高一必修一第六章物理練習(xí)題及答案
高一必修一第六章物理練習(xí)題及答案
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高一必修一第六章物理練習(xí)題及答案:
1 (2011江蘇第7題).一行星繞恒星作圓周運(yùn)動(dòng)。由天文觀測可得,其運(yùn)動(dòng)周期為T,速度為v,引力常量為G,則
A.恒星的質(zhì)量為 B.行星的質(zhì)量為
C.行星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為 D.行星運(yùn)動(dòng)的加速度為
2(2011山東第17題).甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星,其中甲為地球同步衛(wèi)星,乙的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度,兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道。以下判斷正確的是
A.甲的周期大于乙的周期
B.乙的速度大于第一宇宙速度
C.甲的加速度小于乙的加速度
D.甲在運(yùn)行時(shí)能經(jīng)過北極的正上方
答案:AC
解析:萬有引力提供向心力,由 ,可得向心加速度之比 ,C正確;周期之比 ,A正確;甲、乙均為兩顆地球衛(wèi)星,運(yùn)行速度都小于第一宇宙速度,B錯(cuò)誤;甲為地球同步衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上方,D錯(cuò)誤。
3(廣東第20題).已知地球質(zhì)量為M,半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m,引力為G。有關(guān)同步衛(wèi)星,下列表述正確的是
A.衛(wèi)星距離地面的高度為
B.衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度
C.衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為
D.衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
4(2011全國卷1第19題).我國“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)射后,先在“24小時(shí)軌道”上繞地球運(yùn)行(即繞地球一圈需要24小時(shí));然后,經(jīng)過兩次變軌依次到達(dá)“48小時(shí)軌道”和“72小時(shí)軌道”;最后奔向月球。如果按圓形軌道計(jì)算,并忽略衛(wèi)星質(zhì)量的變化,則在每次變軌完成后與變軌前相比,
A.衛(wèi)星動(dòng)能增大,引力勢能減小
B.衛(wèi)星動(dòng)能增大,引力勢能增大
C.衛(wèi)星動(dòng)能減小,引力勢能減小
D.衛(wèi)星動(dòng)能減小,引力勢能增大
解析:周期變長,表明軌道半徑變大,速度減小,動(dòng)能減小,引力做負(fù)功故引力勢能增大選D
5(2011全國理綜新課標(biāo)19).衛(wèi)星電話信號(hào)需要通地球同步衛(wèi)星傳送。如果你與同學(xué)在地面上用衛(wèi)星電話通話,則從你發(fā)出信號(hào)至對方接收到信號(hào)所需最短時(shí)間最接近于(可能用到的數(shù)據(jù):月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為3.8×105m/s,運(yùn)行周期約為27天,地球半徑約為6400千米,無線電信號(hào)傳播速度為3x108m/s)(B)
A.0.1s B.0.25s C.0.5s D.1s
解析:主要考查開普勒第三定律。月球、地球同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)開普勒第三定律有 解得 ,代入數(shù)據(jù)求得 m.如圖所示,發(fā)出信號(hào)至對方接收到信號(hào)所需最短時(shí)間為 ,代入數(shù)據(jù)求得t=0.28s.所以正確答案是B。
6(2011天津第8題). 質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行,其運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知月球質(zhì)量為M,月球半徑為R,月球表面重力加速度為g,引力常量為G,不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響,則航天器的
A.線速度 B.角速度
C.運(yùn)行周期 D.向心加速度
【解析】:萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,代入相關(guān)公式即可
【答案】:AC
7(2011浙江第19題).為了探測X星球,載著登陸艙的探測飛船在該星球中心為圓心,半徑為r1的圓軌道上運(yùn)動(dòng),周期為T1,總質(zhì)量為m1。隨后登陸艙脫離飛船,變軌到離星球更近的半徑為r2 的圓軌道上運(yùn)動(dòng),此時(shí)登陸艙的質(zhì)量為m2則
A. X星球的質(zhì)量為
B. X星球表面的重力加速度為
C. 登陸艙在 與 軌道上運(yùn)動(dòng)是的速度大小之比為
D. 登陸艙在半徑為 軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為
答案:AD
解析:根據(jù) 、 ,可得 、 ,故A、D正確;登陸艙在半徑為 的圓軌道上運(yùn)動(dòng)的向心加速度 ,此加速度與X星球表面的重力加速度并不相等,故C錯(cuò)誤;根據(jù) ,得 ,則 ,故C錯(cuò)誤。
8 (2011廣東第20題).已知地球質(zhì)量為M,半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m,引力常量為G。有關(guān)同步衛(wèi)星,下列表述正確的是
A.衛(wèi)星距離地面的高度為
B.衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度
C.衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為
D.衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
解析:根據(jù) ,A錯(cuò),由 ,B正確,由 ,C錯(cuò)D對。選BD
9 (2011北京第15題).由于通訊和廣播等方面的需要,許多國家發(fā)射了地球同步軌 道衛(wèi)星,這些衛(wèi)星的
A.質(zhì)量可以不同 B.軌道半徑可以不同
C.軌道平面可以不同 D.速率可以不同
10(重慶第21題).某行星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道均可視為圓。每過
N年,該行星會(huì)運(yùn)行到日地連線的延長線上,如題21圖所示。該
行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑比為
A. B.
C. D.
11(2011海南第12題).2011年4月10日,我國成功發(fā)射第8顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,建成以后北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)將包含多可地球同步衛(wèi)星,這有助于減少我國對GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴,GPS由運(yùn)行周期為12小時(shí)的衛(wèi)星群組成,設(shè)北斗星的同步衛(wèi)星和GPS導(dǎo)航的軌道半徑分別為 和 ,向心加速度分別為 和 ,則 =_____。 =_____(可用根式表示)
答案 : 、
解析: ,由 得: , 因而: ,
12(2011上海22B).人造地球衛(wèi)星在運(yùn)行過程中由于受到微小的阻力,軌道半徑將緩慢減小。在此運(yùn)動(dòng)過程中,衛(wèi)星所受萬有引力大小將 (填“減小”或“增大”);其動(dòng)能將 (填“減小”或“增大”)。
答案:增大,增大
13(2011安徽第22題).(14分)
(1)開普勒行星運(yùn)動(dòng)第三定律指出:行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道的半長軸a的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方成正比,即 ,k是一個(gè)對所有行星都相同的常量。將行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)按圓周運(yùn)動(dòng)處理,請你推導(dǎo)出太陽系中該常量k的表達(dá)式。已知引力常量為G,太陽的質(zhì)量為M太。
(2)開普勒定律不僅適用于太陽系,它對一切具有中心天體的引力系統(tǒng)(如地月系統(tǒng))都成立。經(jīng)測定月地距離為3.84×108m,月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為2.36×106S,試計(jì)算地球的質(zhì)M地。(G=6.67×10-11Nm2/kg2,結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
解析:(1)因行星繞太陽作勻速圓周運(yùn)動(dòng),于是軌道的半長軸a即為軌道半徑r。根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律有
?、佟 ∮谑怯?②
即 ③
(2)在月地系統(tǒng)中,設(shè)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,周期為T,由②式可得 ?、?/p>
解得 M地=6×1024kg ⑤
(M地=5×1024kg也算對)
2010年高考題
1.2010•重慶•16月球與地球質(zhì)量之比約為1:80,有研究者認(rèn)為月球和地球可視為一個(gè)由兩質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的雙星系統(tǒng),他們都圍繞月球連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。據(jù)此觀點(diǎn),可知月球與地球繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)生物線速度大小之比約為
A.1:6400 B.1:80
C. 80:1 D:6400:1
【答案】C
【解析】月球和地球繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng),它們之間的萬有引力提供各自的向心力,則地球和月球的向心力相等。且月球和地球和O始終共線,說明月球和地球有相同的角速度和周期。因此有
,所以 ,線速度和質(zhì)量成反比,正確答案C。
2. 2010•天津•6探測器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則變軌后與變軌前相比
A.軌道半徑變小 B.向心加速度變小
C.線速度變小 D.角速度變小
答案:A
3. 2010•全國卷Ⅱ•21已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度約為地球半徑的6倍。若某行星的平均密度為地球平均密度的一半,它的同步衛(wèi)星距其表面的高度是其半徑的2.5倍,則該行星的自轉(zhuǎn)周期約為
A.6小時(shí) B. 12小時(shí) C. 24小時(shí) D. 36小時(shí)
【答案】B
【解析】地球的同步衛(wèi)星的周期為T1=24小時(shí),軌道半徑為r1=7R1,密度ρ1。某行星的同步衛(wèi)星周期為T2,軌道半徑為r2=3.5R2,密度ρ2。根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定律分別有
兩式化簡得 小時(shí)
【命題意圖與考點(diǎn)定位】牛頓第二定律和萬有引力定律應(yīng)用于天體運(yùn)動(dòng)。
4. 2010•江蘇物理•62009年5月,航天飛機(jī)在完成對哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后,在A點(diǎn)從圓形軌道Ⅰ進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ,B為軌道Ⅱ上的一點(diǎn),如圖所示,關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的有
(A)在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B的速度
(B)在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的動(dòng)能小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A 的動(dòng)能
(C)在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期
(D)在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的加速度
答案:ABC
5. 2010•福建•14火星探測項(xiàng)目是我國繼神舟載人航天工程、嫦娥探月工程之后又一個(gè)重大太空探索項(xiàng)目。
假設(shè)火星探測器在火星表面附近圓形軌道運(yùn)行的周期 ,神舟飛船在地球表面附近的圓形軌道運(yùn)行周期為 ,火星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為p,火星半徑與地球半徑之比為q,則 與 之比為
A. B. C. D.
答案:D
6. 2010•新課標(biāo)•20太陽系中的8大行星的軌道均可以近似看成圓軌道.下列4幅圖是用來描述這些行星運(yùn)動(dòng)所遵從的某一規(guī)律的圖像.圖中坐標(biāo)系的橫軸是 ,縱軸是 ;這里T和R分別是行星繞太陽運(yùn)行的周期和相應(yīng)的圓軌道半徑, 和 分別是水星繞太陽運(yùn)行的周期和相應(yīng)的圓軌道半徑.下列4幅圖中正確的是
兩式相除后取對數(shù),得: ,整理得: ,選項(xiàng)B正確。
7.2010•北京•16一物體靜置在平均密度為 的球形天體表面的赤道上。已知萬有引力常量為G,若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對天體表面壓力恰好為零,則天體自轉(zhuǎn)周期為
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】赤道表面的 物體對天體表面的壓力為零,說明天體對物體的萬有引力恰好等于物體隨天體轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的向心力,有 ,化簡得 ,正確答案為D 。
8. 2010•上海物理•15月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小為 ,設(shè)月球表面的重力加速度大小為 ,在月球繞地球運(yùn)行的軌道處由地球引力產(chǎn)生的加速度大小為 ,則
(A) (B) (C) (D)
【解析】
根據(jù)月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由地球引力提供,選B。本題考查萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)。難度:中等。這個(gè)題出的好。
9.2010•海南物理•10火星直徑約為地球的一半,質(zhì)量約為地球的十分之一,它繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)半徑的1.5倍。根據(jù)以上數(shù)據(jù),以下說法正確的是
A.火星表面重力加速度的數(shù)值比地球表面小
B.火星公轉(zhuǎn)的周期比地球的長
C.火星公轉(zhuǎn)的線速度比地球的大
D.火星公轉(zhuǎn)的向心加速度比地球的大
【答案】AB
【解析】由 得 ,計(jì)算得火星表面的重力加速度約為地球表面的 ,A正確;由 得 ,公轉(zhuǎn)軌道半徑大的周期長,B對;周期長的線速度小,(或由 判斷軌道半徑大的線速度小),C錯(cuò);公轉(zhuǎn)向心加速度 ,D錯(cuò)。
10. 2010•安徽•17
【答案】A
【解析】由于萬有引力提供探測器做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,則有 ; ,可求得火星的質(zhì)量 和火星的半徑 ,根據(jù)密度公式得: 。在火星表面的物體有 ,可得火星表面的重力加速度 ,故選項(xiàng)A正確。
11. 2010•全國卷Ⅰ•25如右圖,質(zhì)量分別為m和M的兩個(gè)星球A和B在引力作用下都繞O點(diǎn)做勻速周運(yùn)動(dòng),星球A和B兩者中心之間距離為L。已知A、B的中心和O三點(diǎn)始終共線,A和B分別在O的兩側(cè)。引力常數(shù)為G。
?、?求兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期。
?、?在地月系統(tǒng)中,若忽略其它星球的影響,可以將月球和地球看成上述星球A和B,月球繞其軌道中心運(yùn)行為的周期記為T1。但在近似處理問題時(shí),常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的,這樣算得的運(yùn)行周期T2。已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.98×1024kg 和 7.35 ×1022kg 。求T2與T1兩者平方之比。(結(jié)果保留3位小數(shù))
【答案】⑴ ⑵1.01
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