 滑过碗底时 地面受到碗的压力为 A M m g B M m g C Mg D Mg mg m R mv2 R mv2 R v2 17 1990 年 5 月 紫金山天文台将他们发现的第 2752 号小行星命名为吴健雄 星 该小行星的半径为 16km 若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球 体 小行星密度与地球相同 已知地球半径 R 6400km 地球表面重力加速度为 g 这个小行星表面的重力加速度为 A B C D g400g 400 1 g20g 20 1 18 银河系的恒星中大约四分之一是双星 某双星由质量不等的星体 S1和 S2 构成 两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点 C 做匀速圆 周运动 由天文观察测得其运动周期为 T1 S1到 C 点的距离为 r1 S1和 S2的 距离为 r 已知引力常量为 G 由此可求出 S2的质量为 A B C D 2 1 22 4 GT rrr 2 3 1 2 4 GT r 2 22 4 GT r 2 1 22 4 GT rr 19 2001 年 10 月 22 日 欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超 大型黑洞 命名为 MCG6 30 15 由于黑洞的强大引力 使得太阳绕银河系 中心运转 假定银河系中心仅此一个黑洞 且太阳绕银河系中心做的是匀速 圆周运动 则下列哪一组数据可估算该黑洞的质量 A 地球绕太阳公转的周期和速度 B 太阳的质量和运动速度 C 太阳质量和到该黑洞的距离 D 太阳运行速度和到该黑洞的距离 20 质量不计的轻质弹性杆 P 插入桌面上的小孔中 4 杆的另一端套有一个质量为 m 的小球 今使小球在水平面内作半径为 R 的匀 速圆周运动 且角速度为 则杆的上端受到球对其作用力的大小为 A m 2R B 242 Rgm C D 不能确定 242 Rgm 21 已知万有引力恒量 G 要计算地球的质量 还必须知道某些数据 现给出 下列各组数据 算不出地球质量的有哪组 A 地球绕太阳运行的周期 T 和地球离太阳中心的距离 R B 月球绕地球运行的周期 T 和月球离地球中心的距离 R C 人造卫星在近地表面运行的线速度 v 和运动周期 T D 地球半径 R 和同步卫星离地面的高度 第二卷 二 计算题 共 37 分 22 如图所示 一质量为 m 1kg 的滑块沿着粗糙的圆弧轨道滑行 当经过最 高点时速度 V 2m s 已知圆弧半经 R 2m 滑块与轨道间的摩擦系数 0 5 则滑块经过最高点时的摩擦力大小为多少 12 分 班级 姓名 座号 R O m v 5 23 一个人用一根长 L 1m 只能承受 T 46N 拉力的绳子 拴着一个质量为 m 1kg 的小球 在竖直面内做圆周运动 已知圆心 O 离地的 距离 H 6m 如图所示 此人必须用多大的角速度转动小球方 能使小球到达最低点时绳子被拉断 绳子拉断后 小球的水平 射程是多大 13 分 24 经天文学观察 太阳在绕银河系中心的圆形轨道上运行 这个轨道半径 约为 3 104光年 约等于 2 8 1020m 转动周期约为 2 亿年 约等于 6 3 1015s 太阳作圆周运动的向心力是来自于它轨道内侧的大量星体的引 力 可以把这些星体的全部质量看作集中在银河系中心来处理问题 根据以 上数据计算太阳轨道内侧这些星体的总质量 M 以及太阳作圆周运动的加速度 a G 6 67 10 11Nm2 kg2 12 分 答案答案 一 选择题 21 3 63 分 1234567891011121314 AAABABBADBCCAC 115161718192021 A B BD DCA 22 12 分 解 由 mg N m v2 R 6m O m 6 所以 N mg m v2 R 8 N 6 分 再由 f N 得 f 4 N 6 分 23 13 分 设小球经过最低点的角速度为 速度为 v 时 绳子刚好 被拉断 则 T m g m 2 2L L v L 6 m s 7 分分 srad mL mgT 6 小球脱离绳子的束缚后 将做平抛运动 其飞行时间为 3 分 s g LH g h t1 22 所以 小球的水平射程为 s v t 6 m 3 分 24 12 分 M 3 3 1041kg a 3 1 10 10m s2 若算出其中一问得 8 分 两问都算出的 12 分 高中物理复习六高中物理复习六 天体运动天体运动 一 关于重力加速度 1 地球半径为 R0 地面处重力加速度为 g0 那么在离地面高 h 处的重力加速 度是 A B C Rh Rh g 0 22 0 2 0 R Rh g 0 2 0 2 0 h Rh g 2 0 2 0 7 D R h Rh g 0 0 2 0 二 求中心天体的质量 2 已知引力常数 G 和下列各组数据 能计算出地球质量的是 A 地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离 B 月球绕地球运行 的周期及月球离地球的距离 C 人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期 D 若不考虑地球自 转 己知地球的半径及重力加速度 三 求中心天体的密度 3 中子星是恒星演化过程的一种可能结果 它的密度很大 现有一中子星 观测到它的自转周期为 T 问 该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体 的稳定 不致因自转而瓦解 计算时星体可视为均匀球体 6 GT2 四 卫星中的超失重 求卫星的高度 4 m 9kg 的物体在以 a 5m s2 加速上升的火箭中视重为 85N 则火箭 此时离地面的高度是地球半径的 倍 地面物体的重力加速度取 10m s2 0 5 5 地球同步卫星到地心的距离可由 r 3 a 2b2c 4 2求出 已知 a 的单位 是 m b 的单位是 s c 的单位是 m s2 请确定 a b c 的意义 地球半径 地球自转周期 重力加速度 五 求卫星的运行速度 周期 角速度 加速度等物理量 6 两颗人造地球卫星的质量之比为 1 2 轨道半径之比为 3 1 求其运行的 周期之比为 线速度之比为 角速度之比为 向心加速度之比为 向心力之比为 3 3 1 2 1 3 1 2 3 3 1 2 9 1 3 1 9 8 7 地球的第一宇宙速度为 v1 若某行星质量是地球质量的 4 倍 半径是地球 半径的 1 2 倍 求该行星的第一宇宙速度 2 2 1 2v1 8 同步卫星离地心距离 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 线速度为 V2 第一宇宙速度为 V3 以第一宇宙速 度运行的卫星向星加速度为 a3 地球半径为 R 则 A a1 a2 r R B a3 a1 a2 C V1 V2 R r D V3 V1 V2 六 双星问题 9 两个星球组成双星 设双星间距为 L 在相互间万有引力的作用下 绕它们连线上某点 O 转动 转动的角速度为 不考虑其它星体的影 响 则求双星的质量之和 L3 2 G 七 变轨问题 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 如图所示 关 于航天飞机的运动 下列说法中正确的有 ABC 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 八 追击问题 11 如图 有 A B 两颗行星绕同一颗恒星 M 做圆周运动 旋转方向相同 A 行星的周期为 T1 B 行星的周期为 T2 在某一时刻两行星相距最近 则 A 经过时间 t T1 T2两行星再次相距最近 B 经过时间 t T1T2 T2 T1 两行星再次相距最近 C 经过时间 t T1 T2 2 两行星相距最远 D 经过时间 t T1T2 2 T2 T1 两行星相距最远 课堂练习 9 1 宇宙飞船在半径为 R1的轨道上运行 变轨后的半径为 R2 R1 R2 宇宙飞船绕 地球做匀速圆周运动 则变轨后宇宙飞船的 A 线速度变小 B 角速度变小 C 周期变大 D 向 心加速度变大 2 两个质量均为 M 的星体 其连线的垂直平分线为 HN O 为其连线的中点 如 图所示 一个质量为 m 的物体从 O 沿 OH 方向运动 则它受到的万有引力 大小变化情况是 A 一直增大 B 一直减小 C 先减小 后增大 D 先 增大 后减小 3 嫦娥一号 月球探测器在环绕月球运行过程中 设探测器运行的轨道半 径为r 运行速率为v 当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上 空时 A r v都将略为减小 B r v都将保持不变 C r将略为减小 v将略为增大 D r将略为增大 v将略为减小 4 为了对火星及其周围的空间环境进行探测 我国预计于 2011 年 10 月发射 第一颗火星探测器 萤火一号 假设探测器在离火星表面高度分别为 h1和 h2的圆轨道上运动时 周期分别为 T1和 T2 火星可视为质量分布均匀的球体 且忽略火星的自转影响 万有引力常量为 G 仅利用以上数据 可算出 A 火星的密度和火星表面的重力加速度 B 火星的质量和火星对 萤火 一号 的引力 C 火星的半径和 萤火一号 的质量 D 火星表面的重力加速度和火 星对 萤火一号 的引力 5 设地球半径为 R 在离地面 H 高度处与离地面 h 高度处的重力加速度之比 为 A H 2 h 2 B H h C R h R H D R h 2 R H 2 6 如图所示 在同一轨道平面上 有绕地球做匀速圆周运动的卫星 A B C某时刻在同一条直线上 则 A 卫星 C 的速度最小 B 卫星C受到的向心力 最小 C 卫星B的周期比C小 D 卫星A的加速度最大 7 气象卫星是用来拍摄云层照片 观测气象资料和测量气象数据的 我国先 后自行成功研制和发射了 风云 号 和 风云 号 两颗气象卫星 风云 号 卫星轨道与赤道平面垂直并且通过两极 称为 极地圆轨道 每 12h A B C 10 巡视地球一周 风云 号 气象卫星轨道平面在赤道平面内 称为 地球同 步轨道 每 24h 巡视地球一周 则 风云 号 卫星比 风云 号 卫星 A 发射速度小 B