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1、优秀学习资料欢迎下载天体运动练习题一、选择题1. 天文学家新发现了太阳系外的一颗行星。这颗行星的体积是地球的4.7 倍，是地球的 25 倍。已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4 小时，引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2, 由此估算该行星的平均密度为（）A.1.8 103kg/m3 B. 5.6103kg/m3 C. 1.1 104kg/m3 D.2.9104kg/m32. 牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中，牛顿（）A接受了胡克等科学家关于“ 吸引力与两中心距离的平方成反比” 的猜想B 根据地球上一切物体都以相
2、同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即 Fm 的结论C根据 F m 和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出Fm1m2 D根据大量实验数据得出了比例系数G 的大小3. 发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道。发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图这样选址的优点是，在赤道附近（）A地球的引力较大B地球自转线速度较大C重力加速度较大D地球自转角速度较大4. 英国 新科学家（New Scientist） 杂志评选出了 20XX 年度世界 8 项科学之最，在 XTEJ1650-500双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径R约 45km，质量M和半径R的关
3、系满足22McRG（ 其中c为光 速 ，G为 引 力 常量 ） ， 则 该黑 洞表 面重 力 加速 度的 数量 级 为（）A8210 m/sB10210 m/sC12210m/sD14210 m/s5. 关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是（）A第一宇宙速度又叫环绕速度B第一宇宙速度又叫脱离速度C第一宇宙速度跟地球的质量无关D第一宇宙速度跟地球的半径无关6. 据报道， “嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200Km 和100Km，运动速率分别为v1和 v2，那么 v1和 v2的比值为（月球半径取1700Km）（）A. 1918B.1918C,1819D. 181
4、9名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载7. 据报道， 20XX年 4 月 29 日，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其它行星逆向运行的小行星，代号为2009HC82 。该小行星绕太阳一周的时间为3.39 年，直径 23千米，其轨道平面与地球轨道平面呈155的倾斜。假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动，则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为（） A.13
5、3.39B.123.39C.323.39D.233.3.98. 20XX 年 2 月 11 日，俄罗斯的“宇宙 -2251”卫星和美国的“铱 -33”卫星在西伯利亚上空约805km 处发生碰撞。 这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件。碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境。假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是（）A. 甲的运行周期一定比乙的长B. 甲距地面的高度一定比乙的高C. 甲的向心力一定比乙的小D. 甲的加速度一定比乙的大9. 20XX 年 9 月 25 日至 28 日我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱
6、。飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点343 千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343 千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为 90 分钟。下列判断正确的是（）A飞船变轨前后的机械能相等B飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度D飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度10. “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
7、D. r 将略为增大， v 将略为减小11. 在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的7107 .2倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的 400 倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是（）A太阳引力远大于月球引力B太阳引力与月球引力相差不大C月球对不同区域海水的吸引力大小相等D月球对不同区域海水的吸引力大小有差异12. 关于万有引力及其应用，下列表述正确的是（）P地球Q 轨道 1 轨道 2 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳
8、精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载A人造地球卫星运行时不受地球引力作用B两物体间的万有引力跟它们质量的乘积成反比C两物体间的万有引力跟它们的距离成反比D人造卫星在地面附近绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，称为第一宇宙速度 13. 已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390,月球绕地球旋转的周期约为27 天, 利用上述数据以及日常的天文知识, 可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为( ) A.0.2 B.2 C.20 D.200 14. 据媒体报道 ,“
9、嫦娥一号” 卫星环月工作轨道为圆轨道, 轨道高度 200 km,运行周期 127分钟.若还知道引力常量和月球平均半径, 仅利用以上条件不能求出的是（）A.月球表面的重力加速度B.C. D.15. 1990 年 4 月 25 日, 科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600 km 的高空 , 使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展. 假设哈勃天文望远镜沿圆轨道绕地球运行. 已知地球半径为 6.4 106 m,利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6 107 m这一事实可得到哈勃天文望远镜绕地球运行的周期 . 以下数据中最接近其运行周期的是 ( ) A. 0.6小时B.1.6C.4.0D
10、.24 小时16. 据报道 , 我国数据中继卫星 “天链一号 01星”于 20XX年 4 月 25 日在西昌卫星发射中心发射升空, 经过 4 次变轨控制后 , 于 5 月 1 日成功定点在东经77赤道上空的同步轨道 . 关于成功定点后的“天链一号01 星”, 下列说法正确的是 ( )A.运行速度大于 7.9 km/s B.离地面高度一定 , 相对地面静止C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等17. 人造卫星绕地球做匀速圆周运动, 卫星所受万有引力F与轨道半径 r 的关系是 ( ) A.F 与 r 成正比 B.F 与 r 成反比 C.
11、F与 r2成正比 D.F与 r218. 由于地球的自转 , 使得静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动. 对于这些做匀速圆周运动的物体 , 以下说法正确的是 ( ) A.B.速度等于第一宇宙速度C.D.周期与地球自转的周期相等19. 火星的质量和半径分别约为地球的101和21, 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 ( )名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载A.
12、0.2 g B.0.4 g C.2.5 g D.5 g 20. 如图是“嫦娥一号” 奔月示意图 , 卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨, 进入地月转移轨道, 最终被月球引力捕获 , 成为绕月卫星 , 并开展对月球的探测 . 下列说法正确的是 ( ) A.发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B.在绕月圆轨道上 , 卫星周期与卫星质量有关C.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D.在绕月圆轨道上 , 卫星受地球的引力大于受月球的引力21. 假设太阳系中天体的密度不变, 天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半, 地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动 , 则下列物理量变化正确的是 (
13、) A.地球的向心力变为缩小前的一半 B. 地球的向心力变为缩小前的161C.地球绕太阳公转周期与缩小前的相同 D.22. 现有两颗绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星A和 B,它们的轨道半径分别为rA和 rB. 如果 rArB, 则 （）A.卫星 A的运动周期比卫星BB.卫星 A的线速度比卫星 BC.卫星 A的角速度比卫星 B D.卫星 A的加速度比卫星 B的加速度大23. 据报道 , 最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星, 其质量约为地球质量的6.4 倍, 一个在地球表面重量为600 N 的人在这个行星表面的重量将变为960 N. 由此可推知 , 该行星的半径与地球半径之比约为 ( ) A.
14、0.5 B.2 C.3.2 D.4 24. 土卫十和土卫十一是土星的两颗卫星, 都沿近似为圆周的轨道绕土星运动, 其参数如下表 : 卫星半径 (m) 卫星质量 (kg) 轨道半径 (m) 土卫十8.901042.0110181.51 108土卫十一5.701045.6010171.51 108两颗卫星相比较 , 土卫十( ) A. 受土星的万有引力较大B.绕土星做圆周运动的周期较大C.绕土星做圆周运动的向心加速度较大D.25. 天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动, 并测出了行星的轨道半径和运行周期. 由此可推算出 ( ) A.行星的质量B.行星的半径C.恒星的质量D.恒星的半径
15、26. 20XX年 4 月 24 日, 欧洲科学家宣布在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliese 581c.这颗围绕红矮星Gliese 581运行的星球有类似地球的温度, 表面可能有液态水存名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载在, 距离地球约为 20 光年, 直径约为地球的1.5 倍, 质量约为地球的5 倍, 绕红矮星 Gliese 581运行的周期约为13
16、天. 假设有一艘宇宙飞船飞临该星球表面附近轨道, 下列说法正确的是( ) A.飞船在 Gliese 581c表面附近运行的周期约为13B.飞船在 Gliese 581c表面附近运行时的速度大于7.9 km/s C.人在 Gliese 581cD.Gliese 581c27. 我国探月的“嫦娥工程”已经启动, 在不久的将来, 我国宇航员将登上月球 .假如宇航员在月球上测得摆长为 l 的单摆做小振幅振动的周期为 T,将月球视为密度均匀、 半径为 r 的球体, 则月球的密度为 ( ) A.23GrTlB.23GrTlC.2316GrTlD.2163GrTl28. 我国绕月探测工程的预先研究和工程实施
17、已取得重要进展. 设地球、月球的质量分别为m1、m2, 半径分别为 R1、R2, 人造地球卫星的第一宇宙速度为v, 对应的环绕周期为T,则环绕月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为 ( ) A.TRmRmRmRm3123212112,v B.TRmRmRmRm3213121221,vC.TRmRmRmRm3213122112,vD.TRmRmRmRm3123211221,v29. 太阳系八大行星公转轨道可近似看作圆轨道, “行星公转周期的平方”与“行星与太阳的平均距离的三次方” 成正比 . 地球与太阳之间平均距离约为1.5 亿千米 , 结合下表可知 , 火星与太阳之间的平均距离约为
18、( ) A.1.2 亿千米 B.2.3亿千米 C.4.6亿千米D.6.9 亿千米30. 不久前欧洲天文学家在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的行星, 命名为 “格利斯 581c” .该行星的质量是地球的 5倍, 直径是地球的 1.5 倍. 设想在该行星表面附近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为1kE, 在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的相同质量的人造卫星的动能为2kE, 则2k1kEE为( ) A.0.13 B.0.3 C.3.33 D.7.5 水星金星地球火星木星土星公转周期 ( 年) 0.241 0.615 1.0 1.88 11.86 29.5 名师归纳总结 精品学习资料 - -
19、- - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载参考答案1. D 解析：本题考查天体运动的知识. 首先根据近地卫星饶地球运动的向心力由万有引力提供2224TRmRMmG, 可求出地球的质量. 然后根据343RM, 可得该行星的密度约为2.9 104kg/m3。2. AB 解析：题干要求“在创建万有引力定律的过程中”，牛顿知识接受了平方反比猜想，和物体受地球的引力与其质量成正比，即 Fm 的结论，而提出万有引力定律后， 后来利
20、用卡文迪许扭称测量出万有引力常量G 的大小，只与 C 项也是在建立万有引力定律后才进行的探索。3. B.解析：由于发射卫星需要将卫星以一定的速度送入运动轨道，在靠进赤道处的地面上的物体的线速度最大，发射时较节能。4.C 解析：处理本题要从所给的材料中，提炼出有用信息，构建好物理模型，选择合适的物理方法求解。黑洞实际为一天体，天体表面的物体受到的重力近似等于物体与该天体之间的万有引力，对黑洞表面的某一质量为m 物体有：mgRMmG2，又有22McRG，联立解得Rcg22，带入数据得重力加速度的数量级为12210 m/s。5.A 解析：第一宇宙速度又叫环绕速度A 对，B 错；根据定义有RVmRmM
21、G22可知与地球的质量和半径有关， CD 错。6. C7. A解析 ： 小行星和地球绕太阳作圆周运动， 都是由万有引力提供向心力， 有2GMmR22()mRT，可知小行星和地球绕太阳运行轨道半径之比为R1:R232122TT， 又根据 VGMR， 联立解得 V1:V2312TT，已知12TT13.39，则 V1:V2313.39。8.D 解析：由rGMv可知，甲的速率大， 甲碎片的轨道半径小， 故 B错；由公式GMR2T3可知甲的周期小故A错；由于未知两碎片的质量，无法判断向心力的大小，故C错；碎片的加速度是指引力加速度由maRmGM2得aRGM2，可知甲的加速度比乙大，故D对。9. C 解析
22、 ：飞船点火变轨，前后的机械能不守恒，所以A 不正确。飞船在圆轨道上时万有引力来提供向心力，航天员出舱前后都处于失重状态，B 正确。飞船在此圆轨道上运动的周期90分名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载钟小于同步卫星运动的周期24 小时，根据2T可知，飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度，C 正确。飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时只有万有引力来提供加速度，变轨后沿
23、圆轨道运动也是只有万有引力来提供加速度，所以相等，D 不正确。10. BC 解析 ：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，引力变大，探测器做近心运动，曲率半径略为减小，同时由于引力做正功，动能略为增加，所以速率略为增大。11.AD 解析：22RRMMFF太阳月月太阳月太阳，代入数据可知，太阳的引力远大于月球的引力；由于月心到不同区域海水的距离不同，所以引力大小有差异。选 AD 12.D 13. B 解析：估算太阳对月球的万有引力时, 地、月间距忽略不计 , 认为月球处于地球公转的轨道上. 设太阳、地球、月球的质量分别为M 、m地、m月, 日、地间距为 r1, 地、月间距为 r2,
24、 地球、月球做匀速圆周运动的周期分别为T1、T2, 根据万有引力定律、牛顿第二定律得: 对于月球 :F地月=m月222222,Tr其中 对于地球 :11211212,TrmrGMm其中地地 由式得2121214TrrGM14. B 解析： 设月球质量为M,平均半径为 R,月球表面的重力加速度为g, 卫星的质量为 m,周期为 T, 离月球表面的高度为h, 月球对卫星的吸引力完全提供向心力, 由万有引力定律知222)(4)(ThRmhRMmGmgRMmG2由可得2232)(4RThRg, 故选项 A 不正确; 因卫星的质量未知,故不能求出月球对卫星的吸引力 ,故选项 B 正确; 卫星绕月运行的速度
25、ThR)(2v, 故选项 C错误; 卫星绕月运行的加速度hRa2v, 故选项 D错误. 所以 F日月=2121214TrmrGMm月月 由、两式得 :F日月: F地月=1.2)36527(3902212221TrTr15. B解析： 由万有引力公式222224,4TrTmrGMm3rGM得. 所以同同哈哈哈同3哈同得TrTTr3223,3rTr,代入相关数据 , 可估算出 T哈与 1.6 小时较接近 . 16. BC解析： 由题中描述知“天链一号 01 星” 是地球同步卫星 , 所以它运行速度小于7.9 km/s,离地高度一定 , 相对地面静止 . 由于运行半径比月球绕地球运行半径小, 由=3
26、rGM得绕行的角名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载速度比月球绕地球运行的角速度大. 由于受力情况不同 , 所以向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小不相等 . 17. D：由 F221rmmG得 F与 r2成反比 . 18. D 解析：随地球自转的物体的周期与地球自转周期相同, 向心力垂直地轴 , 指向地轴的相应点, 速度远小于第一宇宙速度 , 加速度远小于重力加速度
27、. 19. B 解析： 在星球表面万有引力近似等于所受的重力. 由.4.0,2222ggRMRMggRGMgmgRGMm火火地地火火得所以得20. C 解析： “嫦娥一号” 要想脱离地球的束缚而成为月球的卫星, 其发射速度必须达到第二宇宙速度, 若发射速度达到第三宇宙速度, “嫦娥一号”将脱离太阳系的束缚, 故选项 A 错误; 在绕月球运动时 , 月球对卫星的万有引力完全提供向心力, 则,2,43222GMrTTrmrMmG即卫星周期与卫星的质量无关 , 故选项 B 错误; 卫星所受月球的引力2rMmGF, 故选项 C 正确; 在绕月圆轨道上, 卫星受地球的引力小于受月球的引力, 故选项 D错
28、误. 21. BC 解析：设地球的直径、 太阳的直径、太阳与地球间的距离分别由d1、d2、r 变为22221r、d、d,地球的向心力由万有引力提供, 则232312rddrMmGF232312)2()2()2(rddrmMGF联立两式得 :F=F161由万有引力提供向心力 , 则 F=m224Tr F =m 224Tr代入数据联立得 :T=T 22. A解析： 由万有引力提供向心力GmarmmTrmrMm222224rv知, ,432BABATTrrGMrT所以由于A对;v=BArGMvv则,B 错; =3rGM, 则AB,C 错; 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - -
29、- - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载a=2rGM, 则 aAaB,D 错. 23. B 解析： 若地球质量为 M0, 则“宜居”行星质量为M=6.4M0, 由2rMmGmg得: 960600220000MrrMgmgm,所以29604. 66009606000000MMMMrr24. AD 解析 : 由maTrmrmrMmGF22224v得：万有引力2rMmGF, 向心加速度 a=2rGM,周 T=GMr324, 动能 Ek=rGMm2
30、, 其中 M为土星的质量 , 代入数值比较可知 ,A、D选项正确 . 25. C解析: 由万有引力提供向心力知,2322224,4GTrMTrmrMmG所以 , 故 C选项正确 . 26. BC解析 ; 行星 Gliese 581c围绕红矮星运行的周期为13 天, 由22224TrmmrMmGrv得：GMrT324, 其中 M为红矮星的质量 ,r 为行星距红矮星的距离 , 而宇宙飞船绕行星Gliese 581c运行的周期 T=432GMr,M为行星 Gliese 581 c的质量 ,r 为飞船与 Gliese 581 c的距离 ,故 A 不正确 . 由速度 v =rGM, 地球的00rM小于
31、Gliese 581 c的rM, 所以 B 正确 . 由重力F=2rMmG,Gliese 581 c 的2rM, 大于地球的200rM, 所以 C正确; 由 M=334r知,Gliese 581c 的平均密度比地球的平均密度大. 27. B 解析 : 由T=2gl得：mgrGMmTlg222,4由得 :GM=gr2, 而 M=334r, 联 立得 ：23GrTl. 28. A解析: 人造地球卫星绕地球运转时, 万有引力提供向心力 , 即,112211RRmRmmG1Gmvv同理,探测器绕月球运转时 ,v =22RGm, 联立得： v=v2112RmRm, 由 T=vR2得：T=312321Rm
32、RmT. 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载29. B解析: 由题意可知 , 行星绕太阳运转时 , 满足32rT=常数, 设地球的公转周期和公转半径分别为T1、r1, 火星绕太阳的公转周期和轨道半径分别为T2、r2, 则32223121rTrT, 代入数值得 ,r2=2.3 亿千米 . 30. C 解析: 由万有引力提供向心力知,RmRMmG22v则动能RGMmmE2212kv, 若地球质量为M,半径为 R,则“格利斯 581 c ”行星的质量 M1=5M,半径 R1=1.5R, 代入数值得 :33.35.152k1kEE名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -