高一物理天体质量试卷及答案

高一物理天体质量试卷及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）1.已知引力常量G、月球中心到地球中心的距离r和月球绕地球运行的周期T。仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有（）A.月球的质量B.地球的质量C.地球的半径D.月球绕地球运行速度的大小2.两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为\(T_A:T_B=1:8\)，则轨道半径之比和运动速率之比分别为（）A.\(R_A:R_B=4:1\)，\(v_A:v_B=1:2\)B.\(R_A:R_B=4:1\)，\(v_A:v_B=2:1\)C.\(R_A:R_B=1:4\)，\(v_A:v_B=1:2\)D.\(R_A:R_B=1:4\)，\(v_A:v_B=2:1\)3.若已知某行星绕太阳公转的半径为r，公转的周期为T，引力常量为G，则由此可求出（）A.该行星的质量B.太阳的质量C.该行星的密度D.太阳的密度4.一物体在地球表面重16N，它在以\(5m/s²\)的加速度加速上升的火箭中的视重为9N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的（地球表面重力加速度\(g=10m/s²\)）（）A.2倍B.3倍C.4倍D.0.5倍5.假设地球为一密度均匀的球体，若保持其密度不变，而将半径缩小\(\frac{1}{2}\)，那么地面上的物体所受的重力将变为原来的（）A.2倍B.\(\frac{1}{2}\)倍C.4倍D.\(\frac{1}{8}\)倍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。若要使卫星的周期变为2T，可以采取的办法是（）A.R不变，使线速度变为\(\frac{v}{2}\)B.v不变，使轨道半径变为2RC.使轨道半径变为\(\sqrt[3]{4}R\)D.使卫星的高度增加R7.已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍。不考虑地球、月球自转的影响，由以上数据可推算出（）A.地球的平均密度与月球的平均密度之比约为\(9:8\)B.地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比约为\(9:4\)C.靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为\(8:9\)D.靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的线速度之比约为\(81:4\)8.设地球表面重力加速度为\(g_0\)，物体在距离地心4R（R是地球半径）处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则\(\frac{g}{g_0}\)为（）A.1B.\(\frac{1}{9}\)C.\(\frac{1}{4}\)D.\(\frac{1}{16}\)9.火星的质量和半径分别约为地球的\(\frac{1}{10}\)和\(\frac{1}{2}\)，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（）A.0.2gB.0.4gC.2.5gD.5g10.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1、F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速度比在B点的速度大，则太阳位于（）A.F1B.F2C.AD.B二、多项选择题（每题2分，共20分）1.下列关于天体质量的说法，正确的是（）A.已知卫星绕行星运动的周期和轨道半径，可以求出行星质量B.已知卫星绕行星运动的线速度和轨道半径，可以求出行星质量C.已知行星的半径和表面重力加速度，可以求出行星质量D.已知行星的密度和半径，可以求出行星质量2.若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，设其周期为T，引力常量为G，那么该行星的平均密度为（）A.\(\frac{3\pi}{GT²}\)B.\(\frac{4\pi}{GT²}\)C.\(\frac{2\pi}{GT²}\)D.与飞船的质量无关3.两颗人造地球卫星质量之比\(m_1:m_2=1:2\)，轨道半径之比\(R_1:R_2=3:1\)，下列有关数据之比正确的是（）A.周期之比\(T_1:T_2=3\sqrt{3}:1\)B.线速度之比\(v_1:v_2=1:\sqrt{3}\)C.向心力之比\(F_1:F_2=1:9\)D.向心加速度之比\(a_1:a_2=1:9\)4.下列关于万有引力定律的说法正确的是（）A.万有引力定律是牛顿发现的B.\(F=G\frac{m_1m_2}{r²}\)中的G是一个比例常数，是有单位的C.万有引力定律适用于质点间的相互作用D.两个质量分布均匀的球体之间的相互作用可以用万有引力定律来计算，r是两球心间的距离5.关于地球同步卫星，下列说法正确的是（）A.它的周期与地球自转周期相同B.它的周期、速度大小均是一定的C.我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空D.它运行的线速度一定小于第一宇宙速度6.假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为\(g_0\)，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G。则地球的密度为（）A.\(\frac{3\pi(g_0-g)}{GT²g_0}\)B.\(\frac{3\pig_0}{GT²(g_0-g)}\)C.\(\frac{3\pi}{GT²}\)D.与地球半径无关7.已知引力常量G、月球中心到地球中心的距离R和月球绕地球运行的周期T。利用这三个数据，可以估算出的物理量有（）A.月球的质量B.地球的质量C.月球绕地球运行速度的大小D.地球的平均密度8.对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，下列说法正确的是（）A.轨道半径越大，周期越大B.轨道半径越大，周期越小C.轨道半径越小，周期越小D.轨道半径越小，周期越大9.若把地球视为密度均匀的球体，从地面挖一小口井直通地心，将一个小球从井口自由释放，不计其他阻力，下列说法正确的是（）A.小球做匀加速直线运动B.小球在运动过程中受到的万有引力逐渐变小C.小球的加速度逐渐变小D.小球到达地心时速度最大10.人造卫星在太空绕地球运行中，若天线突然折断，天线将（）A.继续和卫星一起沿轨道运行B.做平抛运动，落向地球C.由于惯性，沿轨道切线方向做匀速直线运动D.做自由落体运动三、判断题（每题2分，共20分）1.只要知道环绕天体的轨道半径和运行周期，就可以计算出中心天体的质量。（）2.行星绕太阳运动的椭圆轨道半长轴越长，公转周期就越长。（）3.第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度。（）4.同步卫星只能定点在赤道上空，相对地面静止不动。（）5.卫星离地球越远，其运行速度越大。（）6.若已知地球的质量和半径，就可以算出地球表面的重力加速度。（）7.人造卫星的轨道平面可以不通过地球的中心。（）8.同一物体在地球上不同纬度处的重力是不同的。（）9.行星的运动轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。（）10.两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述如何根据环绕天体的运动情况计算中心天体的质量。答：若已知环绕天体的轨道半径r和周期T，由\(G\frac{Mm}{r²}=m\frac{4\pi²}{T²}r\)，可得\(M=\frac{4\pi²r³}{GT²}\)，从而算出中心天体质量M。2.为什么人造卫星在轨道半径越大的轨道上运行时，其速度越小？答：根据\(G\frac{Mm}{r²}=m\frac{v²}{r}\)，可得\(v=\sqrt{\frac{GM}{r}}\)，G、M为定值，r越大，v越小。3.简述第一宇宙速度的意义及大小。答：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，也是发射人造卫星的最小发射速度，大小约为\(7.9km/s\)。4.同步卫星有哪些特点？答：周期与地球自转周期相同；轨道平面在赤道平面内；高度一定；线速度大小一定；相对地面静止。五、讨论题（每题5分，共20分）1.讨论如果地球自转速度加快，地球上物体的重力会发生怎样的变化？答：地球自转加快，物体随地球自转所需向心力增大。在地球表面，物体重力\(G=F_{引}-F_{向}\)，\(F_{引}\)不变，\(F_{向}\)增大，所以重力会变小。2.分析卫星变轨时速度和能量的变化情况。答：卫星从低轨道变到高轨道要加速，速度增大但进入高轨道后稳定运行速度变小，能量增大。从高轨道变到低轨道要减速，进入低轨道后稳定运行速度变大，能量减小。3.探讨在计算天体质量时，不同方法的适用条件和局限性。答：利用环绕天体运动计算，需知道轨道半径和周期等；利用表面重力加速度计算，需知道半径和表面重力加速度。前者适用于有环绕天体的情况，后者需能测到表面重力加速度，都有一定局限性。4.讨论如何根据观测数据确定某天体是否为行星的卫星。答：可通过观测其运动轨道是否绕行星运转，周期是否相对稳定，轨道是否符合行星卫星的运动规律等，若符合则可能是行星的卫星。答案一