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天体运动测试题天体运动测试题
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天体运动测试题
选择题（1、7、10为多选，其余为单选）
1．宇航员在围绕地球作匀速圆周运动的航天飞机中，会处于完全失重状态，下列说法中正确的是（
宇航员仍受重力作用
宇航员受力平衡
重力为向心力
宇航员不受任何力作用
2．行星绕恒星运动的椭圆轨道的半长轴R的三次方与周期的平方的比值为常量，设，则的大小()
A．只与恒星的质量有关
B．与恒星的质量及行星的质量有关系
．只与行量的质量有关系
D．与恒星的质量及行星的速度有关系我国的“神舟七号”飞船于日晚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′＝gC．N＝mg
与v的方向一致
与v的方向相反
垂直v的方向向右
垂直v的方向向左
7.“神舟六号”飞行到第５圈时，在地面指挥控制中心的控制下，由近地点250km圆形轨道1经椭圆轨道2转变到远地点350km的圆轨道3。设轨道2与1相切于Q点，与轨道3相切于P点，如图３所示，则飞船分别在1、2、轨道上运行时（　　）
?　　A．飞船在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
?　　B．飞船在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
?　　C．飞船在轨道1上经过Q点时的加速度大于在轨道2上经过Q点的加速度
?　　D．飞船在轨道2上经过P点时的加速度等于在轨道3上经过P点的加速度
8．如图，地球赤道上的山丘e，近地资源卫星p和地球同步通信卫星q均在赤道平面上绕地球做匀速圆周运动。设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则
A．v1&v2&v3
B．v1&v2&v3
C．a1&a2&a3
D．a1&a3&a2
9．若把地球视为密度均衡的球体，设想从地面挖一个小口径深井直通地心，将一个小球从井口自由下落，不计其他阻力，有关小球的运动的说法中，正确的是()
A．小球做匀速下落
B．小球做加速运动，但加速度减小C．小球先加速下落，后减速下落
D小球的加速度增大，速度也增大倍．
D.卫星所需向心力减小到原来的1/4倍．
11.如图4所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（　　）
?　　A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度
?　　B．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
?　　C．c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c
D．a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大
12.有两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星A和B，它们的轨道半径rA∶rB=1∶2，则它们的向心加速度aA、aB的关系，以下判断中正确的是（
A根据a=ω2r，可得aA∶aB=1∶2
B.根据，可得aA∶aB=2∶1
C根据，可得aA∶aB=1∶1
D.根据，可得aA∶aB=4∶1．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πR3，则地球的平均密度是(　　)
14.火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目。假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行的周期，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运行周期为，火星质量与地球质量之比为p，火星半径与地球半径之比为q，则与之比为（
15.火星的质量和半径分别约为地球的和,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
16．两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，若它都加倍，两球心的距离也加倍，它们之间的作用力为T，在它的两极处用弹簧秤称得某物重W，在赤道上称得该物重W(，求该星球的平均密度(。
18.如图5所示，A是地球的同步卫星．另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心．
　（1）求卫星B的运行周期。
（2）如卫星B绕行方
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天体运动典型例题
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你可能喜欢天体运动，几大知识点总结，高考不容错过天体运动，几大知识点总结，高考不容错过简至朴高中物理百家号知识大点总结（一）天体(卫星)运动问题的处理分析处理天体运动问题，要抓住“一个模型”、应用“两个思路”、区分“三个不同”．1．一个模型：无论是自然天体(如行星、月球等)，还是人造天体(如人造卫星、空间站等)，只要天体的运动轨迹为圆形，就可将其简化为质点的匀速圆周运动．2．两个思路(1)所有做圆周运动的天体，所需的向心力都来自万有引力. 因此，向心力等于万有引力，据此所列方程是研究天体运动的基本关系式(2)运行速度、发射速度和宇宙速度的含义不同．(3)卫星的向心加速度a、地球表面的重力加速度g、在地球表面的物体随地球自转做匀速圆周运动的向心加速度a′的含义不同．（二）人造卫星的发射、变轨与对接3．对接问题(1)低轨道飞船与高轨道空间站对接如图甲所示，飞船首先在比空间站低的轨道运行，当运行到适当位置时，再加速运行到一个椭圆轨道．通过控制轨道使飞船跟空间站恰好同时运行到两轨道的相切点，便可实现对接．(2)同一轨道飞船与空间站对接如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度．4.求天体的密度，关键在于求天体的质量，而求天体质量时主要利用万有引力定律处理天体运动的两条思路，同时要注意对题目隐含条件的挖掘，如绕星体表面运行时有r＝R星以及地球的公转周期、自转周期、月球的周期等．5.宇宙中的双星系统一是：双星模型：如图所示，宇宙中有相距较近、质量可以相比的两个星球，它们离其他星球都较远，因此其他星球对它们的万有引力可以忽略不计．在这种情况下，它们将围绕它们连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，这种结构叫做“双星”．二是：双星模型的特点(1)两星的运行轨道为同心圆，圆心是它们之间连线上的某一点．(2)两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供．(3)两星的运动周期、角速度都相同．(4)两星的运动半径之和等于它们之间的距离，即r1＋r2＝L.(5)解决双星问题的关键是明确其运动特点，两星做匀速圆周运动的向心力由彼此间的引力提供，可由牛顿运动定律分别对两星列方程求解．(6)万有引力定律表达式中的r表示双星间的距离，而不是轨道半径(双星中两颗星的轨道半径一般不同)．（三）万有引力大小的计算1．万有引力定律只适用于两个质点间的作用，均匀球体可看成是质量全部集中在球心的一个质点，对于非均匀球体，可采用割补法转化成均匀球体来计算．2．当物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力，然后求合力(高中一般不涉及)．3.挖补模型：挖去一球体后，剩余部分不再是质量分布均匀的球体，不能直接利用万有引力定律公式求解．可先将挖去部分补上来求引力，求出完整球体对质点的引力F1，再求出被挖去部分对质点的引力F2，则剩余部分对质点的引力为F＝F1－F24.应用挖补法时应注意的两个问题(1)找到原来物体所受的万有引力、挖去部分所受的万有引力与剩余部分所受的万有引力之间的联系．(2)所挖去的部分为规则球体，剩余部分不再为球体时适合应用挖补法．若所挖去部分不是规则球体，则不适合应用挖补法．（三）万有引力与重力的关系1.重力为地球引力的分力：如图所示，设地球的质量为M，半径为R，A处物体的质量为m，则物体受到地球的吸引力为F，方向指向地心O，由万有引力公式得（四）运用万有引力定律分析求解综合问题运用万有引力定律分析求解相关综合问题时，首先必须明确问题涉及哪些知识内容，需要运用哪些物理规律，并注意把握以下几点．1．无论问题是涉及运动学规律，还是动力学规律，联系的桥梁都是重力加速度g，要注意重力加速度的变化，特别是明确星球表面上2．在地球上运用的运动学规律和动力学规律，在其他星球上仍然适用，只是重力加速度g不同．3．运用火箭发射人造卫星时，在卫星尚未进入轨道时的加速过程中，由于具有竖直向上的加速度(或加速度有竖直向上的分量)，卫星内的物体处于超重状态，这种情况与加速上升的电梯中物体的超重相同．应用牛顿第二定律可算出不同高度处的重力加速度，进而求解其他量．4．当卫星进入轨道后，在正常运行的过程中，万有引力提供向心力，卫星环绕的向心加速度等于轨道处的重力加速度，卫星中的物体处于完全失重状态．凡是工作原理与重力有关的仪器(如天平、水银气压计等)在卫星中都不能正常使用，且与重力有关的实验在卫星中也都无法进行．其基本动力学方程为5.注意：(1)物体随地球自转需要的向心力很小，一般情况下，认为重力约等于万有引力(2)在地球表面，重力加速度随地理纬度的升高而增大；在地球上空，重力加速度随距地面高度的增加而减小．（五）物体在赤道上的失重问题设地球为匀质球体，半径为R，表面的引力加速度为假设地球自转角速度增大，则赤道上的物体随地球自转做圆周运动所需向心力增大，“飘起”时，万有引力全部用来提供向心力．典型基础题目1.有一质量为M、半径为R的密度均匀球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点，现在从M中挖去一半径为的球体，如图所示，求剩下部分对m的万有引力F为多大？分析：挖去一球体后，剩余部分不再是质量分布均匀的球体，不能直接利用万有引力定律公式求解．可先将挖去部分补上来求引力，求出完整球体对质点的引力F1，再求出被挖去部分对质点的引力F2，则剩余部分对质点的引力为F＝F1－F2.2.地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有(　　)A．物体在赤道处受的地球引力等于两极处，而重力小于两极处B．赤道处的角速度比南纬30°大C．地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度比两极处大D．地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力【解析】选A.若地球看成球形，则物体在地球表面任何位置受到地球的引力都相等，此引力的两个分力一个是物体的重力，另一个是物体随地球自转的向心力．在赤道上，向心力最大，重力最小，A对．地表各处的角速度均等于地球自转的角速度，B错．地球上只有赤道上的物体向心加速度指向地心，其他位置的向心加速度均不指向地心，C错．地面上物体随地球自转的向心力是万有引力与地面支持力的合力，D错．3.地球赤道上的物体，由于地球自转产生的向心加速度a＝3.37×10－2 m/s2，赤道上的重力加速度g＝9.77 m/s2，试问：(1)质量为1 kg的物体在地球赤道上所受地球的万有引力为多大？(2)要使在赤道上的物体由于地球的自转而飘起来，地球自转的角速度应加快到实际角速度的多少倍？本文仅代表作者观点，不代表百度立场。系作者授权百家号发表，未经许可不得转载。简至朴高中物理百家号最近更新：简介:
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2015年高考物理万有引力和天体运动试题分类解析
作者：佚名 资料来源：网络 点击数： &&&
2015年高考物理万有引力和天体运动试题分类解析
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文 章来源莲山 课件 w w w.5Y k J.C om 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/sB. 悬停时受到的反冲作用力约为2×103NC. 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/sC. 西偏北方向，2.7x103m/s&&&&&&&&&&&&&&&&& D. 东偏南方向，2.7x103m/s【答案】B&考点：速度的合成与分解【2015重庆-2】. 宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一 些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为 ，距地面高度为 ，地球质量为 ，半径为 ，引力常量为 ，则飞船所在处的重力加速度大小为A.0&&&&&&&& B.&&&&&& C.&&&&&&& D.& 【答案】B【解析】试题分析：对飞船受力分析知，所受到的万有引力提供匀速圆周运动的向心力，等于飞船所在位置的重力，即 ，可得飞船的重力加速度为 ，故选B。考点：本题考查万有引力定律的应用。（2015四川-5）．登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行 星自转影响。根据下表，火星和 地球相比行星&半径/m&质量/kg&轨道半径/m[来源:学,科,网Z,X,X,K]地球&6.4 ×106&6.0××1011火星&3.4×106&6.4××1011A．火星的公转周期较小&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& B．火星做圆周运动的加速度较小C．火星表面的重力加速度较大&&&&&&&&&&&&&&&& D．火星的第一宇宙速度较大【答案】B&考点：万有引力定律的应用和分析数据、估算的能力。【2015山东-15】．如图，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动。以 、 分别表示该空间站和月球向心加速度的大小， 表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是&A．&&&&&&& B．&&&&&& C．&&&&&& D． 【答案】D&考点：万有引力定律的应用.【2015广东-20】20.在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到 v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球，已知地球、火星两星球的质量比约为10 :1半径比约为2:1，下列说法正确的有A.探测器的质量越大，脱离星球所需的发射速度越大B.探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C.探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等D.探测器脱离星球的过程中势能逐渐变大【答案】BD【考点】万有引力定律及其应用；环绕速度【解析】本题考点是万有引力定律及其应用。由于v是探测器在星球表面上做匀速圆周运动的速度，万有引力提供所需的向心力：& =&& ,可得v =&& ,R为星球的半径，M为星球的质量，G为万有引力常量，可知发射速度与探测器的质量无关，选项A错误；探测器在星球表面所受的万有引力F万 =&& ，代入地球、火星的质量比和半径比，可知在地球表面的引力更大，选项B正确；探测器可摆脱星球引力束缚脱离该星球的发射速度为 v =&&& ，地球和火星的M与R比值不同，所以发射速度不同，选项C错误；由于探测器在脱离星球过程中要克服引力做功，引力势能增大，选项D正确。 【2015福建-14】14. 如图，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2,& 线速度大小分别为v1 、 v2。则&& （&& ）&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&& 【答案】：A【解析】试题分析： 由题意知，两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据 ，得： ，所以 ，故A正确；B、C、D错误。【2015北京-16】．假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么（&&&&& ）& A．地球公转周期大于火星的公转周期& B．地球公转的线速度小于火星公转的线速度& C．地球公转的加速度小于火星公转的加速度 & D．地球公转的角速度大于火星公转的角速度【答案】D【难度】★【考点】万有引力定律与天体运动【解析】本题难度不大，直接根据万有引力公式与圆周运动公式结合解题会比较麻烦。题目已知地球环绕太阳的公转半径小于火星环绕太阳的公转半径，利用口诀“高轨、低速、大周期”能够非常快的判断出，地球的轨道“低”，因此线速度大、周期小、角速度大。最后结合万有引力公式 ,得出地球的加速度大。因此答案为 D。天体运动在 2014 年以的形式出现，但是根据历年的高考规律，这部分内容还是应该回归。【2015安徽-24】.由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式:三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动（图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况）。若A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形边长为a。求：&（1）A星体所受合力大小FA；（2）B星体所受合力大小FB；（3）C星体的轨道半径RC；（4）三星体做圆周运动的周期T。【答案】（1）&& （2）&&& （3）&&& （4） &考点：本题考查万有引力定律、力的合成、正交分解法等知识。【2015江苏-3】3．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为 ，该中心恒星与太阳的质量比约为A．&&&&&& B．1&&&&&&& C．5&&&&&&&& D．10【答案】B&【2015海南-6】若在某行星和地球上相对于各自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为 。已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R，由此可知，该行星的半径为（）A.&&&&&& B.&&&&&& C. 2R&&&& D. 【答案】C&【2015天津-4】4未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态．为缓解这种状态带来的不适．有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”．如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大的支持力。为达到上述目的，下列说法正确的是A. 旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大B．旋转舱的半径越大, 转动的角速度就应越小C．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大D．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小【答案】B【2015天津-8】8．P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星S1、s2做匀速圆周运动。图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方。两条曲线分别表示P1、P2周围的a与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同。则& A．P1的平均密度比P2的大& B．P1的“第一宇宙速度”比P2的小& C．S1的向心加速度比S2的大& D．S1的公转周期比S2的大【答案】AC&文 章来源莲山 课件 w w w.5Y k J.C om
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