2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册7.3万有引力理论的成就2+同步练习（word版无答案）

万有引力理论的成就 练习题
一．选择题
1.中国航天局秘书长田玉龙2015年3月6日证实，将在2015年年底发射高分四号卫星，这是中国首颗地球同步轨道高时间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的线速度大于卫星C的线速度
C.物体A随地球自转的加速度大于卫星C的加速度
D.物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期
2. 2011年11月3日，神舟八号与天宫一号在距地面343km的轨道上成功交会对接。跟随神舟八号升空的两个形体假人运行状态良好，按程序发出模拟人的生理信号，为航天员进驻中国空间站提供科学依据。如图所示，在圆轨道上运行的空间站里，一名宇航员A“站”在舱内朝向地球一侧的“地面”B上，则下列说法中正确的是
A．飞船运行的加速度大于地面的重力加速度
B．飞船运行的角速度大于同步卫星的角速度
C．宇航员A与“地面”B之间的弹力大小等于重力
D．宇航员A将一小球无初速度（相对空间舱）释放，该小球将落到“地面”B上
3.纳米材料的抗拉强度几乎比钢材还高出100倍，使人们设想的太空电梯成为可能．其工作原理是从同步卫星高度的太空站竖直放下由纳米材料做成的太空电梯，固定在赤道上，这样太空电梯随地球一起旋转，如图所示．关于太空电梯仓停在太空电梯中点P时，下列对于太空电梯仓说法正确的是（　　）
A. 处于平衡状态 B. 速度比同步卫星大
C. 向心加速度比同高度卫星的小 D. 处于完全失重状态
4.理想状态的“日地--拉格朗日点”是只在太阳和地球对人造卫星引力作用下（忽略其它星体引力），使人造卫星围绕太阳运行的周期与地球围绕太阳运行的周期相同的点．其中两个“日地--拉格朗日点”L1、L2在日地连线上，L1在地球轨道内侧，L2在地球轨道外侧，如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A. 人造卫星在L1处线速度大于地球的线速度
B. 人造卫星在L1处角速度大于地球的角速度
C. 人造卫星在上L1处加速度小于地球的加速度
D. 同一人造卫星在L1处所受万有引力大于在L2处所受万有引力
5．2012年10月25日，我国将第十六颗北斗卫星“北斗 G6”送入太空，并定点于地球静止轨道东经110.5°.由此，具有完全自主知识产权的北斗系统将首先具备为亚太地区提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务的能力，并具有短报文通信能力．其定位精度优于20 m，授时精度优于100 ns.关于这颗“北斗 G6”卫星，
A．这颗卫星轨道平面与东经110.5°的经线平面重合
B．通过地面控制可以将这颗卫星定点于杭州正上方
C．这颗卫星的线速度大小比离地350公里高的“天宫一号”空间站线速度要大
D．这颗卫星的周期一定等于地球自转周期
6.某同学设想驾驶一辆由火箭提供动力的陆地太空两用汽车，沿赤道行驶并且汽车相对于地球的速度可以任意增加，不计空气阻力．当汽车速度增加到某一值时，汽车将离开地球成为绕地球做圆周运动的“航天汽车”，下列相关说法正确的是（已知地球半径R=6400km，g取9.8m/s2）（　　）
A．汽车在地面上速度增加时对地面的压力增大
B．汽车速度达到7.9km/s时将离开地球
C．此“航天汽车”环绕地球做匀速圆周运动的最小周期为24h
D．此“航天汽车”内可用弹簧测力计测重力的大小
7.我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4m高处做一次悬停（可认为是相对于月球静止）；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器的质量约为1.3×103kg，地球质量约为月球的81倍，地球半径为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2。则次探测器
A．在着陆前瞬间，速度大小约为8.9m/s
B．悬停时受到的反冲作用力约为2×103N
C．从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒
D．在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度
8.一颗人造地球卫星以速度v发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度变
为2v，则该卫星可能（　　）
①绕地球做匀速圆周运动，周期变大②绕地球运动，轨道变为椭圆③不绕地球运动，
成为绕太阳运动的人造卫星；④挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙．
A．①② B．②③ C．③④ D．①②③
9.2013年12月6日17时47分，在北京飞控中心工作人员的精密控制下，嫦娥三号开始实施近月制动，进入100公里环月轨道Ⅰ，2013年12月10日晚21：20分左右，嫦娥三号探测器将再次变轨，从100公里的环月圆轨道Ⅰ，降低到近月点（B点）15公里、远月点（A点）100公里的椭圆轨道Ⅱ，为下一步月面软着陆做准备．关于嫦娥三号卫星下列说法不正确的是（　　）
A.卫星在轨道Ⅱ上A点的加速度小于在B点的加速度
B.卫星A点到B点处于失重状态，从B点到A点处于超重状态
C.卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ火箭对它做了负功
D.卫星在轨道Ⅱ经过A点时的机械能等于在轨道Ⅱ经过B点时机械能
10.我国于2013年12月发射了“嫦娥三号”卫星，该卫星在距月球表面H处的环月轨道I上做匀速圆周运动，其运行的周期为T ；随后嫦娥三号在该轨道上A点采取措施，降至近月点高度为h的椭圆轨道II上，如图所示．若以R表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响．则下述判断正确的是
A.月球的质量为
B.月球的第一宇宙速度为
C.“嫦娥三号”在环月轨道I上需加速才能降至椭圆轨道II
D.“嫦娥三号”在图中椭圆轨道II上的周期为T
11．从地面上A点发射一枚远程弹道导弹，在引力作用下，沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B，C为轨道的远地点，距地面高度为h.已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G.设距地面高度为h的圆轨道上卫星运动周期为T0.下列结论错误的是　
A.导弹在C点的速度大于
B.导弹在C点的加速度等于
C.地球球心在导弹椭圆轨道的一个焦点上
D.导弹从A点运动到B点的时间一定小于T0
12.据美国媒体报道，美国和俄罗斯的两颗通信卫星于2009年2月11日在西伯利亚上空相撞，这是人类有史以来的首次卫星在轨碰撞事件．碰撞发生的地点位于西伯利亚上空490英里（约790公里），比国际空间站的轨道高270英里（约434公里）．若两颗卫星的运行轨道均可视为圆轨道，下列说法正确的是（　　）
A．碰撞后的碎片若受到大气层阻力作用，轨道半径将变小，则可能与国际空间站相撞
B．在碰撞轨道上运行的卫星，其周期比国际空间站的周期小
C．美国卫星的运行周期大于俄罗斯卫星的运行周期
D．在同步轨道上，若后面的卫星一旦加速，将有可能与前面的卫星相撞
13. 2012年6月18日，“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在离地面343 km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接．对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气．下列说法正确的是(　　)
A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．如不加干预，在运行一段时间后，“天宫一号”的动能可能会增加
C．如不加干预，“天宫一号”的轨道高度将缓慢降低
D．航天员在“天宫一号”中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用
14.关于航天飞机与空间站对接问题，下列说法正确的是（　　）
A．先让航天飞机进入较低的轨道，然后再对其进行加速，即可实现对接
B．先让航天飞机进入较高的轨道，然后再对其进行加速，即可实现对接
C．若要从空间站的后方对接，应先让航天飞机与空间站在同一轨道上，然后让航天飞机加速，即可实现对接
D．若要从空间站的前方对接，应先让航天飞机与空间站在同一轨道上，然后让航天飞机减速，即可实现对接
15.美国“新地平线”号探测器，已于美国东部时间2006年1月17日13时（北京时间18日1时）借助“宇宙神-5”火箭，从佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空，开始长达9年的飞向冥王星的太空之旅．拥有3级发动机的“宇宙神-5”重型火箭将以每小时5.76万公里的惊人速度把“新地平线”号送离地球，这个冥王星探测器因此将成为人类有史以来发射的速度最高的飞行器．这一速度（　　）
A．大于第一宇宙速度 B．大于第二宇宙速度
C．大于第三宇宙速度 D．小于并接近于第三宇宙速度
16.我国于2017年11月发射“嫦娥五号”探月卫星，计划执行月面取样返回任务。“嫦娥五号”从月球返回地球的过程可以简单分成四步，如图所示第一步将“嫦娥五号”发射至月球表面附近的环月圆轨道I，第二步在环月轨道的A处进行变轨进入月地转移轨道Ⅱ，第三步当接近地球表面附近时，又一次变轨，从B点进入绕地圆轨道III，第四步再次变轨道后降落至地面，下列说法正确的是
A.将“嫦娥五号”发射至轨道I时所需的发射速度为7.9km/s
B.“嫦娥五号”从环月轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ时需要加速
C.“嫦娥五号”从A沿月地转移轨Ⅱ到达B点的过程中其动能一直增加
D.“嫦娥五号”在第四步变轨时需要加速
17.人造卫星在受到地球外层空间大气阻力的作用后，卫星绕地球运行的半径、角速度、
速率将（　　）
A．半径变小，角速度变大，速率变大 B．半径变大，角速度变大，速率变大
C．半径变大，角速度变小，速率不变 D．半径变小，角速度变大，速率不变
18.在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球，已知地球、火星两星球的质量比约为10：1，半径比约为2：1，下列说法正确的有（ ）
A.探测器的质量越大，脱离星球所需的发射速度越大
B.探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大
C.探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等
D.探测器脱离星球的过程中势能逐渐变大，加速度逐渐变大
19.“奋进”号宇航员斯蒂法尼斯海恩·派帕在一次太空行走时丢失了一个工具包，关于工具包丢失的原因可能是(　　)
A．宇航员松开了拿工具包的手，在万有引力作用下工具包“掉”了下去
B．宇航员不小心碰了一下“浮”在空中的工具包，使其速度发生了变化
C．工具包太重，因此宇航员一松手，工具包就“掉”了下去
D．由于惯性，工具包做直线运动而离开了圆轨道
20.如图所示，双星系统由质量不相等的两颗恒星组成，质量分别是M、m(M＞m)， 他们围绕共同的圆心O做匀速圆周运动。从地球A看过去，双星运动的平面与AO垂直，AO距离恒为L。观测发现质量较大的恒星M做圆周运动的周期为T，运动范围的最大张角为△θ(单位是弧度)。已知引力常量为G，△θ很小，可认为sin△θ= tan△θ= △θ，忽略其他星体对双星系统的作用力。则
A. 恒星m的角速度大小为
B. 恒星m的轨道半径大小为
C. 恒星m的线速度大小为
D. 两颗恒星的质量m和M满足关系式 =
21.中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”计划从2016年到2035年分四阶段进行，将向太空发射三颗卫星探测引力波。在目前讨论的初步概念中，天琴将采用三颗全同的卫星（SC1、SC2、SC3）构成一个等边三角形阵列，地球恰处于三角形中心，卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行探测，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为“天琴计划”。则下列有关三颗卫星的运动描述不正确的是
A．三颗卫星一定是地球同步卫星
B．三颗卫星具有相同大小的加速度
C．三颗卫星的线速度大于第一宇宙速度
D．若知道万有引力常量G及三颗卫星绕地球运动的周期T，则可估算出地球的密度
计算题
22.每年的某段时间内太阳光会直射地球赤道，如图所示，一颗卫星在赤道正上方绕地球做匀速圆周运动，运动方向与地球自转方向相同，每绕地球一周，黑夜与白天的时间比为1:5。设地表重力加速度为g，地球半径为R，地球自转角速度为ω，忽略大气及太阳照射偏移的影响，求赤道上某定点能够直接持续观测到此卫星的最长时间
23.已知地球的自转周期和半径分别为T和R，地球同步卫星A的圆轨道半径为h。卫星B沿半径为r（r＜h）的圆轨道在地球赤道的正上方运行，其运行方向与地球自转方向相同。求：
（1）卫星B做圆周运动的周期；
（2）卫星A和B连续地不能直接通讯的最长时间间隔（信号传输时间可忽略）。