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天体运动专题例题练习测试

天体运动专题例题练习测试
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精心整理

3.已知地球的同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.0倍,根据你知道的常识,可以估算出地球到月球的距离,这个距离最接近() A .地球半径的40倍 B .地球半径的60倍 C .地球半径的80倍

D .地球半径的100倍

10据报道,我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008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

4.宇航员在月球表面完成下面实验:在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部的最低点,静止一质量为m 的小球(可视为质点),如图所示,当给小球水平初速度υ0时,刚好能使小球在竖直平面内做完整的圆周运动。已知圆弧轨道半径为r ,月球的半径为R ,万有引力常量为G 。若在月球表面上发射一颗环月卫星,所需最小发射速度为() A .

Rr r

550

υ

B .

Rr r

52

C .

Rr r

50

υ

D .

Rr r

552

3.(6分)(2015?红河州模拟)“神舟”五号载人飞船在绕地球飞行的第五圈进行变轨,由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h 的圆形轨道.已知飞船的质量为m ,地球半径为R ,地面处的重力加速度为g .则飞船在上述圆轨道上运行的动能E k ( ) A . 等于mg (R+h ) B . 小于mg (R+h ) C . 大于mg (R+h ) D . 等于mgh

7(2015沈阳质量检测).为了探测x 星球,总质量为1m 的探测飞船载着登陆舱在以该星球中心为圆心的圆轨道上运动,轨道半径为1r ,运动周期为1T 。随后质量为2m 的登陆舱脱离飞船,变轨到离星球更近的半径为2r 的圆轨道上运动,则

A .x 星球表面的重力加速度2

11214T r g π= B .x 星球的质量2

13

124GT r M π=

C .登陆舱在1r 与2r 轨道上运动时的速度大小之比

1

22

121

r m r m v v = D .登陆舱在半径为2r 轨道上做圆周运动的周期131

3

22T r r T =

答案:BD

5.(2015北京房山期末)GPS 导航系统可以为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,它是由周期约为12h 的卫星群组成。则GPS 导航卫星与地球同步卫星相比 A .地球同步卫星的角速度大 B .地球同步卫星的轨道半径小 C .GPS 导航卫星的线速度大

D .GPS 导航卫星的向心加速度小

答案:C

1. (2015北京昌平期末)我国自主研制的“嫦娥三号”,携带“玉兔”月球车已于2013年12月2

日1时30分在西昌卫星发射中心发射升空,落月点有一个富有诗意的名字“广寒宫”。落月前

的一段时间内,绕月球表面做匀速圆周运动。若已知月球质量为M ,月球半径为R ,引力常量为G ,对于绕月球表面做圆周运动的卫星,以下说法正确的是(B ) A .线速度大小为 B .线速度大小为R

GM

C .周期为M

G R

T 2

4π=

D .周期为M

G R

T 2

24π=

答案:B

12(2015福州期末).(10分)我国探月工程已规划至“嫦娥四号”,并计划在2017年将嫦娥四号探月卫星发射升空.到时将实现在月球上自动巡视机器人勘测.已知万有引力常量为G ,月球表面的重力加速度为g ,月球的平均密度为ρ,月球可视为球体,球体积计算公式V=πR 3.求:

(1)月球质量M ;

(2)嫦娥四号探月卫星在近月球表面做匀速圆周运动的环绕速度v . 解答: 解:(1)设:月球半径为R G

=mg…①

月球的质量为:M=

…②

由①②得:M=…③

(2)万有引力提供向心力:G =m …④

由①②得:R=…⑤

由④⑤得:v==…⑥

16(2015崇明期末).(3分)(2015?崇明县一模)理论上已经证明:质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零.现假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的实心球体,O 为球心,以O 为原点建立坐标轴Ox ,如图所示.一个质量一定的小物体(假设它能够在地球内部移动)在x 轴上各位置受到的引力大小用F 表示,则选项图所示的四个F 随x 的变化关系图正确的是( ) A . B . C . D . 解答:

/V u

解:令地球的密度为ρ,则在地球表面,重力和地球的万有引力大小相等,有:g=

由于地球的质量为M=

所以重力加速度的表达式可写成:g=

根据题意有,质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,固在深度为R ﹣r 的井底,受到地球的万有引力即为半径等于r 的球体在其表面产生的万有引力,g′=

当r <R 时,g 与r 成正比,当r >R 后,g 与r 平方成反比.即质量一定的小物体受到的引力大小F 在地球内部与r 成正比,在外部与r 的平方成反比. 故选:A .

7(2015苏北四市一模).2014年5月10日天文爱好者迎来了“土星冲日”的美丽天象。“土星冲日”是指土星和太阳正好分处地球的两侧,三者几乎成一条直线。该天象每378天发生一次,土星和地球绕太阳公转的方向相同,公转轨迹都近似为圆,地球绕太阳公转周期和半径以及引力常量均已知,根据以上信息可求出 A .土星质量 B .地球质量 C .土星公转周期

D .土星和地球绕太阳公转速度之比 答案:CD

6(2015苏州第一次调研).一个物体静止在质量均匀的星球表面的“赤道”上.已知引力常量G ,星球密度ρ.若由于星球自转使物体对星球表面的压力恰好为零,则该星球自转的角速度为() A .πρG 34B .G

ρπ3C .πρG 34D .G ρπ3 答案:A

7(2015南京、盐城一模)、如图所示,A 、B 是绕地球运行的“天宫一号”

椭圆形轨道上的近地点和远地点,则“天宫一号” A 、在A 点时线速度大 B 、在A 点时重力加速度小 C 、在B 点时向心加速度小

D 、在B 点时向心加速度大于该处的重力加速度 答案:AB

7(2015黄山一检).小行星绕恒星运动,恒星(中心天体)均匀地向四周辐射能量,质量缓慢减小,可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动.则经过足够长的时间后,小行星运动的()

A .半径变小

B .速率变大

C .加速度变小

D .角速度变火 答案:C

10(2015安徽江南十校期末).(14分)探月卫星的发射过程可简化如下:首先进入绕地球运行的“停泊轨道”,在该轨道的P 处通过变速在进入地月“转移轨道”,在快要到达月球时,对卫星再次变速,卫星被月球引力“俘获”后,成为环月卫星,最终在环绕月球的“工作轨道”上绕月飞行(视为圆周运动),对月球进行探测.已知“工作轨道”周期为T ,距月球表面的高度为h ,月球半径为R ,引力常量为G ,忽略其它天体对探月卫星在“工作轨道”上环绕运动的影响.

(1)要使探月卫星从“转移轨道”进入“工作轨道”,应增大速度还是减小速度?

地球

太阳

土星

(2)求探月卫星在“工作轨道”上环绕的线速度大小; (3)求月球的第一宇宙速度. 解答: 解:(1)要使探月卫星从“转移轨道”进入“工作轨道”,应减小速度做近心运动. (2)根据线速度与轨道半径和周期的关系可知探月卫星线速度的大小为

(3)设月球的质量为M ,探月卫星的质量为m ,月球对探月卫星的万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力, 所以有:

月球的第一宇宙速度v 1等于“近月卫星”的环绕速度,设“近月卫星”的质量为m′,则有: 由以上两式解得:

答:(1)要使探月卫星从“转移轨道”进入“工作轨道”,应减小速度. (2)探月卫星在“工作轨道”上环绕的线速度大小为.

(3)月球的第一宇宙速度为

12.(2015北京房山期末)如图所示,一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,单

位体积内的电荷量为q ,当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时, 由于棒运动而形成的等效电流大小为

A .vq

B .v q

C .qvS

D .S

qv

答案:C

18.(2015北京房山期末)(9分)“嫦娥一号”的成功发射,为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步。已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形,距月球表面高度为H ,飞行周期为T ,月球的半径为R ,引力常量为G 。求: (1)“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小; (2)月球的质量;

(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船,则其绕月运行的线速度应为多大。 18.答案

(1)“嫦娥一号”运行的线速度()22R H r v T T

ππ+=

=………………………………(3分)

(2)设月球质量为M ,“嫦娥一号”的质量为m ,根据万有引力定律和牛顿第二定律,对“嫦

娥一号”绕月飞行的过程有G

)(4)(22

2H R T

m H R Mm +=+π 解得2

3

2)(4GT H R M +=π…………………………………………………………(3分)

(3)设绕月球表面做匀速圆周运动的飞船的质量为m 0,线速度为v 0,根据万有引力定律和牛

顿第二定律,对飞船绕月飞行的过程有G R

v m R Mm 2

020=

又因232)(4GT H R M +=π,联立可解得v 0

=T

H R )

2+(πR

H

R +………………(3分) 18(2015北京东城一检).(9分)我国自主研制的北斗卫星导航系统包括5颗静止轨道卫星(同步卫星)和30颗非静止轨道卫星,将为全球用户提供高精度、高可靠性的定位、导航服务。

A 为地球同步卫星,质量为m 1;

B 为绕地球做圆周运动的非静止轨道卫星,质量为m 2,离地面高度为h 。已知地球半径为R ,地球自转周期为T 0,地球表面的重力加速度为g 。 求:⑴卫星A 运行的角速度; ⑵卫星B 运行的线速度。 18.答案(9分)

⑴同步卫星A 的周期与地球自转周期相等,所以卫星A 运行的角速度0

T ω=

。 B 绕地球做匀速圆周运动,设地球质量为M ,根据万有引力定律和牛顿运动定律,有:在地球表面有:mg R Mm

G =2

联立解得:h

R g

R

v += 9(北京丰台期末).“嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道。观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动,发现每经过时间t 通过的弧长为l ,该弧长对应的圆心角为θ(弧度),如图所示。已知引力常量为G ,由此可推导出月球的质量为()

32l t θ B.32l Gt θC.2l G t θ D.2

2

l G t θ B

3成都第一次诊断).一颗科学资源探测卫星的圆轨道经过地球两极上空,运动周期为某时刻卫星经过赤道上A 城市上空。已知:地球自转周期T 0,地球同步卫星轨道半径r ,万有引力常量为G ,根据上述条件()

可以计算地球的球半径B.可以计算地球的质量 可以计算地球表面的重力加速度

D.可以断定,再经过12h 卫星第二次到达A 城市上空

3答案.B 【试题分析】:根据地球同步卫星万有引力提供向心力周期公式2

2

2

4Mm r

G

m

r

T π=

得:23

20

4r

M GT π=

,故B 正确;根据探测卫星万有引力提供向心力周期公式2

2

2

4Mm R G

m

R

T

π=解得:

2

3

2

4GMT R π

=

M 已经求得,所以可以求得卫星绕地球运动的圆轨道半径,不能得到地球的

球半径,故A 错误;

月球 三

θ

l

在地球表面有2

Mm G

mg r

=,因为不知道地球半径,所以无法求出地球表面的重力加速度,故C

错误;经过12h 时,赤道上A 城市运动到和地心对称的位置了,而资源探测卫星正好转过了8圈,又回到原位置,所以经过12h 卫星不会到达A 城市上空,故D 错误.故选B

7(2015厦门质检)^某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为地球半径R 的两倍9卫星的线速度为V ,

设地面的重力加速度为g 则有 答案:A

20(2015东莞调研).假设某行星绕太阳运行的轨道是圆形,已知万有引力常量为G , 以下能估测行星质量的是

A

B C D 答案:19(A B C D 答案:19(A .C .答案:BC

19(2015汕头期末检测).探月飞船以速度v 贴近月球表面做匀速圆周运动,测出圆周运动的周期为T .则

A .可以计算出探月飞船的质量

B .无法估测月球的半径

D .飞船若要离开月球返回地球,必须启动助推器使飞船加速

答案:CD

18(2015深圳一模).若地球自转在逐渐变快,地球的质量与半径不变,则未来发射的地球同步卫星与现在的相比()

A .离地面高度变小

B .角速度变小

C .线速度变小

D .向心加速度变大 答案:AD

7(2015南通第一次调研).我国研制并成功发射了“嫦娥二号”探月卫星.若卫星在距月球表面

高度为h 的轨道上以速度v 做匀速圆周运动,月球的半径为R ,则

A .卫星运行时的向心加速度为h R v +2

B .卫星运行时的角速度为h

R v

+

C .月球表面的重力加速度为R

h R v )

(2+D .卫星绕月球表面飞行的速度为R h R v +

答案:ABD

19(2015宝鸡质检一)、在太阳系中有一颗行星的半径为R ,若在该星球表面以初速度0v 竖直向上抛出一物体,则该物体上升的最大高度为H ,已知该物体所受的其他力与行星对它的万有引力相比较可忽略不计。根据这些条件,可以求出的物理量是

A .太阳的密度

B .该星球的第一宇宙速度

C .该行星绕太阳运行的周期

D .绕该行星运行的卫星的最小周期

答案:BD

5(2015宜宾一诊).按照我国整个月球探测活动的计划,在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后,第二步是“落月”工程.已在2013年以前完成.假设月球半径为R ,月球表面的重力加速度为g 0,飞船沿距月球表面高度为3R 的圆形轨道Ⅰ运动,到达轨道的A 点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的近月点B 时再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动.下列判断正确的是

A .飞船在轨道Ⅰ上的运行速率2

0R

g v =

B .飞船在A 点处点火变轨时,动能增大

C .飞船从A 到B 运行的过程中机械能增大

D .飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间0g R

T π=

答案:A

4(2015四川资阳一诊).关于沿圆轨道运行的人造地球卫星,下列说法正确的是

A .卫星的轨道半径越大,卫星的运行速率就越大

B .在轨道上运行的卫星受到的向心力一定等于地球对卫星的引力

C .在同一条轨道上运行的不同卫星,周期可以不同

D .人造地球卫星的轨道半径只要大于地球的半径,卫星的运行速度大小就一定介于第一宇

宙速度和第二宇宙速度之间

答案:B

9(2015徐汇一模).研究表明,地球自转逐渐变慢,3亿年前地球自转的周期约为22小时,假设这种趋势会持续下去,地球的其他条件都不变,未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比 (A )距地面的高度变大 (B )向心加速度变大 (C )线速度变大 (D )角速度变大 答案:A

a

b c d

12(2015松江区一模).如图甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M 和2M 的行星做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )

A .甲的向心加速度比乙的小

B .甲的运行周期比乙的小

C .甲的角速度比乙大

D .甲的线速度比乙大 答案:A

10(2015山东莱州期末).如图所示,A 是静止在赤道上的物体,随地球自转而做匀速圆周运动;B 、C 是同一平面内两颗人造卫星,B 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C 是地球同步卫星.已知第一宇宙速度为υ,物体A 和卫星B 、C 的线速度大小分别为A B C υυυ、、,周期大小分别为T A 、T B 、T C ,则下列关系正确的是 A .A C υυυ== B .A C B υυυυ<<< C .A C B T T T =>

D .A B C T T T <<

答案:BC

4(2015泰安期末).如图两颗卫星1和2的质量相同,都绕地球做匀速圆周运动,卫星2的轨道半径更大些。两颗卫星相比较 A .卫星1的向心加速度较小 B .卫星1的动能较小 C .卫星l 的周期较小 D .卫星l 的机械能较小

答案:CD

6(2015青岛期末).我们在推导笫一宇宙速度的公式v gR =时,需要作一些假设和选择一些理论依据,下列必要的假设和理论依据有

A .卫星做半径等于地球半径的匀速圆周运动

B .卫星所受的重力全部作为其所需的向心力

C .卫星所受的万有引力仅有一部分作为其所需的向心力

D .卫星的运转周期必须等于地球的自转周期 答案:AB

11(2015上海金山期末).某天体的质量和半径分别约为地球的1/10和1/2,地球表面的重力加速度为g ,则该天体表面的重力加速度约为() (A )0.2g (B )0.4g (C )2.5g (D )5g 答案:B

10(2015泉州期末)..已知地球半径为R ,地球同步卫星距地面的高度为h ,运行速度大小为v 1,加速度大小为

a 1;地球赤道上的某物体随地球自转的线速度大小为v 2,向心加速度大小为a 2,则 答案:B

3(2015宁德期末).一个半径是地球a 倍、质量是地球b 倍的行星,它的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的比值为 A .a b B .b a C .ab D .2a

b 答案:A

18(2015保定期末).据每日邮报2014年4月18日报道,美国国家航空航天局(NASA)目前宣布首

次在太阳系外发现“类地”行星Kepler-186f 。假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星,进行科学观测:该行星自转周期为T;宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近h 处自由释放—个小球(引力视为恒力),落地时间为t 。已知该行星半径为R ,万有引力常量为G ,则下列说法正确的是

A .该行星的第一宇宙速度为R

T π

B.宇宙飞船绕该星球做圆周运动的周期不小于

C .该行星的平均密度为

D ·如果该行星存在一颗同步卫星,其距行星表面高度为

答案:B

16(2015唐山期末).卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为r ,运动周期为T ,地球半径为R ,

万有引力常数为G ,下列说法正确的是

A .卫星的线速度大小为v=T R

π2

B .地球的质量为M=2

3

24GT R π

C .地球的平均密度为=ρ2

3GT

π

D .地球表面重力加速度大小为g=223

24R

T r π

答案:D

15(2015郑州第一次检测).(10分)中国首个月球探测计划“嫦娥工程”预计在2017年实现月

面无人采样返回,为载人登月及月球基地选址做准备。在某次登月任务中,飞船上备有以下实验仪器:A .计时表一只;B .弹簧秤一把;C .已知质量为m 的钩码一个;D .天平一只(附砝码一盒)。“嫦娥”号飞船在接近月球表面时,先绕月球做匀速圆周运动,宇航员测量出绕行N 圈所用的时间为t 。飞船的登月舱在月球上着陆后,宇航员利用所携带的仪器又进行了第二次测量。已知万有引力常量为G ,把月球看作球体。利用上述两次测量所得的物理量可求出月球的密度和半径。

(1)宇航员进行第二次测量的内容是什么?

(2)试推导月球的平均密度和半径的表达式(用上述测量的物理量表示)。

15.①宇航员在月球上用弹簧秤竖直悬挂物体,静止时读出弹簧秤的读数F ,即为物体在月球上所

受重力的大小。(或F/m 即为月球表面重力加速度的大小)…………(2分)

②对飞船靠近月球表面做圆周运动有R T

m R GMm 22

02

04π=……………………(2分) 月球的平均密度3

4/3

M

R ρπ=……………………………………………(1分) 在月球上忽略月球的自转时2Mm

F G R

=………………………………(2分)

又t

T N

=………………………………………………………………(1分)

由以上各式可得:月球的密度2

2

3Gt

N πρ=………………………………………(1分) 月球的半径m

N Ft R 2

22

4π=………………………………………………………(1分) 19(2015湖北三市期末).有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星,a 还未发射,在地球赤道上随地球表面一起

转动,b 是处于地面附近的近地轨道上正常运动的卫星,c 是地球同步卫星,d 是高空探测卫星,

各卫星排列位置如图所示,则下列判断正确的是

A .a 的向心加速度等于重力加速度g

B .c 在4小时内转过的圆心角是π/6

C .b 在相同时间内转过的弧长最长

D .d 的运动周期有可能是48小时

答案:CD

4.一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为v 。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m 的物体,物体静止时,弹簧测力计的示数为F 。已知引力常量为G ,则这颗行星的质量为( ) A.GF mv 2 B.Gm Fv 4C.Gm

Fv 2D.GF mv 4 二.天体运动中的几个“另类”问题

天体运动部分的绝大多数问题,解决的原理及方法比较单一,处理的基本思路是:将天体的运动近似看成匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力列方程,向心加速度按涉及的运动学量选择相应的展开形式。

如有必要,可结合黄金代换式

简化运算过程。不过,还有几类问题仅依靠基本思路和

方法,会让人感觉力不从心,甚至就算找出了结果但仍心存疑惑,不得要领。这就要求我们必须从根本上理解它们的本质,把握解决的关键,不仅要知其然,更要知其所以然。 一、变轨问题

例:某人造卫星因受高空稀薄空气的阻力作用,绕地球运转的轨道会慢慢改变。每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动,某次测量卫星的轨道半径为,后来变为,以

、表示卫星在这

两个轨道上的线速度大小,、表示卫星在这两个轨道上绕地球运动的周期,则( )

A .,,

B .,,

C .,,

D .

分析:空气阻力作用下,卫星的运行速度首先减小,速度减小后的卫星不能继续沿原轨道运动,由于

而要作近(向)心运动,直到向心力再次供需平衡,即

,卫星又做稳定的圆周运动。

如图,近(向)心运动过程中万有引力方向与卫星运动方向不垂直,会让卫星加速,速度增大(从能量角度看,万有引力对卫星做正功,卫星动能增加,速度增大),且增加的数值超过原先减少

的数值。所以、,又由可知。

解:应选C选项。

说明:本题如果只注意到空气阻力使卫星速度减小的过程,很容易错选B选项,因此,分析问题一定要全面,切忌盲目下结论。

卫星从椭圆轨道变到圆轨道或从圆轨道变到椭圆轨道是卫星技术的一个重要方面,卫星定轨和返回都要用到这个技术。

以卫星从椭圆远点变到圆轨道为例加以分析:如图,在轨道远点,万有引力,要使卫星改做圆周运动,必须满足和,而在远点明显成立,所以只需增大速度,让速

度增大到成立即可,这个任务由卫星自带的推进器完成。“神舟”飞船就是通过这种技术变

轨的,地球同步卫星也是通过这种技术定点于同步轨道上的。

二、双星问题

例: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动。如果双星间距为,质量分别为和,

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。

分析:双星系统中,两颗星球绕同一点做匀速圆周运动,且两者始终与圆心共线,相同时间内转过相同的角度,即角速度相等,则周期也相等。但两者做匀速圆周运动的半径不相等。

解:设行星转动的角速度为,周期为

(1)如图,对星球,由向心力公式可得:

同理对星球有:

两式相除得:(即轨道半径与质量成反比)

又因为

所以,,

(2)因为,所以

(3)因为,所以

说明:处理双星问题必须注意两点(1)两颗星球运行的角速度、周期相等;(2)轨道半径不等于引力距离(这一点务必理解)。弄清每个表达式中各字母的含义,在示意图中相应位置标出相关量,可以最大限度减少错误。

三、追及问题

例:两颗卫星在同一轨道平面内绕地球做匀速圆周运动,地球半径为,卫星离地面的高度等于,卫星离地面高度为,则:(1)、两卫星运行周期之比是多少?(2)若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点正上方,则至少经过多少个周期与相距最远?

分析:两卫星周期之比可按基本思路处理;要求与相距最远的最少时间,其实是一个追及和

相遇问题,可借用直线运动部分追及和相遇问题的处理思想,只不过,关键一步应该变换成“利用角位移关系列方程”。

解:(1)对做匀速圆周运动的卫星使用向心力公式

可得:

所以

(2)由可知:,即转动得更快。

设经过时间两卫星相距最远,则由图可得:

(、2、3……)

其中时对应的时间最短。

而,

所以,得

说明:圆周运动中的追及和相遇问题也应“利用(角)位移关系列方程”。当然,如果能直接将角位移关系转化成转动圈数关系,运算过程更简洁,但不如利用角位移关系容易理解,而且可以和直线运动中同类问题的解法统一起来,记忆比较方便。常见情况下的角位移关系如下,请自行结合

运动过程示意图理解。设,则:

四、超失重问题

例:某物体在地面上受到的重力为,将它放置在卫星中,在卫星以加速度随火箭加速上升的过程中,当物体与卫星中的支持物的相互压力为时,求此时卫星距地球表面有多远?

(地球半径,取)

分析:物体具有竖直向上的加速度,处于超重状态,物体对支持物的压力大于自身实际重力;而由于高空重力加速度小于地面重力加速度,同一物体在高空的实际重力又小于在地面的实际重力。

解:如图,设此时火箭离地球表面的高度为,火箭上物体对支持物的压力为,物体受到的重力为

根据超、失重观点有

可得

而由可知:

所以

说明:航天器在发射过程中有一个向上加速运动阶段,在返回地球时有一个向下减速阶段,这两个过程中航天器及内部的物体都处于超重状态;航天器进入轨道作匀速圆周运动时,由于万有引力(重力)全部提供向心力,此时航天器及内部的所有物体都处于完全失重状态。

既掌握基本问题的处理方法,又熟悉“另类”问题的分析要点,这样在面对天体运动问题时才能应付自如。

五、变式练习

1.开普勒三定律也适用于神舟七号飞船的变轨运动。飞船与火箭分离后进入预定轨道,飞船在近地点(可认为近地面)开动发动机加速,之后,飞船速度增大并转移到与地球表面相切的椭圆轨

道,飞船在远地点再次点火加速,飞船沿半径为的圆轨道绕地运动。设地球半径为,地球表面的重力加速度为,若不计空气阻力,试求神舟七号从近地点到远地点的时间(变轨时间)。

2.两个星球组成双星,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。

3.如图所示,是地球的同步卫星。另一卫星的圆形轨道位于赤道平面内,离地面高度为,已知地球半径为,地球自转角速度为,地球表面的重力加速度为,为地球中心。(1)求卫星的运行周期;(2)若卫星绕行方向与地球自转方向相同,某时刻、两卫星相距最近(、、在同一直线上),则至少经过多长时间,他们再一次相距最近?

4.北京时间9月27日17时,航天员翟志刚在完成一系列空间科学实验,并按预定方案进行太空行走后,安全返回神舟七号轨道舱,这标志着我国航天员首次空间出舱活动取得成功。若这时神

舟七号在离地面高为的轨道上做圆周运动,已知地球半径为,地球表面处的重力加速度为。航

天员站在飞船时,求:(1)航天员对舱底的压力,简要说明理由。(2)航天员运动的加速度大小。

5.为了迎接太空时代的到来,美国国会通过一项计划:在2050年前建造成太空升降机,就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上,另一端系住长降机。放开绳,升降机能到达地球上;人坐在升

降机里,在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上。已知地球表面的重力加速,地球半径为。求:

(1)某人在地球表面用体重计称得重,站在升降机中,当升降机以加速度(为地球表面处的重力加速度)竖直上升时,在某处此人再一次用同一体重计称得视重为,忽略地球自转的影响,求升降机此时距地面的高度;

(2)如果把绳的一端搁置在同步卫星上,地球自转的周期为,求绳的长度至少为多长。

变式练习答案:

1.

2.

3.(1)(2)

4.(1)航天员对神舟七号的压力为零。因为地球对航天员的万有引力恰好提供了航天员随飞船绕地球做匀速圆周运动所需的向心力,航天员处于完全失重状态;(2)。

5.(1);(2)。

2010-02-01 人教网

-天体运动单元测试题及答案

天体运动单元测试题 一、选择题 1.“神舟七号”在绕地球做匀速圆周运动的过程中,下列事件不可能发生的是( ) A .航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼 B .悬浮在轨道舱内的水呈现圆球形 C .航天员出舱后,手中举起的五星红旗迎风飘扬 D .从飞船舱外自由释放的伴飞小卫星与飞船的线速度相等 2.我国的“神舟七号”飞船于2008年9月25日晚9时10分载着3名宇航员顺利升空,并成功“出舱”和安全返回地面.当“神舟七号”在绕地球做半径为r 的匀速圆周运动时,设飞船舱内质量为m 的宇航员站在可称体重的台秤上.用R 表示地球的半径,g 表示地球表面处的重力加速度,g ′表示飞船所在处的重力加速度,N 表示航天员对台秤的压力,则下列关系式中正确的是( ) A .g ′=0 B .g ′=22R g r C .N=mg D .N=R mg r 3.“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆,其运动周期为5.74年,则关于“坦 普尔一号”彗星的下列说法中正确的是( ) A .绕太阳运动的角速度不变 B .近日点处线速度大于远日点处线速度 C .近日点处加速度大于远日点处加速度 D .其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数 4.地球表面的重力加速度为g ,地球半径为R ,引力常量为G .假设地球是一个质量分布均 匀的球体,体积为343 R π,则地球的平均密度是( ) A .34g GR π B .234g GR π C .g GR D .2g G R 5.“嫦娥二号”已于2010年10月1日发射,其环月飞行的高度距离月球表面100km ,所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km 的“嫦娥一号”更加翔实.若两颗卫星环月的运行均可视为匀速圆周运动,运行轨道如图所示.则( ) A .“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”更小 B .“嫦娥二号”环月运行时的线速度比“嫦娥一号”更小 C .“嫦娥二号”环月运行时的角速度比“嫦娥一号”更小 D .“嫦娥二号”环月运行时的向心加速度比“嫦娥一号”更小 6.人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为R ,线速度为v ,周期为T ,要使卫星的周期变为2T ,可以采取的办法是( ) A .R 不变,使线速度变为2 v

高中物理天体运动经典习题

十年高考试题分类解析-物理 1.假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d 。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 A.R d - 1 B.R d +1 C.2)(R d R - D.2 )(d R R - 2.一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为v 。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m 的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为N ,已知引力常量为G,,则这颗行星的质量为 A .mv 2 /GN B .mv 4 /GN . C .Nv 2 /Gm .D .Nv 4 /Gm . 3.(2012·北京理综)关于环绕地球运动的卫星,下列说法正确的是 4A C 5A. B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心 加速度值 D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值 6.(2012·全国理综)一单摆在地面处的摆动周期与在某矿井底部摆动周期的比值为k 。设地球的半径为R 。假定地球的密度均匀。已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零,求矿井的深度d . 1.(2011重庆理综第21题)某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过N 年,该行星会运行到日地连线的延长线上,如题21图所示。该行星与地球的公转半径比为

A .231N N +?? ??? B.23 1N N ?? ?-?? C .3 2 1N N +?? ??? D.32 1N N ?? ?-?? 2(2011四川理综卷第17题)据报道,天文学家近日发现了 一颗距地球40光年的 “超级地球”,名为“55Cancrie ”,该行星绕母星(中心天体)运行的周期约为地球绕太阳运行周期的 1 480 ,母星的体积约为太阳的60倍。假设母星与太阳密度相同,“55Cancrie ”与地球均做匀速圆周运动,则“55Cancrie ”与地球的 A. B. C.1.m 1、m 2、M (M >>m 1,M >>m 2).在C 的万有引力作用下,a 、b 从2运行周期和相应的圆轨道半径,T 0和R 0是 3.(2010,在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为2g ,则 A .1g a =B .2g a =C .12g g a +=D .21g g a -= 4(2010四川理综卷第17题).a 是地球赤道上一栋建筑,b 是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面9.6×106 m 的卫星,c 是地球同步卫星,某一时刻b 、c 刚好位于a 的正上方(如图甲所示),经48h ,a 、b 、c 的大致位置 是图乙中的(取地球半径R=6.4×106m ,地球表面重力加速度g=10m/s 2 ,π 5.(2010安徽理综)为了对火星及其周围的空间环境进行探测,我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”。假设探测器在离火星表面高度分别为h 1和h 2的圆轨道上运动时,周期分别为T 1和T 2。火星可视为质量分布均匀的球体,且忽略火星的自转影响,万有引力常量为G 。仅利用以上数据,可以计算出 A .火星的密度和火星表面的重力加速度

天体运动专题例题 练习

3.已知地球的同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.0倍,根据你知道的常识,可以估算出地球到月球的距离,这个距离最接近( ) A .地球半径的40倍 B .地球半径的60倍 C .地球半径的80倍 D .地球半径的100倍 10据报道,我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008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 4.宇航员在月球表面完成下面实验:在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部的最低点,静止一质量为m 的小球(可视为质点),如图所示,当给小球水平初速度υ0时,刚好能使小球在竖直平面内做完整的圆周运动。已知圆弧轨道半径为r ,月球的半径为R ,万有引力常量为G 。若在月球表面上发射一颗环月卫星,所需最小发射速度为( ) A .Rr r 550υ B .Rr r 52 0υ C .Rr r 50 υ D . Rr r 552 0υ 3.(6分)(2015?红河州模拟)“神舟”五号载人飞船在绕地球飞行的第五圈进行变轨,由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h 的圆形轨道.已知飞船的质量为m ,地球半径为R ,地面 A . 等于mg (R+h ) B . 小于mg (R+h ) C . 大于mg (R+h ) D . 等于mgh 7(2015沈阳质量检测 ).为了探测x 星球,总质量为1m 的探测飞船载着登陆舱在以该星球中心为圆心的圆轨道上运动,轨道半径为1r ,运动周期为1T 。随后质量为2m 的登陆舱脱离飞船,变 轨到离星球更近的半径为2r 的圆轨道上运动,则 A .x 星球表面的重力加速度2 11214T r g π= B .x 星球的质量21 3124GT r M π= C .登陆舱在1r 与2r 轨道上运动时的速度大小之比1 22121r m r m v v =

天体运动习题及答案

1.若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径为r ,周期为T ,引力常量为G ,则 可求得( B ) A .该行星的质量 B .太阳的质量 C .该行星的平均密度 D .太阳的平均密度 2.有一星球的密度与地球的密度相同,但它表面处的重力加速度是地面表面处重力加速 度的4倍,则该星球的质量将是地球质量的(D ) A .14 B .4倍 C .16倍 D .64倍 3.火星直径约为地球直径的一半,质量约为地球质量的十分之一,它绕太阳公转的轨道 半径约为地球绕太阳公转半径的1.5倍.根据以上数据,下列说法中正确的是(AB ) A .火星表面重力加速度的数值比地球表面小 B .火星公转的周期比地球的长 C .火星公转的线速度比地球的大 D .火星公转的向心加速度比地球的大 4.若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动,设其周期为T ,引力常量为G , 那么该行星的平均密度为(B ) A .GT 23π B .3πGT 2 C .GT 24π D .4πGT 2 5.为了对火星及其周围的空间环境进行监测,我国预计于2011年10月发射第一颗火星 探测器“萤火一号”.假设探测器在离火星表面高度分别为h 1和h 2的圆轨道上运动时, 周期分别为T 1和T 2.火星可视为质量分布均匀的球体,且忽略火星的自转影响,引力常 量为G .仅利用以上数据,可以计算出( A ) A .火星的密度和火星表面的重力加速度 B .火星的质量和火星对“萤火一号”的引力 C .火星的半径和“萤火一号”的质量 D .火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力 6.设地球半径为R ,a 为静止在地球赤道上的一个物体,b 为一颗近地绕地球做匀速圆 周运动的人造卫星,c 为地球的一颗同步卫星,其轨道半径为r.下列说法中正确的是( D ) A .a 与c 的线速度大小之比为r R B .a 与c 的线速度大小之比为R r C .b 与c 的周期之比为r R D .b 与c 的周期之比为R r R r 7.2008年9月27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务,他的第一次太 空行走标志着中国航天事业全新时代的到来.“神舟七号”绕地球做近似匀速圆周运动, 其轨道半径为r ,若另有一颗卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为2r ,则可以确定

青岛版六年级科学上册第四单元试题

青岛版六年级科学上册14-22课单元测试题 学校班级姓名等级 一、查漏补缺。 1.昼夜交替现象是由地球的形成的。 2. 在一年四季中,白天的时间也会不断的发生变化。在我国,白天时间最短的一天是,最长的一天是。 3. 昼夜变化是有的,生活在地球上的动植物因昼夜更替呈现出 的变化。 4. 地球围绕太阳自西向东公转,地轴是________ 的,地球公转一周的时间 为,称为地球的公转周期。地球公转形成了。 5.月球自西向东围绕地球公转,公转一周的时间大约是农历的_______。 6. 日食和月食是、、三个天体运动形成的天文现象。 7.地球的体积相当于个月球,月球的引力只有地球的。 8.蚯蚓喜欢生活在的地方。 9.动物适应环境保护自己的方式有、、等。 10.向光性、向地性、向水性、向肥性统称植物的运动。 二、明辨是非: 1.地球总是自东向西不停地旋转着,因为太阳是东升西落。() 2.受天气等因素的影响,各种花开放时间可能会发生变化。() 3.在同一时间里,北半球与南半球的季节是一样的。() 4.月相变化是月球的形状在变化。() 5.日食发生时,地球在太阳和月球的中间。() 6.人类到达月球后,要自带氧气装置,因为月球上没有空气() 7.生物与环境相互依存,相互影响。() 8.军人使用的迷彩服是在变色龙的启示下发明的。() 9.植物的向性运动是植物适应环境形成的习性。() 10.月球距离地球38.4千米,是离地球最近的球天体。() 三、珠海拾贝。1.为建立完善的宇宙概念奠定了基础的是()A地心说B日心说 2.一天中,牵牛花花瓣的开闭情况随着()的不同而发生变化。 A时间B空间C运动方式3.在我国,日月星辰的移动方向是()。A自西向东B自东向西 4.下面说法正确的是()。 A大海的涨潮和落潮是风引起的B大海涨潮和落潮是月相变化引起的 5.在日食过程中挡光的天体是()A月亮B地球C太阳 6.下列景观月球上存在的是() A暴风骤雨B平原高山彼此起伏C有碧海蓝 天D鸟语花香 7.下列动物能够生活在北极寒冷环境中的是() A.大象 B.企鹅 C 北极熊 D 蓝鲸 8.动物的自我保护是根据()的变化而变化的。 A 身体 B 环境C颜色 D 外表 四、科学与生活 1、昼夜更替的原因是什么? 2、假如我去月球旅游,应做哪些准备? 3、变色龙是怎样适应环境保护自己的? 五、快乐探究:你喜欢探究植物的哪一个向性运动?请把你的实验方案写在下面。 研究的问题: 实验材料: 实验步骤:

2018年高考物理复习天体运动专题练习(含答案)

2018年高考物理复习天体运动专题练习(含答 案) 天体是天生之体或者天然之体的意思,表示未加任何掩盖。查字典物理网整理了天体运动专题练习,请考生练习。 一、单项选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.) 1.(2014武威模拟)2013年6月20日上午10点神舟十号航天员首次面向中小学生开展太空授课和天地互动交流等科 普教育活动,这是一大亮点.神舟十号在绕地球做匀速圆周运动的过程中,下列叙述不正确的是() A.指令长聂海胜做了一个太空打坐,是因为他不受力 B.悬浮在轨道舱内的水呈现圆球形 C.航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼 D.盛满水的敞口瓶,底部开一小孔,水不会喷出 【解析】在飞船绕地球做匀速圆周运动的过程中,万有引

力充当向心力,飞船及航天员都处于完全失重状态,聂海胜做太空打坐时同样受万有引力作用,处于完全失重状态,所以A错误;由于液体表面张力的作用,处于完全失重状态下的液体将以圆球形状态存在,所以B正确;完全失重状态下并不影响弹簧的弹力规律,所以拉力器可以用来锻炼体能,所以C正确;因为敞口瓶中的水也处于完全失重状态,即水对瓶底部没有压强,所以水不会喷出,故D正确. 【答案】 A 2.为研究太阳系内行星的运动,需要知道太阳的质量,已知地球半径为R,地球质量为m,太阳与地球中心间距为r,地球表面的重力加速度为g,地球绕太阳公转的周期T.则太阳的质量为() A.B. C. D. 【解析】地球表面质量为m的物体万有引力等于重力,即G=mg,对地球绕太阳做匀速圆周运动有G=m.解得M=,D正确.

【答案】 D 3.(2015温州质检)经国际小行星命名委员会命名的神舟星和杨利伟星的轨道均处在火星和木星轨道之间.已知神舟星平均每天绕太阳运行1.74109 m,杨利伟星平均每天绕太阳运行1.45109 m.假设两行星都绕太阳做匀速圆周运动,则两星相比较() A.神舟星的轨道半径大 B.神舟星的加速度大 C.杨利伟星的公转周期小 D.杨利伟星的公转角速度大 【解析】由万有引力定律有:G=m=ma=m()2r=m2r,得运行速度v=,加速度a=G,公转周期T=2,公转角速度=,由题设知神舟星的运行速度比杨利伟星的运行速度大,神舟星的轨道半径比杨利伟星的轨道半径小,则神舟星的加速度比杨利伟星的加速度大,神舟星的公转周期比杨利伟星的公转周期小,神舟星的公转角速度比杨利伟星的公转角速度大,故选

天体运动经典例题含答案.docx

. 1.人造地球卫星做半径为r,线速度大小为v 的匀速圆周运动。当其角速度变为原来的 2 4 倍后,运动半径 为,线速度大小为。 【解析】由 G Mm m 2r 可知,角速度变为原来的 2 r 可知,角速度变为原 倍后,半径变为 2r ,由v r 24 222 来的 4 倍后,线速度大小为2 v。【答案】2r,2 v 2.一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为 v0假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力 计测量一质量为 m 的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为N0,已知引力常量为 G,则这颗行星的质量为 A. mv 2 B. mv 4 C. Nv 2 D. Nv 4 GN GN Gm Gm 【解析】卫星在行星表面附近做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律有 G M m /m / v2,宇航员在行星表面用弹簧测力计测得质量为m 的物体的重为N ,则G M m N ,解 R 2R R 2 得 M= mv 4, B 项正确。【答案】B GN 3.如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动。下列说确的是 A.太阳对小行星的引力相同 B.各小行星绕太阳运动的周期小于一年 C.小行星带侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值 D.小行星带各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值 【答案】 C【解析】根据行星运行模型,离地越远,线速度越小,周期越大,角速度越小,向心加速度等于 万有引力加速度,越远越小,各小行星所受万有引力大小与其质量相关,所以只有 C 项对。 4.宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间 t 小球落回原处 ;若他在某星球表面以相同的速 度竖直上抛同一小球 ,需经过时间 5t 小球落回原处 .(取地球表面重力加速度 2 g=10 m/s ,空气阻力不计 ) (1)求该星球表面附近的重力加速度g ′. (2)已知该星球的半径与地球半径之比为R 星∶ R 地 =1 ∶4,求该星球的质量与地球质量之比M 星∶M 地.

青岛版六年级科学(上册)第4单元检测题

青岛版六年级科学(上册)第4单元检测题 一:填空 1、昼夜交替现象是由于地球的(自转)形成的。 2、在地球上对着太阳的一面是白天,背着太阳的一面是(黑夜)。 3、地球是一个不透明的球体,太阳只能照亮地球的(一半)。地球自转一周的时间大约是(24 )小时,约是一天的时间。 4、昼夜变化是有(规律)的,生活在地球上的动植物因此呈现出(规律性)的变化。 5、白天人们的活动比较(活跃);早晨醒来,(呼吸)、(心跳)会加快;傍晚,体温会比清晨升高约(1℃),血压也从早上(起床时的最低点)升至(晚上时的最高点);这是人类长期“(日出而作)、(日落而息)”形成的节律。 6、 18世纪的植物学家林勒阿斯对植物进行了长期的观察,发现不同植物的开花时间不同,而且同类植物在同一时间开花,从而编排出一个“(花种)”。 7、地球绕太阳(自西向东)公转。地球公转时,地轴是(倾斜)的,而且(倾斜方向)保持不变。地球公转一周的时间为(一年),称为地球的(公转周期)。 8、我国古代劳动人民根据经验,把四季分成了(24 )个节气。 9、人们在不同夜晚的同一时间观察星座是发现,太空中星座的位置会随着时间的推移逐渐(自西向东)移动。 10、阳光直射的地区气温(高),阳光斜射的地区气温(低)。 11、在一年四季中,白天的时间也会不断的发生变化。在我国,白天时间最短的一天是(冬至日),最长的一天是(夏至日)。 12月球在圆缺变化过程中出现的各种形状叫做(月相)。 13、月球本身并不发光,靠反射(太阳光)才发亮。月球围绕地球转动的同时,地球又带着月球绕(太阳)转。因此,月球被太阳照亮的一面就会有时面向地球,有时(背向)地球,有时部分(面向)地球,月相变化就是这样产生的。 14、日食时,太阳被遮挡的部分总是从(西)边开始,向(东)边移动,这说明遮挡的天体总是自(西)向(东)运行的。 15、月食时,总是月亮的(东)边先亏。 16、日食和月食是(太阳)、(月亮)、(地球)三个天体运动形成的天文现象。 17、(月亮)是距离地球最近的星球,它每时每刻都在以(逆时针)方向围绕地球旋转。 18、月球温差很大,面向太阳的一面温度可达()以上,背向太阳的一面温度可达()以下。 19、月球上没有(空气),没有(生物),没有(液态水)。 20、波兰天文学家(哥白尼)在他所著的(日心说)一书中,提出了“日心说”,这一学说又称为(太阳中心说)。他提出:地球不是宇宙的中心,(太阳)才是地球、月球等天体运行的中心,实际上地球也在运动。 21、月球运行到太阳和地球中间,地球处于月影中时,因月球挡住了太阳照射到地球上的光,从而形成了(日食);而(月食)则是月球运行到地球的影子中,地球挡住了太阳射向月球的光。 22、地球在公转过程中,同一地点主要是温带地区受到太阳的(照射)情况不同;有时太阳高度(大),有时太阳高度(小),有时太阳高度(适中)。这样,在一年中就会出现冷热不同的(四季)。 23、月球是地球的(卫星),它(自西向东)围绕地球公转,公转一周的时间大约是农历的(一个月)。 24、月球是个球体,距离地球约(38.4万)千米;是离地球最近的天体。(49 )

2017-2019高考物理真题分类解析---万有引力定律与航天

2017-2019高考物理真题分类解析---万有引力定律 与航天 1.(2019·新课标全国Ⅰ卷)在星球M 上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上,把物体P 轻放在弹簧上端,P 由静止向下运动,物体的加速度a 与弹簧的压缩量x 间的关系如图中实线所示。在另一星球N 上用完全相同的弹簧,改用物体Q 完成同样的过程,其a –x 关系如图中虚线所示,假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M 的半径是星球N 的3倍,则 A .M 与N 的密度相等 B .Q 的质量是P 的3倍 C .Q 下落过程中的最大动能是P 的4倍 D .Q 下落过程中弹簧的最大压缩量是P 的4倍 【答案】AC 【解析】A 、由a –x 图象可知,加速度沿竖直向下方向为正方向,根据牛顿第二定律有:mg kx ma -=,变形式为:k a g x m =- ,该图象的斜率为k m -,纵轴截距为重力加速度g 。根据图象的纵轴截距可知,两星球表面的重力加速度之比为: 0033 1 M N a g g a ==;又因为在某星球表面上的物体,所受重力和万有引力相等,即:2Mm G m g R '=',即该星球的质量2gR M G =。又因为:3 43R M πρ=,联立得34g RG ρπ=。 故两星球的密度之比为: 1:1N M M N N M R g g R ρρ=?=,故A 正确;B 、当物体在弹簧上运动过程中,加速度为0的一瞬间,其所受弹力和重力二力平衡,mg kx =,即:kx m g = ;结合a –x 图象可知,当物体P 和物体Q 分别处于平衡位置时,弹簧的压缩量之比为:00122 P Q x x x x ==,故物体P 和物体Q 的质量之比

人教版物理必修二天体运动测试题(含参考答案)

人教版物理必修二天体运动测试题(含参考答案) 总分:100分 时间:60min 一、选择题(除特殊说明外,本题仅有一个正确选项,每小题4分,共计40分) 1. 人造卫星在运行中因受高空稀薄空气的阻力作用,绕地球运转的轨道半径会慢慢减小,在半径缓慢变化过程中,卫星的运动还可近似当作匀速圆周运动。当它在较大的轨道半径r 1上时运行线速度为v 1,周期为T 1,后来在较小的轨道半径r 2上时运行线速度为v 2,周期为T 2,则它们的关系是 ( ) A .v 1﹤v 2,T 1﹤T 2 B .v 1﹥v 2,T 1﹥T 2 C .v 1﹤v 2,T 1﹥T 2 D .v 1﹥v 2,T 1﹤T 2 2. 土星外层上有一个土星环,为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群,可以测量环中各层的线速度v 与该层到土星中心的距离R 之间的关系来判断 ① 若v R ∝,则该层是土星的一部分 ②2v R ∝,则该层是土星的卫星群. ③若1v R ∝,则该层是土星的一部分 ④若21v R ∝,则该层是土星的卫星群.以上说法正确的是 A. ①② B. ①④ C. ②③ D. ②④ 3.假如地球自转速度增大,关于物体重力的下列说法中不正确的是 ( ) A 放在赤道地面上的物体的万有引力不变 B.放在两极地面上的物体的重力不变 C 赤道上的物体重力减小 D 放在两极地面上的物体的重力增大 4.在太阳黑子的活动期,地球大气受太阳风的影响而扩张,这样使一些在大气层外绕地球飞行的太空垃圾被大气包围,而开始下落。大部分垃圾在落地前烧成灰烬,但体积较大的则会落到地面上给我们造成威胁和危害.那么太空垃圾下落的原因是( ) A .大气的扩张使垃圾受到的万有引力增大而导致的 B .太空垃圾在燃烧过程中质量不断减小,根据牛顿第二定律,向心加速度就会不断增大,所以垃圾落向地面

高中物理 第六章 万有引力与航天单元练习 新人教版必修21

第六章 万有引力与航天 一、选择题 1.关于万有引力定律的正确的说法是( ) A .万有引力定律仅对质量较大的天体适用,对质量较小的一般物体不适用 B .开普勒等科学家对天体运动规律的研究为万有引力定律的发现作了准备 C .恒星对行星的万有引力都是一样大的 D .两物体间相互吸引的一对万有引力是一对平衡力 2.在绕地球做圆周运动的太空实验舱内,下列可正常使用的仪器有( ) A .温度计 B .天平 C .水银气压计 D .摆钟 E .秒表 3.发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是( ) A .牛顿、卡文迪许 B .开普勒、伽利略 C .开普勒、卡文迪许 D .牛顿、伽利略 4.太空舱绕地球飞行时,下列说法正确的是( ) A .太空舱作圆周运动所需的向心力由地球对它的吸引力提供 B .太空舱内宇航员感觉舱内物体失重 C .太空舱内无法使用天平 D .地球对舱内物体无吸引力 5.关于重力和万有引力的关系,下列认识正确的是( ) A .地面附近物体所受到重力就是万有引力 B .重力是由于地面附近的物体受到地球吸引而产生的 C .在不太精确的计算中,可以认为其重力等于万有引力 D .严格说来重力并不等于万有引力,除两极处物体的重力等于万有引力外,在地球其他各处的重力都略小于万有引力 6.行星绕恒星的运动轨道我们近似成圆形,那么它运行的周期T 的平方与轨道半径R 的三 次方的比例常数k ,即32 R T k ,则常数k 的大小( ) A .行星的质量有关 B .只与恒星的质量有关 C .与恒星的质量及行星的质量没有关系 D .与恒星的质量及行星的质量有关系 7.一颗人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动,它的速率、周期跟它的轨道半径的关系( ) A .半径越大,速率越小,周期越大 B .半径越大,速率越大,周期越大 C .半径越大,速率越小,周期越小 D .半径越大,速率越小,周期不变 8.两颗靠得很近的天体称为双星,它们以两者连线上的某点为圆心作匀速圆周运动,则下列说法正确的是( ) A .它们作匀速圆周运动的半径与其质量成正比 B .它们作匀速圆周运动的向心加速度大小相等 C .它们作匀速圆周运动的向心大小相等 D .它们作匀速圆周运动的周期相等 9.若某星球的质量和半径均为地球的一半,那么质量为50kg 的宇航员在该星球上的重力

2019高考物理一轮复习天体运动题型归纳

天体运动题型归纳 李仕才 题型一:天体的自转 【例题1】一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量为G ,若由于天体自转使物体对天体表面压力怡好为零,则天体自转周期为( ) A .1 2 4π3G ρ?? ??? B .1 2 34πG ρ?? ??? C .1 2 πG ρ?? ??? D .1 2 3πG ρ?? ??? 解析:在赤道上2 2 R m mg R Mm G ω+=① 根据题目天体表面压力怡好为零而重力等于压力则①式变为 22R m R Mm G ω=②又 T π ω2= ③ 33 4 R M ρπ= ④ ②③④得:2 3GT π ρ= ④即21 )3(ρπG T =选D 练习 1、已知一质量为m 的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为ΔN ,假设地球是质量分布 均匀的球体,半径为R 。则地球的自转周期为( ) A. 2T = 2T =R N m T ?=π2 D.N m R T ?=π2 2、假设地球可视为质量均匀分布的球体,已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g 0,在赤道的大小为g ;地球自转的周期为T ,引力常数为G ,则地球的密度为: A. 0203g g g GT π- B. 0203g g g GT π- C. 23GT π D. 23g g GT πρ=

题型二:近地问题+绕行问题 【例题1】若宇航员在月球表面附近高h 处以初速度0v 水平抛出一个小球,测出小球的水平射程为L 。已知月球半径为R ,引力常量为G 。则下列说法正确的是 A .月球表面的重力加速度g 月=hv 2 L 2 B .月球的质量m 月=hR 2v 20 GL C .月球的第一宇宙速度v = v 0 L 2h D .月球的平均密度ρ=3hv 2 2πGL 2R 解析 根据平抛运动规律,L =v 0t ,h =12g 月t 2 ,联立解得g 月=2hv 2 0L 2;由mg 月=G mm 月R 2, 解得m 月=2hR 2v 2 0GT 2;由mg 月=m v 2 R ,解得v =v 0L 2hR ;月球的平均密度ρ=m 月43πR 3=3hv 2 2πGL 2R 。 练习:“玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想。机器人“玉兔号”在月球表面做了一个自由下落试验,测得物体从静止自由下落h 高度的时间t ,已知月球半径为R ,自转周期为T ,引力常量为G 。则下列说法正确的是 A .月球表面重力加速度为t 2 2h B .月球第一宇宙速度为 Rh t C .月球质量为hR 2 Gt 2 D .月球同步卫星离月球表面高度 3hR 2T 2 2π2t 2-R 【例题2】过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51 peg b ”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b ”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的1 20 。该中心恒星与太阳的质量比约为 A.1 10 B .1 C .5 D .10

高中天体运动必备知识及例题讲解

授课主题 万有引力与重力的关系 教学目的 理解万有引力与重力之间的关系及会运用知识解此类问题 授课日期及时段 2013.04.06 ;3课时 教学内容 一, 本周错题讲解 二, 知识归纳 .考点梳理 (1).基本方法:把天体运动近似看作圆周运动,它所需要的向心力由万有引力提供, 即: G r v m r Mm 2 2 ==mω2 r=m r T 2 2 4π (2).估算天体的质量和密度 由G 2 r Mm =m r T 2 2 4π得:M= 2 3 24Gt r π.即只要测出环绕星体M 运转的一颗卫星运转的半径和周期,就可以计算出 中心天体的质量. 由ρ= V M ,V= 3 4πR3 得: ρ= 3 2 33R GT r π.R 为中心天体的星体半径 特殊:当r=R时,即卫星绕天体M 表面运行时,ρ=2 3GT π(2003年高考),由此可以测量天体的密度. (3)行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题

表面重力加速度g 0,由 02 G M m m g R = 得:0 2 G M g R = 轨道重力加速度g ,由 2 () G M m m g R h =+ 得:2 2 0( )()G M R g g R h R h ==++ (4)卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系 (1)由Gr v m r Mm 2 2 =得:v= r GM . 即轨道半径越大,绕行速度越小 (2)由G 2 r Mm =mω2 r得:ω= 3 r GM 即轨道半径越大,绕行角速度越小 (3)由2 2 24M m G m r r T π=得:3 2r T G M π = 即轨道半径越大,绕行周期越大. (5)地球同步卫星 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星,它的周期T =24h .要使卫星同步,同步卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h . 由: G2 2 2 4()M m m R h T π=+(R+h) 得: 23 2 4h R GM T π = -=3.6×104 km=5.6R R表示地球半径 三.热身训练 1.把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周。由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得 A .火星和地球的质量之比 B .火星和太阳的质量之比 C .火星和地球到太阳的距离之比 D .火星和地球绕太阳运动速度之比 2.宇航员在探测某星球时,发现该星球均匀带电,且电性为负,电荷量为Q .在一次实验时,宇航员将一带负电q (q <

教科版科学六年下册《宇宙》每课知识要点归纳练习题 附单元知识点复习测试卷 有答案

教科版科学六年下册《宇宙》每课知识要点归纳练习题 附单元知识点测试卷 第三单元宇宙 1、地球的卫星——月球 1、1969年7月20日,美国“阿波罗11号”宇宙飞船着陆月球,(阿姆斯特朗)在月球上印下了人类的第一个足印。 2、探月历程:肉眼观察→(天文望远镜)→(探测飞行器)→(登月考察)。 3、月球是地球的(卫星),月球围绕地球逆时针(自西向东)运动。 4、月球直径大约是地球的(1/4),月球体积大约是地球的(1/49),月球质量大约是地球的(1/80),月球引力大约是地球的(1/6)。 5、2007年10月24日,中国自主研发并发射了首个月球探测器( “嫦娥一号”)成为世界上第五个发射月球探测器的国家。 6、月球最具特征地形是(环形山)。

2、月相变化 1、月球在圆缺变化过程中出现的(各种形状)叫做月相。 2、月球是一个不(发光),也不(透明)的球体。我们看到的月光是它(反射)太阳的光。月相实际上是人们从(地球上)看到的月球被太阳照亮的部分。由于观察的角度不同,所以看到的月相亮面(大小)、(方向)就不同。 3、月相变化周期约为29.5天,为农历(一个月)。日,地,月三者位置不断变化。 4、月相的变化规律是:上半月(由缺变圆),下半月(由圆变缺)。月面由(右)变到(左)。 5、月球亮面始终朝着(太阳),月球只能有(一半)被太阳照亮。 6、初一是(新月),初四、二十七是(峨眉)月,初七、初八是(上玄月),十五或十六是(满月),十三、十九是(凸月),二十二、二十三是(下玄月),二十九是(残月)。

3、我们来造环形山 1、环形山的特点:①、分布(杂乱随机);②、数量(众多),大多是(圆形);③、大小、深浅不一。 2、月球地貌的最大特征,就是分布着许多大大小小的(环形山)。环形山大多是圆形,有单个的,有几个挤叠在一起的,也有(大环套小环)的。环形山的直径有的不足一千米,有的直径能达到几百千米。 3、造环形山的方法:①(喷水)法;②(撞击)法。 4、目前公认的观点是(“撞击说”)。众多的环形山是长期以来(流星)、(陨石)撞击月球后遗留下来的痕迹。因为月球上没有(空气),就相当于少了一层保护层,使得撞击更为猛烈和频繁。 5、环形山的形成与许多因素有关,(陨石)撞击是主要原因。 4、日食和月食 1、日食分为三种,即(日全食)、(日偏食)和(日环食)。月食只有(全食)和(偏食),而没有环食。 2、日食和月食是日、地、月三个天体运动形成的(天文)现象。是

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高一物理《天体运动》单元测试卷 一、 1、我国已成功地射了“神舟 6 号” 人船,已知船在太空中运行的 道是一个,的一个焦点是地球的球心,如所示.船在运行中只受到 地球它的万有引力作用,在船从道的 A 点沿箭方向运行到 B 点的程中,以下法中正确的是() A .船的速率不 B.船的速率增大 C.船的机械能守恒D.船的机械能增加 2、把水星和金星太阳的运匀速周运.从水星与金星和太阳 在一条直上开始,若得在相同内水 星、金星的角度分θ1、θ2(均角),由此条件可 求得水星和金星() A .量之比B.太阳运的道半径之比 C.太阳运的能之比D.受到太阳的引力之比 3、若两行星的量分M 和 m,它太阳运行的道半 径分 R 和 r,它的公周期之比?() M R3MR3R2 A. m B. r 3 C. mr D.r 2 4、假地球可量均匀分布球体,已知地球表面重力加速度在两极大小 g0,赤道的大小 g;地球自周期 T,引力常量 G.地球的密度()A .B.C.D. 5、苹果落向地球,而不是地球向上运碰到苹果.下列述中正确的是() A.由苹果量小,地球的引力小,而地球量大,苹果的引力大造成的 B.由地球苹果有引力,而苹果地球没有引力造成的 C.苹果地球的作用力和地球苹果的作用力是相等的,由于地球量极大,不可能生明的加速度 D.以上法都不 1 6、离地面某一高度 h 的重力加速度是地球表面重力加速度的2 ,高度 h 是 1 地球半径的()A.2 倍 B. 2 C.4 倍 D.( 2 -1)倍

7、均匀分布在地球赤道平面上空的三颗同步通信卫星能够实现除地球南北极等 少数地区外的“全球通信”。一直地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地 球自转周期为 T,下面列出的是关于散客卫星中任意两颗卫星间距离s 的表达式, 其中正确的是() 4222 332233gR T C.gR T D.42 8、北斗卫星系统由地球同步轨道卫星与低轨道卫星两种组成,这两种卫星在轨 道正常运行时() A .同步轨道卫星运行的周期较大B.同步轨道卫星运行的线速度较大 C.同步轨道卫星运行可能飞越南京上空D.两种卫星运行速度都大于第一宇宙 速度 二、多项选择 9、列关于卫星的说法正确的是() A. 同步卫星运行速度等于7.9 km/s B. 同步卫星在赤道上空,离地面高度一定,相对地面静止 C.第一宇宙速度是地球近地卫星的环绕速度 D.第一宇宙速度与卫星的质量有关 10、2014 年 10 月 24 日凌晨 2 时,“小飞”嫦娥五号试验器在西昌卫星发射中心 发射成功,并于11 月 1 日顺利返回,成功着陆.这是中国首次实施从月球轨道 返回地球的返回飞行试验器.试验器对嫦娥五号关键技术进行了相关验证,以确 保后续的探月计划顺利进行.设想几年以后,我国宇航员随“嫦娥”号成功登月: 宇航员随“嫦娥”号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动,宇航员测出飞船绕行 N 圈所用的时间为T;登月后宇航员利用随身携带的弹簧秤测出质量为m 的iPhoneN 手机所受的“重力”为 F.已知万有引力常量为G.则根据以上信息我们 可以得到() A .月球的密度B.月球的自转周期 C.飞船的质量D.月球的“第一宇宙速度” 11、由于某种原因,人造地球卫星的轨道半径减小了,那么 A.卫星受到的万有引力增大,线速度减小 B.卫星的向心加速度增大,周期减小 C.卫星的动能、重力势能和机械能都减小 D.卫星的动能增大,重力势能减小,机械能减小 12、下列说法正确的是 ()

高一物理天体运动方面练习题

物理测试 1、 两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动,周期之比为TA :TB=1:8;则轨道半径之比和运动速率之比分别为( ) A 、RA :RB=4:1 vA :vB=1:2 B、RA :RB=4:1 vA :vB=2:1 C、RA :RB=1:4 vA :vB=1:2 D、RA :RB=1:4 vA :vB=2:1 2、如图,在一个半径为R、质量为M的均匀球体中,紧贴着球的边缘挖去一个半径为R/2的球星空穴后,剩余的 阴影部分对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距d的质点m的引力是多大? 3、两个球形的行星A、B各有一个卫星a和b,卫星的圆轨迹接近各行星的表面。如果两行星质量之比为MA/MB=p,两个行星半径之比RA/RB=q,则两卫星周期之比TA/TB为______ 4、一颗人在地球卫星以初速度v发射后,可绕地球做匀速圆周运动,若使发射速度为2v,该卫星可能( ) A、绕地球做匀速圆周运动,周期变大 B、绕地球运动,轨道变为椭圆 C、不绕地球运动,轨道变为椭圆 D、挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙 5、如图,有A、B两颗行星绕同一颗恒星做圆周运动,A行星的周期为T1,B行星的周期为T2,在某一时刻两行星相距最近,则 (1)至少经过多长时间,两行星再次相距最近? (2)至少经过多长时间,两行星相距最远? 6、已知地球的质量为M,地球的半径为R,地球的自传周期为T,地球表面的重力加速度为g,无线电信号的传播 速度为C,如果你用卫星电话通过地球卫星中的转发器发的无线电信号与对方通话,则在你讲完话后要听到对 方的回话,所需要的最短时间为( ) A、322244πT gR c ? B 、322242πT gR c ? C 、)4(43222R T gR c -?π D 、)4(23222R T gR c -?π 7、在天体演变过程中,红色巨星发生爆炸后,可以形成中子星,中子星具有极高的密度。 (1)若已知某中子星的密度为ρ,该中子星的卫星绕它作圆周运动,试求该中子星运行的最小周期。

2015年高考物理真题分类汇编:万有引力和天体运动

2015年高考物理真题分类汇编:万有引力和天体运动 (2015新课标I-21). 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,地球质量约为月球质量的81倍,地球半径约为月球半径的3.7倍,地球表面的重力加速度约为9.8m/s2,则此探测器 A. 着落前的瞬间,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 【答案】B、D 【考点】万有引力定律及共应用;环绕速度 【解析】在中心天体表面上万有引力提供重力:= mg , 则可得月球表面的重力加速度 g月= ≈ 0.17g地= 1.66m/s2 .根据平衡条件,探测器悬停时受到的反作用力F = G探= m探 g月≈ 2×103N,选项B正确;探测器自由下落,由V2=2g月h ,得出着落前瞬间的速度v ≈3.6m/s ,选项A错误;从离开近月圆轨道,关闭发动机后,仅在月球引力作用下机械能守恒,而离开近月轨道后还有制动悬停,发动机做了功,机械能不守恒,故选项C错误;在近月圆轨道 万有引力提供向心力:= m,解得运行的线速度V月= = < , 小于近地卫星线速度,选项D正确。 【2015新课标II-16】16. 由于卫星的发射场不在赤道上,同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时,发动机点火,给卫星一附加速度,使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1x103/s,某次发 射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55x103/s,此时 卫星的高度与同步轨道的高度相同,转移轨道和 同步轨道的夹角为30°,如图所示,发动机给卫星 的附加速度的方向和大小约为 A. 西偏北方向,1.9x103m/s B. 东偏南方向,1.9x103m/s C. 西偏北方向,2.7x103m/s D. 东偏南方向,2.7x103m/s 【答案】B

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