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1、?三、考点探究：?1、星球表面的重力加速度：2、天体质量、密度的求解计算问题：3、天体瓦解问题：4、线速度、角速度、周期、向心加速度（重力加速度）随半径（或高度）变化的关系型问题：5、卫星发射、运行过程中的超重、失重问题：6、第一宇宙速度的理解、推导问题：7、同步卫星问题：8、双星问题：9、卫星的变轨问题：一、选择题1. （ 09全国 19）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=6.6710-11N m2/kg2, 由此估算该行星的平均密度为（ D ）A.1.8 103kg/
2、m3 B. 5.6103kg/m3 C. 1.1 104kg/m3 D.2.9104kg/m3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. （ 09上海物理 8）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（AB ）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
3、论C根据 Fm 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，因此符合题意的只有AB 。3. （ 09广东物理 5）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，在赤道附近名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
4、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - （B ）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，因此B 正确。4. （ 09江苏物理 3 ）英国新科学家（New Scientist ） 杂志评选出了2008 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的关系满足2
5、2McRG（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（C ）A8210 m/sB10210m/sC12210 m/sD14210 m/s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，C 项正确。5. （ 09广东理科基础10）关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是（A ）A第一宇宙速度又叫环绕速度B第一宇宙速度又叫
6、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解析 ：第一宇宙速度又叫环绕速度A 对， B 错；根据定义有RVmRmMG22可知与地球的质量和半径有关，CD 错。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 6. （ 09重庆 17）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 17
7、00Km ）（C ）A. 1918B.1918C,1819D. 18197. （ 09四川 15）据报道， 2009 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 ）A.133.39B.123.39C.323.39D.233.3.9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
8、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. （ 09安徽 15）2009 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（D ）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
9、定比乙的大解析 ： 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.（ 09安徽 16）大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于137 亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙基本上是匀速膨胀的。上世纪末，对1A 型超名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，
10、共 6 页 - - - - - - - - - 新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀，面对这个出人意料的发现，宇宙学家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量组成，它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀。如果真是这样，则标志宇宙大小的宇宙半径R 和宇宙年龄的关系，大致是下面哪个图像（C ）解析 ：图像中的纵坐标宇宙半径R可以看作是星球发生的位移x，因而其切线的斜率就是宇宙半径增加的快慢程度。由题意，宇宙加速膨胀，其半径增加的速度越来越大。故选C。10. （09山东 18）2008 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。飞船先
11、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（BC ）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【例】我国自行研制的“ 风云一号 ” 、“ 风云二号 ” 气象卫星运行的轨道是不同的。“ 一号” 是极地圆形轨道卫星。其轨道平面与赤道平面垂直，周期是12h；“ 二号 ” 是地球同步卫星。两颗卫星相比号离地面较高；号观察范围较大；号运行速度较
12、大。若某天上午8 点 “ 风 云 一 号 ” 正 好 通过 某 城 市 的 上空 ， 那 么 下 一 次它 通 过 该 城 市上 空 的 时 刻 将是。解析：根据周期公式T=知，高度越大，周期越大，则“ 风云二号 ”气象卫星离地面较高；根据运行轨道的特点知，“ 风云一号 ”观察范围较大；根据运行速度公式V= 知，高度越小，速度越大， 则“ 风云一号 ”运行速度较大， 由于“ 风云一号 ” 卫星的周期是12h，每天能对同一地区进行两次观测， 在这种轨道上运动的卫星通过任意纬度的地方时时间保持不变。则下一次它通过该城市上空的时刻将是第二天上午8 点【例】可发射一颗人造卫星，使其圆轨道满足下列条件（
13、）P地球Q 轨道 1 轨道 2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - A、与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面的同心圆B、与地球表面上某一经度线是共面的同心圆C、与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地面是运动的D、与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地面是静止的解析：卫星绕地球运动的向心力由万有引力提供,且万有引力始终指向地心，因此卫星的轨道不可能与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面的同心圆，故A
14、是错误的。由于地球在不停的自转，即使是极地卫星的轨道也不可能与任一条经度线是共面的同心圆，故B 是错误的。赤道上的卫星除通信卫星采用地球静止轨道外，其它卫星相对地球表面都是运动的，故 C、D 是正确的。【例5】在地球（看作质量均匀分布的球体）上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是（A ）A它们的质量可能不同B它们的速度可能不同C它们的向心加速度可能不同 D它们离地心的距离可能不同练习二：某国家报纸报道：该国发射了一颗周期是80 分钟的人造地球卫星。请你判断该新闻的正确性在天体运动中， 将两颗彼此相距较近的行星称为双星。它们在相互的万有引力作用下间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运
15、动。如果双星间距为L，质量分别为M1和 M2，试计算：（1）双星的轨道半径； （2）双星的运行周期； （ 3）双星的线速度17. （09北京 22） （16 分）已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。（1）推导第一宇宙速度v1的表达式；（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T。.(08全国 17) 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 7.(0
16、7四川理综 17)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.2163GrTl名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -