2022春物理人教版(2019)必修第二册第7章:万有引力与宇宙航行练习题含答案
第7章:万有引力与宇宙航行
一、选择题
1、如图所示,某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球运转半径的,设月球绕地球运动的周期为27天,则此卫星的运转周期大约是( )
A.天 B.天 C.1天 D.9天
2、如图所示,“神舟10号” 绕地球沿椭圆形轨道运动,它在A、B、C三点运动速率( )
A.一样大 B.经过A点时最大
C.经过B点时最大 D.经过C点时小于经过B点时
3、某实心均匀球半径为R,质量为M,在球壳外离球面h远处有一质量为m的质点,则它们之间万有引力的大小为( )
A.G B.G C.G D.G
4、地球和木星绕太阳运行的轨道可以看作是圆形的,它们各自的卫星轨道也可看作是圆形的。已知木星的公转轨道半径约为地球公转轨道半径的5倍,木星半径约为地球半径的11倍,木星质量大于地球质量。如图所示是地球和木星的不同卫星做圆周运动的半径r的立方与周期T的平方的关系图象,已知万有引力常量为G,地球的半径为R。下列说法正确的是( )
A.木星与地球的质量之比为
B.木星与地球的线速度之比为1∶5
C.地球密度为
D.木星密度为
5、2022年左右我国将建成载人空间站,轨道高度距地面约,在轨运营10年以上,它将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地。设该空间站绕地球做匀速圆周运动,其运动周期为,轨道半径为,万有引力常量为,地球半径为,地球表面重力加速度为。下列说法不正确的是( )
A.地球的质量为
B.空间站的线速度大小为
C.空间站的向心加速度为
D.空间站的运行周期小于地球自转周期
6、(双选)关于牛顿力学、相对论和量子力学,下列说法中正确的是( )
A.相对论和牛顿力学是相互对立、互不相容的两种理论
B.在物体高速运动时,物体的运动规律适用相对论理论,在低速运动时,物体的运动适用牛顿运动定律
C.牛顿力学适用于宏观物体的运动,量子力学适用于微观粒子的运动
D.不论是宏观物体,还是微观粒子,牛顿力学和量子力学都是适用的
7、中国航天局在2015年年底发射了“高分四号”卫星,这是中国首颗地球同步轨道高分辨率对地观测卫星。如图所示,A是静止在赤道上随地球自转的物体,B、C是同在赤道平面内的两颗人造卫星,B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是“高分四号”卫星。则下列关系正确的是( )
A.物体A随地球自转的角速度大于卫星B的角速度
B.卫星B的线速度小于卫星C的线速度
C.物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度
D.物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期
8、质量为m的小球用长度为L的轻绳系住,在竖直平面内做圆周运动,运动过程中小球受空气阻力作用.已知小球经过最低点时轻绳受的拉力为7mg,经过半周小球恰好能通过最高点,则此过程中小球克服空气阻力做的功为( )
A. B. C. D.mgL
9、(双选)下列说法正确的是( )
A.太阳系中的行星有一个共同的轨道焦点
B.太阳系中的行星的轨道有的是圆形,并不都是椭圆
C.行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向
D.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
10、已知地球半径为R,将物体从地面发射至离地面高度为h处时,物体所受万有引力减小到原来的一半,则h为( )
A.R B.2R C.R D.(-1)R
11、霍金曾认为,未来1000年内,人类可能移居火星。火星和地球绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的。若火星绕太阳运行的轨道半径是地球绕太阳运行轨道半径的k倍,则火星与地球绕太阳运行的( )
A.角速度之比是 B.角速度之比是
C.周期之比是 D.周期之比是
12、利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯,目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍,假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为( )
A.1h B.4h C.8h D.16h
13、(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况( )
A.研究原子中电子的运动
B.研究“嫦娥四号”的高速发射
C.研究地球绕太阳的运动
D.研究飞机从深圳飞往北京的航线
二、填空含实验题。
14、两行星A和B是两个均匀球体,行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为;行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为。设两卫星均为各自中心星体的近地卫星,而且,行星A和行星B的半径之比为,两行星的质量之比MA:MB =_____ ,则行星A和行星B的密度之比=_____ ,行星表面的重力加速度之比=_____ 。
15、牛顿运动定律的适用范围是___ 、___________的物体。
三、计算类综合题。
16、地球表面重力加速度为g,忽略地球自转的影响,在距地面高度为h的空中重力加速度是地面上重力加速度的几倍?已知地球半径为R。
17、(计算题)如图是卡文迪许扭矩实验装置,此实验被评为两千多年来十大最美物理实验之一。卡文迪许运用最简单的仪器和设备精确测量了万有引力常数G,这对天体力学、天文观测学,以及地球物理学具有重要的实际意义。人们还可以在卡文迪许实验的基础上可以“称量”天体的质量。
(1)已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G,若忽略地球自转的影响,求地球的质量;
(2)若忽略其它星球的影响,可以将月球和地球看成“双星系统”。已知月球的公转周期为T,月球、地球球心间的距离为L。结合(1)中的信息,求月球的质量。
18、如图所示,已知“神舟十一号”从捕获“天宫二号”到实现对接用时为t,这段时间内组合体绕地球转过的角度为θ(此过程轨道不变,速度大小不变)。地球半径为R,地球表面重力加速度为g,引力常量为G,不考虑地球自转,求组合体运动的周期T及所在圆轨道离地高度H。
2022春物理人教版(2019)必修第二册第7章:万有引力与宇宙航行练习题含答案
第7章:万有引力与宇宙航行
一、选择题
1、如图所示,某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球运转半径的,设月球绕地球运动的周期为27天,则此卫星的运转周期大约是( )
A.天 B.天 C.1天 D.9天
【答案】 C
2、如图所示,“神舟10号” 绕地球沿椭圆形轨道运动,它在A、B、C三点运动速率( )
A.一样大 B.经过A点时最大
C.经过B点时最大 D.经过C点时小于经过B点时
【答案】B
3、某实心均匀球半径为R,质量为M,在球壳外离球面h远处有一质量为m的质点,则它们之间万有引力的大小为( )
A.G B.G C.G D.G
【答案】B
4、地球和木星绕太阳运行的轨道可以看作是圆形的,它们各自的卫星轨道也可看作是圆形的。已知木星的公转轨道半径约为地球公转轨道半径的5倍,木星半径约为地球半径的11倍,木星质量大于地球质量。如图所示是地球和木星的不同卫星做圆周运动的半径r的立方与周期T的平方的关系图象,已知万有引力常量为G,地球的半径为R。下列说法正确的是( )
A.木星与地球的质量之比为
B.木星与地球的线速度之比为1∶5
C.地球密度为
D.木星密度为
【答案】D
5、2022年左右我国将建成载人空间站,轨道高度距地面约,在轨运营10年以上,它将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地。设该空间站绕地球做匀速圆周运动,其运动周期为,轨道半径为,万有引力常量为,地球半径为,地球表面重力加速度为。下列说法不正确的是( )
A.地球的质量为
B.空间站的线速度大小为
C.空间站的向心加速度为
D.空间站的运行周期小于地球自转周期
【答案】B
6、(双选)关于牛顿力学、相对论和量子力学,下列说法中正确的是( )
A.相对论和牛顿力学是相互对立、互不相容的两种理论
B.在物体高速运动时,物体的运动规律适用相对论理论,在低速运动时,物体的运动适用牛顿运动定律
C.牛顿力学适用于宏观物体的运动,量子力学适用于微观粒子的运动
D.不论是宏观物体,还是微观粒子,牛顿力学和量子力学都是适用的
【答案】 BC
7、中国航天局在2015年年底发射了“高分四号”卫星,这是中国首颗地球同步轨道高分辨率对地观测卫星。如图所示,A是静止在赤道上随地球自转的物体,B、C是同在赤道平面内的两颗人造卫星,B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是“高分四号”卫星。则下列关系正确的是( )
A.物体A随地球自转的角速度大于卫星B的角速度
B.卫星B的线速度小于卫星C的线速度
C.物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度
D.物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期
【答案】C
8、质量为m的小球用长度为L的轻绳系住,在竖直平面内做圆周运动,运动过程中小球受空气阻力作用.已知小球经过最低点时轻绳受的拉力为7mg,经过半周小球恰好能通过最高点,则此过程中小球克服空气阻力做的功为( )
A. B. C. D.mgL
【答案】C
9、(双选)下列说法正确的是( )
A.太阳系中的行星有一个共同的轨道焦点
B.太阳系中的行星的轨道有的是圆形,并不都是椭圆
C.行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向
D.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
【答案】 AC
10、已知地球半径为R,将物体从地面发射至离地面高度为h处时,物体所受万有引力减小到原来的一半,则h为( )
A.R B.2R C.R D.(-1)R
【答案】D
11、霍金曾认为,未来1000年内,人类可能移居火星。火星和地球绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的。若火星绕太阳运行的轨道半径是地球绕太阳运行轨道半径的k倍,则火星与地球绕太阳运行的( )
A.角速度之比是 B.角速度之比是
C.周期之比是 D.周期之比是
【答案】B
12、利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯,目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍,假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为( )
A.1h B.4h C.8h D.16h
【答案】B
13、(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况( )
A.研究原子中电子的运动
B.研究“嫦娥四号”的高速发射
C.研究地球绕太阳的运动
D.研究飞机从深圳飞往北京的航线
【答案】 BCD
二、填空含实验题。
14、两行星A和B是两个均匀球体,行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为;行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为。设两卫星均为各自中心星体的近地卫星,而且,行星A和行星B的半径之比为,两行星的质量之比MA:MB =_____ ,则行星A和行星B的密度之比=_____ ,行星表面的重力加速度之比=_____ 。
【答案】2∶1 16∶1 8∶1
15、牛顿运动定律的适用范围是___、___________的物体。
【答案】宏观 低速
三、计算类综合题。
16、地球表面重力加速度为g,忽略地球自转的影响,在距地面高度为h的空中重力加速度是地面上重力加速度的几倍?已知地球半径为R。
【答案】
【解析】不计地球自转的影响,物体受到的重力等于物体受到的万有引力。设地球质量为M,物体质量为m,则
在地面:mg=G
在h高处:mg′=G
解得:=。
17、(计算题)如图是卡文迪许扭矩实验装置,此实验被评为两千多年来十大最美物理实验之一。卡文迪许运用最简单的仪器和设备精确测量了万有引力常数G,这对天体力学、天文观测学,以及地球物理学具有重要的实际意义。人们还可以在卡文迪许实验的基础上可以“称量”天体的质量。
(1)已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G,若忽略地球自转的影响,求地球的质量;
(2)若忽略其它星球的影响,可以将月球和地球看成“双星系统”。已知月球的公转周期为T,月球、地球球心间的距离为L。结合(1)中的信息,求月球的质量。
【答案】(1); (2)
18、如图所示,已知“神舟十一号”从捕获“天宫二号”到实现对接用时为t,这段时间内组合体绕地球转过的角度为θ(此过程轨道不变,速度大小不变)。地球半径为R,地球表面重力加速度为g,引力常量为G,不考虑地球自转,求组合体运动的周期T及所在圆轨道离地高度H。
【答案】 -R
【解析】设地球质量为M,组合体角速度为ω,依题意,地球表面处万有引力等于重力,有:G=mg①
ω=② θ=ωt③ G=mω2(R+H)④
联立解得:T= H=-R。