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1、学习必备 欢迎下载 2005 2006学 年 度 下 学 期 高 中 学 生 学 科 素 质 训 练 新课标高一物理同步测试（11）万有引力与航天（B）（时间 60 分钟，赋分 100 分）一、选择题（每小题 4分，共 40分）1在地球（看作质量均匀分布在球体）上空有许多同步卫星（运行周期和地球自转周期相同）。关于地球同步卫星，下面的说法中正确的是 （）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 2航天技术的不断发展，为人类探索宇宙创造了条件。1998 年 1 月发射的“月球勘探者号”空间探测器，运用最新科技手段对月球进行近距离勘探，在月
2、球重力分布、磁场分布及元素测定等方面取得最新成果。探测器在一些环形山中央发现了质量密集区，当飞越这些重力异常区域时 （）A探测器受到的月球对它的万有引力将变大 B探测器运行的轨道半径将变大 C探测器飞行的速率将变大 D探测器飞行的速率将变小 3组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率.如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动.由此能得到半径为R、密度为、质量为 M 且均匀分布的星球的最小自转周期 T.下列表达式中正确的是 （）AT=2GMR/3 BT=2GMR/33 CT=G/DT=G/3 4火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨
3、道近似为圆。已知火卫一的周期为 7小时 39 分。火卫二的周期为 30 小时 18 分，则两颗卫星相比 （）A火卫一距火星表面较近 B火卫二的角速度较大 C火卫一的运动速度较大 D火卫二的向心加速度较大。5两个行星各有一个卫星绕其表面运行，已知两个卫星的周期之比为 12，两行星半径之 比为 21，则下面的说法中正确的是 （）学习必备 欢迎下载 两行星密度之比为 41 两行星质量之比为 161 两行星表面处重力加速度之比为 81 两卫星的速率之比为 41 A B C D 6某人造卫星绕地球做匀速圆周运动，设地球半径为 R，地面重力加速度为 g，下列说法错误的是 （）A人造卫星的最小周期为 2gR
4、/B卫星在距地面高度 R处的绕行速度为2/Rg C卫星在距地面高度为 R处的重力加速度为 g/4 D地球同步卫星的速率比近地卫星速率小，所以发射同步卫星所需的能量较少 71998 年 8 月 20 日，中国太原卫星发射中心为美国“铱”星公司成功发射了两颗“铱”星系统的补网星。1998 年 9 月 23 日，“铱”卫星通讯系统正式投入商业运行，标志着一场通讯技术革命开始了。原计划的“铱”卫星通讯系统是在距地球表面 780 km 的太空轨道上建立一个由 77 颗小卫星组成的星座。这些小卫星均匀分布在覆盖全球的 7 条轨道上，每条轨道上有 11 颗卫星，由于这一方案的卫星排布像化学元素“铱”原子的核
5、外77 个电子围绕原子核运动一样，所以称为“铱”星系统。后来改为由 66 颗卫星，分布在 6 条轨道上，每条轨道上由 11 颗卫星组成，仍称它为“铱”星系统。“铱”星系统的66 颗卫星，其运行轨道的共同特点是 （）A以地轴为中心的圆形轨道 B以地心为中心的圆形轨道 C轨道平面必须处于赤道平面内 D铱星运行轨道远低于同步卫星轨道 8如图所示，卫星 A，B，C 在相隔不远的不同轨道上，以地球为中心做匀速圆周运动，且运动方向相同。若在某时刻恰好在同一直线上，则当卫星 B 经过一个周期时，下列关于三个卫星的位置说法中正确的是 （）A三个卫星的位置仍在一条直线上 B卫星 A位置超前于 B，卫星 C 位置
6、滞后于 B C卫星 A位置滞后于 B，卫星 C 位置超前于 B D由于缺少条件，无法比较它们的位置 9在地球大气层外有很多太空垃圾绕地球做匀速圆周运动，每到太阳活动期，由于受太阳的影响，地球大气层的厚度开始增加，而使得部分垃圾进入大气层，开始做靠近地球的向心运动，产生这一结果的原因是 （）A由于太空垃圾受到地球引力减小而导致的向心运动 一选择题每小题分共分在地球看作质量均匀分布在球体上空有许多同步卫星运行周期和地球自转周期相同关于地球同步卫星下面的说法中正确的是它们的质量可能不同它们的速度可能不同它们的向心加速度可能不同它们离地心的距段对月球进行近距离勘探在月球重力分布磁场分布及元素测定等方面
7、取得最新成果探测器在一些环形山中央发了质量密集区当飞越这些重力异常区域时探测器受到的月球对它的万有引力将变大探测器运行的轨道半径将变大探测器飞率如果超过了该速率星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动由此能得到半径为密度为质量为且均匀分布的星球的最小自转周期下列表达式中正确的是火星有两颗卫星分别是火卫一和火卫二它们的轨道近似为圆已学习必备 欢迎下载 B由于太空垃圾受到地球引力增大而导致的向心运动 C由于太空垃圾受到空气阻力而导致的向心运动 D地球的引力提供了太空垃圾做匀速圆周运动所需的向心力，故产生向心运动的结果，与空气阻力无关 10如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地
8、圆轨道 l，然后经点火，使其沿椭圆轨道 2 运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道 3。轨道 1、2 相切于 Q 点，轨道 2、3 相切于 P 点，则当卫星分别在 1、2、3 轨道上正常运行时，以下说法正确的是 （）A卫星在轨道 3 上的速率大于在轨道 1 上的速率 B卫星在轨道 3 上的角速度小于在轨道 l 上的角速度 C 卫星在轨道 1 上经过 Q 点时的加速度大于它在轨道 2 上经过 Q 点时的加速度 D卫星在轨道 2 上经过 P 点时的加速度等于它在轨道 3 上经过 P 点时的加速度 二、填空题（每题 6分，共 24分）11已知地球自转周期为 T，地球的同步卫星离地面高度为 h，地球
9、的半径为 R，则地球同步卫星绕地球运行的加速度为 。12假如地球的自转速度加快，使赤道上的物体完全漂浮起来，（即处于完全失重状态）那么地球自转一周的时间等于 h.（地球半径 R=6.4106m，结果取两位有效数字）13火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量的 1/9，一宇航员的质量是 72kg，则他在火星上所受的重力为 N。（地球表面的重力加速度取 10m/s2）14两颗卫星在同一轨道平面绕地球做匀速圆周运动。地球半径为 R，a 卫星离地面的高度等于 R，b 卫星离地面高度为 3R。则 a、b 两卫星周期之比为 TaTb为 。若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点的正上方，则 a 至少经过
10、 Ta两卫星相距最远。（结果可以用根式表示）三、计算题（共 36分）15（12 分）在勇气号火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为 h，速度方向是水平的，速度大小为 v0，求它第二次落到火星表面时速度的大小，计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为 r，周期为 T。火星可视为半径为r0的均匀球体。一选择题每小题分共分在地球看作质量均匀分布在球体上空有许多同步卫星运行周期和地球自转周期相同关于地球同步卫星下面的说法中正确的是它们的质量可能不同它们的速度可能不同它们的向心加速度可能不同它们离
11、地心的距段对月球进行近距离勘探在月球重力分布磁场分布及元素测定等方面取得最新成果探测器在一些环形山中央发了质量密集区当飞越这些重力异常区域时探测器受到的月球对它的万有引力将变大探测器运行的轨道半径将变大探测器飞率如果超过了该速率星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动由此能得到半径为密度为质量为且均匀分布的星球的最小自转周期下列表达式中正确的是火星有两颗卫星分别是火卫一和火卫二它们的轨道近似为圆已学习必备 欢迎下载 16（12 分）两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两星中心距离为 R，其运动周期为 T，求两星的总质量。17
12、（12 分）据美联社 20XX 年 10 月 7 日报道，天文学家在太阳系的 9 大行星之外，又发现了一颗比地球小得多的新行星，而且还测得它绕太阳公转的周期约为 288 年。若把它和地球绕太阳公转的轨道都看作圆，问它与太阳的距离约是地球与太阳距离的多少倍。（最后结果可用根式表示）参考答案 1.A 2.AC 3.AD 如果万有引力不足以充当向心力，星球就会解体，据万有引力定律和牛顿第二定律得：G2224TmRMmR 得 T=2GMR3，又因为 M=34R3，所以 T=G3.一选择题每小题分共分在地球看作质量均匀分布在球体上空有许多同步卫星运行周期和地球自转周期相同关于地球同步卫星下面的说法中正确
13、的是它们的质量可能不同它们的速度可能不同它们的向心加速度可能不同它们离地心的距段对月球进行近距离勘探在月球重力分布磁场分布及元素测定等方面取得最新成果探测器在一些环形山中央发了质量密集区当飞越这些重力异常区域时探测器受到的月球对它的万有引力将变大探测器运行的轨道半径将变大探测器飞率如果超过了该速率星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动由此能得到半径为密度为质量为且均匀分布的星球的最小自转周期下列表达式中正确的是火星有两颗卫星分别是火卫一和火卫二它们的轨道近似为圆已学习必备 欢迎下载 4.AC 解析：根据万有引力定律和牛顿第二定律，卫星半径越大，周期越大，运行速度越小，角速度越小，
14、向心加速度也越小，故正确答案为 AC 5.D 6.D 7.BD 卫星绕地球运转，都是卫星和地球之间的万有引力提供卫星绕地球运转的向心力，而万有引力方向指向地心.所以铱星系统的这些卫星的轨道应是以地心为中心的圆形轨道.铱星轨道距地球表面 780 km，而地球同步卫星的轨道距地面约 3.6104 km.8.B 9.C 10.BD 解析：由2MmR=mR2=mRv2，得 R越大，v 小，越小。对于在不同轨道上的同一点处，卫星所受万有引力相等，故加速度应相等所以答案应为 BD。11.)(422RhT 12.1.4 13.320 N 14.122；aT724 15.解析：以 g表示火星表面附近的重力加速
15、度，M 表示火星的质量，m 表示火星的卫星的质量，m 表示火星表面处某一物体的质量，由万有引力定律和牛顿第二定律，有 gmrmMG20 rTmrMmG22)2(设 v 表示着陆器第二次落到火星表面时的速度，它的竖直分量为 v1，水平分量仍为 v0，有 hgv221 2021vvv 由以上各式解得 20203228vrrThv 16.解析 此为天体运动的双星问题，除两星间的作用外，其它天体对其不产生响.两星球周期相同，有共同的圆心，且间距不变，其空间分布如图所示.一选择题每小题分共分在地球看作质量均匀分布在球体上空有许多同步卫星运行周期和地球自转周期相同关于地球同步卫星下面的说法中正确的是它们的
16、质量可能不同它们的速度可能不同它们的向心加速度可能不同它们离地心的距段对月球进行近距离勘探在月球重力分布磁场分布及元素测定等方面取得最新成果探测器在一些环形山中央发了质量密集区当飞越这些重力异常区域时探测器受到的月球对它的万有引力将变大探测器运行的轨道半径将变大探测器飞率如果超过了该速率星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动由此能得到半径为密度为质量为且均匀分布的星球的最小自转周期下列表达式中正确的是火星有两颗卫星分别是火卫一和火卫二它们的轨道近似为圆已学习必备 欢迎下载 设两星质量分别为 Ml和 M2，都绕连线上 O 点作周期为 T 的圆周运动，两星到圆心的距离分别为 L1和
17、L2，由于万有引力提供向心力，故有 G12212214LTMRMM G22222214LTMRMM 由几何关系知：L1L2R 联立解得 M1M22324GTR 17.解析 设太阳的质量为 M；地球的质量为 m0，绕太阳公转的周期为 T0，与太阳的距离为0，公转角速度为0；新行星的质量为 m，绕太阳公转的周期为，与太阳的距离为 R，公转角速度为.根据万有引力定律和牛顿定律，得RmRGMm22 0200200RmRGMm T=2 T0=02 由以上各式解 3200)(TTRR 将 T=288 年，T0=年代入,得0RR=44（或32288）一选择题每小题分共分在地球看作质量均匀分布在球体上空有许多同步卫星运行周期和地球自转周期相同关于地球同步卫星下面的说法中正确的是它们的质量可能不同它们的速度可能不同它们的向心加速度可能不同它们离地心的距段对月球进行近距离勘探在月球重力分布磁场分布及元素测定等方面取得最新成果探测器在一些环形山中央发了质量密集区当飞越这些重力异常区域时探测器受到的月球对它的万有引力将变大探测器运行的轨道半径将变大探测器飞率如果超过了该速率星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动由此能得到半径为密度为质量为且均匀分布的星球的最小自转周期下列表达式中正确的是火星有两颗卫星分别是火卫一和火卫二它们的轨道近似为圆已