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广东省惠州市实验中学高一物理 第三章《万有引力定律及其应用》单元测试题


万有引力定律及其应用

一.单项选择题(每小题 4 分,共 24 分) 1.在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程.在对以下几位 物理学家所做科学贡献的叙述中,正确的说法是( A ) A.英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量 G B.牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星 C.爱因斯坦建立了相对论,相对论物理学否定了经典物理学

D.开普勒经过多年的天文观测和记录,提出了“日心说”的观点 2.两个质量相等的球形物体,两球心相距 r,它们之间的万有引力为 F,若它们的质量都加 倍,两球心的距离也加倍,它们之间的作用力为( B ) A.4F B.F C.
1 F 4

D.

1 F 2

3.如图所示,关于物体的重力,下列说法中正确的是( B ) A.同一物体在地球上的任何位置所受重力都相同 B.把物体从地面移向高空中,物体所受重力减小 C.同一物体在赤道上受到的重力比两极大 D.物体所受重力的方向与所受万有引力的方向一定不相同 4.对于地球同步卫星的认识,正确的是: B ) ( A.它们只能在赤道的正上方,但不同卫星的轨道半径可以不同, 卫星的加速度为零 B.它们运行的角速度与地球自转角速度相同,相对地球静止 C.不同卫星的轨道半径都相同,且一定在赤道的正上方,它们以第一宇宙速度运行 D.它们可在我国北京上空运行,故用于我国的电视广播 5.宇宙飞船要与环绕地球运转的轨道空间站对接,飞船为了追上轨道空间站 ( B ) A.只能从较高轨道上加速 B.只能从较低轨道上加速 C.只能从与空间站同一轨道上加速 D.无论在什么轨道,只要加速即可 6.甲、乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为 1∶2 ,转动半径之比为 1∶2 ,在相等 时间里甲转过 60°,乙转过 45°,则它们所受外力的合力之比为( C ) A.1∶4 B.2∶3 C.4∶9 D.9∶16

二.双项选择题(每小题 6 分,共 30 分)

7.下列各种运动中,属于匀变速运动的有( CD A.匀速直线运动 B.匀速圆周运动

) C.平抛运动 D.竖直上抛运动

8.有关人造地球卫星的说法中正确的是: ( BC ) A.第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小速度 B.第一宇宙速度是近地圆轨道上人造卫星运行速度

C.第一宇宙速度是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D.卫星环绕地球的角速度与地球半径 R 成反比 9.绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星内,其内物体处于完全失重状态,物体: (BD ) A.不受地球引力作用 B.所受引力全部用来产生向心加速度 C.加速度为零 D.物体可在飞行器悬浮 10.2003 年 8 月 29 日,火星、地球和太阳处于三点一线,上演“火星冲日”的天象奇观.这 是6 万年来火星距地球最近的一次,与地球之间的距离只有 5576 万公里,为人类研究火星提供 了最佳时机.图示为美国宇航局最新公布的“火星大冲” 的虚拟图.则有( BD ) A.2003 年 8 月 29 日,火星的线速度大于地球的线速度 B.2003 年 8 月 29 日,火星的线速度小于地球的线速度 C.2004 年 8 月 29 日,火星又回到了该位置 D.2004 年 8 月 29 日,火星还没有回到该位置 太阳 地球 火星 双女座 春分点 宝 瓶 座

11.如图 2 所示,甲是地球赤道上的一个物体、乙是“神舟”六号宇宙飞船(周期约 90 分钟) 、 丙是地球的同步卫星,它们运行的轨道示意图如图,它们都绕地心作匀速圆周运动.下列有关 说法中正确的是 (AD ) A.它们运动的向心加速度大小关系是 a 乙>a 丙>a 甲 乙 B.它们运动的线速度大小关系是 v 乙<v 丙<v 甲 丙 甲 C.已知甲运动的周期 T 甲=24h,可计算出地球的密度 ? ?

3? 2 GT甲
3 4? 2 r乙 2 GT乙

图2

D.已知乙运动的周期 T 乙及轨道半径 r 乙, 可计算出地球质量 M ?

[高

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题号 答案

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

三、 计算题(共 46 分) 13.(18 分)继神秘的火星之后,今年土星也成了世界关注的焦点. 经过近 7 年时间,2 亿千 米在太空中风尘仆仆的穿行后,美航天局和欧航天局合作研究出“卡西尼”号土星探测器于 美国东部时间 6 月 30 日(北京时间 7 月 1 日)抵达预定轨道,开始“拜访土星及其卫星家族. 这是人类首次针对土星及其 31 颗已知卫星最详尽的探测. 若“卡西尼”号土星探测器进入土

星飞行的轨道,在半径为 R 的土星上空离土星表面高 h 的圆形轨道上绕土星飞行,环绕 n 周 飞行时间为 t. 求土星的质量和平均密度 解析:土星对探测器的引力提供探测器运行的向心力:

GMm 4? 2 ? m 2 ( R ? h) ( R ? h) 2 T
探测器运行的周期: T ?

.

t n

4? 2 n 2 ( R ? h) 3 得土星的质量为: M ? Gt 2
土星的平均密度: ? ?

3?n 2 ( R ? h) 3 Gt 2 R 3

14. (16 分)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 (1)a、b 两卫星周期之比 Ta∶Tb 是多少? (2)若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点的正上方,则 a 至少经过多少个周期两卫星相 距最远? 解: (1)由卫星运动规律知:Ta∶Tb= Ra 2 ∶ Rb 2 =1∶2 2 (2)Ta<Tb,当二者相距最远时,即 a 比 b 多转半圈,即
3 3

t t ? =0.5 Ta Tb

解得 t=

0.5TaTb ? 0.77Ta ? Tb ? Ta

附加题:(10分)2005年10月12日9时,“神舟”六号飞船一飞冲天,一举成功,再次把中国 人“巡天遥看一天河”的陆地梦想变成“手可摘星辰,揽明月”的太空现实,“神舟”六号 飞船点火发射时,飞船处于一个加速过程,在加速过程中宇航员处于超重状态。人们把这种 状态下宇航员所受支持力FN与在地表面时重力mg的比值 K ?

FN 称为载荷值。 mg

(1)假设宇航员聂海胜和费俊龙在超重状态下载荷值的最大值为K=7,飞船带着宇航员竖直 向上发射时的加速度a的最大值为多少?已知地球表面的重力加速度g=10m/s 。 (2)“神舟”六号飞船发射成功后,进入圆形轨道稳定运行,运转一圈的时间为 T,地球的 半径为 R,表面的重力加速度为 g,万有引力常量为 G,试求这一圆形轨道距离地面的高度 H。 (用 R、g、T、G 表示) 解: (1).由牛顿第二定律可知: FN-mg=ma ① 又由 将②式代入①式可得: mg(k-1)=ma 将 k=7 代入③式 可得: a=60m/s
2 2

K=

FN mg





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