3.3预言未知星体 计算天体质量同步练习（word版含答案）

3.3预言未知星体 计算天体质量同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．物理学的发展，丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，下列说法正确的是（　　）
A．牛顿测出了引力常量G的数值
B．第谷通过对行星运动的研究，发现了行星运动三个定律
C．海王星是运用万有引力定律在“笔尖下发现的行星”
D．伽俐略通过对行星观测记录的研究，发现了万有引力定律
2．若地球绕太阳公转的半径为r，公转周期为T，万有引力常量为G，由此可求出（　　）
A．地球的质量 B．太阳的质量
C．地球与太阳间引力大小 D．太阳的密度
3．2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动。引力常量已知，由下列物理量能计算出地球质量的是（　　）
A．核心舱的质量和绕地半径 B．核心舱的质量和绕地周期
C．核心舱的绕地角速度和绕地周期 D．核心舱的绕地线速度和绕地周期
4．木星绕太阳的公转，以及卫星绕木星的公转，均可以看做匀速圆周运动．已知万有引力常量，并且已经观测到木星和卫星的公转周期．要求得木星的质量，还需要测量的物理量是（　　）
A．太阳的质量
B．卫星的质量
C．木星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径
D．卫星绕木星做匀速圆周运动的轨道半径
5．“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成。探测器预计在2017年由“长征五号”运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球，带回约2 kg月球样品。某同学从网上得到一些信息，如表中数据所示，请根据题意，判断地球和月球的密度之比为( )
月球半径
月球表面处的重力加速度
地球和月球的半径之比
地球表面和月球表面的重力加速度之比
A． B． C．4 D．6
6．某同学通过查找资料知道月球表面的重力加速度为g、月球的半径为R，已知引力常量为G，不考虑月球自转的影响，可推算出月球质量M，下列表达式正确的是（　　）
A． B． C． D．
7．若有一艘宇宙飞船绕某一行星做匀速圆周运动，它到行星表面的距离等于行星半径，测得其周期为T，已知引力常量为G，那么该行星的平均密度为（ ）
A． B． C． D．
8．人类对自己赖以生存的地球的研究，是一个永恒的主题．我国南极科学考察队存地球的南极用弹簧测力计称得某物体重为P，在回国途经赤道时用弹簧测力计称得同一物体重为0.9P．若已知地球自转周期为T，万有引力常量为G，假设地球是质量均匀分布的球体，则由以上物理量可以求得（ ）
A．物体的质量m B．球的半径R
C．地球的质量M D．地球的密度ρ
9．为研究太阳系内行星的运动，需要知道太阳的质量，已知地球半径为R，地球质量为m，太阳与地球中心间距为r，地球表面的重力加速度为g，地球绕太阳公转的周期为T．则太阳的质量为( )
A． B． C．. D．.
10．2001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，周围物质大量掉入黑洞，假定银河系中心仅此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心匀速运转，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．太阳的质量和运行速度
C．太阳质量和到MCG6－30－15的距离
D．太阳运行速度和到MCG6－30－15的距离
11．假设某星球的半径与地球半径相同，但它表面处的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，则该星球的质量是地球质量的（　　）
A． B．2倍 C．4倍 D．8倍
12．年月日上午点分我国“神舟”十二号载人飞船发射圆满成功，不久前我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是（ ）
A．核心舱的质量和绕地半径 B．核心舱的质量和绕地周期
C．核心舱的绕地角速度和绕地周期 D．核心舱的绕地线速度和绕地半径
13．把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周．由火星和地球绕太阳运行的周期之比可求得（ ）
A．火星和地球绕太阳运行的轨道半径之比 B．火星和地球的质量之比
C．火星和地球的密度之比 D．火星和地球所受太阳的万有引力之比
14．我国已经发射了一百七十多个航天器。其中发射的货运飞船“天舟一号”与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体，如图所示。假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，周期为T1。如果月球绕地球的运动也看成是匀速圆周运动，轨道半径为R1，周期为T2。已知地球表面处重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G，不考虑地球自转的影响，地球看成质量分布均匀的球体。则( )
A．月球的质量可表示为
B．组合体与月球运转的线速度比值为
C．地球的密度可表示为
D．组合体的向心加速度可表示为2g
15．近年来，人类发射了多枚火星探测器，火星进行科学探究，为将来人类登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础。假设火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，若测得该探测器运动的周期为，则可以算得火星的平均密度，式中是一个常量，该常量的表达式为（已知引力常量为）
A． B． C． D．
二、填空题（共4题）
16．在月球上以初速度v0自高h处水平抛出的小球，射程可达s，已知月球半径为R，如果在月球上发射一颗月球的卫星，则它在月球表面附近环绕月球运动的周期____．
17．科学家测得一行星A绕一恒星B运行一周所用的时间为1200年，A、B间距离为地球到太阳距离的100倍。设A相对于B的线速度为v1，地球相对于太阳的线速度为v2，则v1:v2=_________，该恒星质量与太阳质量之比为________。
18．已知地球半径为R，绕地球做匀速圆周运动的卫星的质量为m，速度为v，它到地心的距离为r，引力常量为G。则地球的质量M=______，地球密度的表达式为ρ=______。
19．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器：
A．弹簧测力计一个 B．精确秒表一只 C．天平一台（附砝码一套） D．物体一个
为测定该行星的密度，宇航员在绕行中进行了一次测量，依据测量数据可以求出密度.。
（1）绕行时测量所用的仪器为________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为________。
（2）密度表达式：________（万有引力常量为G）
三、综合题（共4题）
20．2021年5月15日，我国首个火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星。如图所示为天问一号在某阶段的运动示意图，天问一号在P点由椭圆轨道II变轨到近火圆形轨道I（可认为运行半径等于火星半径）。已知火星半径为R，引力常量为G，天问一号在椭圆轨道II上的远火点Q离火星表面高度为6R，火星表面重力加速度为g0，忽略火星自转的影响。求∶
（1）火星的平均密度；
（2）天问一号在椭圆轨道II由P点运动到Q点所用时间。
21．宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球以v0的初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升离抛出点的最大高度为h（h远小于星球半径），该星球为密度均匀的球体，引力常量为G，求：
(1)求该星球表面的重力加速度；
(2)若该星球的半径R，忽略星球的自转，求该星球的密度。
22．有一质量为m的卫星，以半径为R、周期为T，环绕行星做匀速圆周运动，求：
（1）行星的质量M 。
（2）卫星绕行星动转的向心加速度a。
23．（1）有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星球的质量将是地球质量的几倍？
（2）若有一飞行器P绕月球做匀速圆周运动，周期为T,月球相对飞行器的张角为θ,求月球的平均密度（万有引力常量为G）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．B
3．D
4．D
5．B
6．A
7．B
8．D
9．A
10．D
11．B
12．D
13．A
14．C
15．C
16．T=
17． 1:12 25:36
18．
19． B 周期T
20．(1)；(2)
21．(1)；（2）
22．（1）；（2）
23．（1）64（2）
答案第1页，共2页