物理必修 第二册第2节 万有引力定律的应用习题

这是一份物理必修 第二册第2节 万有引力定律的应用习题，共7页。
4.2万有引力定律的应用1.2020年我国发射的太阳系外探索卫星，到达某星系中一星球表面高度为的圆形轨道上运行，运行周期为150分钟。已知引力常量，该星球半径约为。利用以上数据估算该星球的质量约为(   )A． B． C． D．2.2017年4月，我国成功发射的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿“天宫二号”原来的轨道（可视为圆轨道）运行.与“天宫二号”单独运行时相比，组合体运行的(   )A.周期变大 B.速率变大 C.动能变大 D.向心加速度变大3.如图所示，为地球赤道上的物体；为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星；为地球同步卫星。关于做匀速圆周运动的说法中正确的是(   )A.角速度的大小关系为 B.向心加速度的大小关系为C.线速度的大小关系为 D.周期关系为4.2019年5月，我国第45颗北斗卫星发射成功。已知该卫星轨道距地面的高度约为，是“天宫二号”空间实验室轨道高度的90倍左右，则（   ）A.该卫星的速率比“天宫二号”的大B.该卫星的周期比“天宫二号”的大C.该卫星的角速度比“天宫二号”的大D.该卫星的向心加速度比“天宫二号”的大5.中国北斗卫星导航系统（）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗系统按三步走发展策略，先后建成北斗一号、北斗二号、北斗三号系统，走出了一条有中国特色的卫星导航系统建设道路。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图。已知三颗卫星均作匀速圆周运动。是地球同步卫星，则(   )A.卫星的线速度等于的线速度B.卫星的线速度小于的线速度C.卫星的运行速度等于第一宇宙速度D.卫星的周期大于6.如图，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。则（   ）A.该卫星的发射速度必定大于第二宇宙速度B.卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于第一宇宙速度C.在轨道Ⅰ上，卫星在点的速度大于在点的速度D.卫星在点通过减速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ7.银河系的恒星大约有四分之一两两组成了双星系统.如图所示，某双星系统由质量不等的星体和构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动，由天文观察测得其运动周期为到C点的距离为到C点的距离为和的距离为r，且，已知引力常量为G，那么以下说法正确的是(   )A.由于，所以星体的向心力大小小于的向心力大小B.的质量大于的质量C.两星做圆周运动的线速度相等D.的质量为8.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，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(设地球表面的重力加速度为g)(   )A.地球的自转周期为 B.地球的自转周期为C.地球同步卫星的轨道半径为 D.地球同步卫星的轨道半径为9.2018年12月8日，“嫦娥四号”月球探测器在我国西昌卫星发射中心发射成功，并实现人类首次月球背面软着陆.“嫦娥四号”从环月圆形轨道I上的P点实施变轨，进入环月椭圆形轨道Ⅱ，由近月点Q落月，如图所示.关于“嫦娥四号”，下列说法正确的是(   )A.沿轨道I运行至P点时，需加速才能进入轨道ⅡB.沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道I运行的周期C.沿轨道Ⅱ运行经P点时的加速度等于沿轨道I运行经P点时的加速度D.若已知“嫦娥四号”绕轨道I的半径、运动周期和引力常量，可算出月球的密度10.已知月球半径为R，地心与月球中心之间的距离为r，月球绕地球公转周期为，嫦娥4号飞船绕月球表面的运行周期为，引力常量为G，由以上条件可知正确的选项是(   )A.地球质量为 B.月球质量为 C.地球的密度为 D.月球的密度为11.1798年，英国物理学家卡文迪什测出了引力常量G，因此卡文迪什被人们称为能称出地球质量的人.若已知引力常量G，地球表面处的重力加速度g，地球半径R，地球上一个昼夜的时间为(地球的自转周期)，一年的时间为(地球的公转周期)，地球中心到月球中心的距离为，地球中心到太阳中心的距离为.你能计算出(   )A.地球的质量 B.太阳的质量C.月球的质量 D.月球、地球及太阳的密度

  答案以及解析1.答案：D解析：由题意知，卫星的轨道半径：运行周期为：根据万有引力提供圆周运动向心力有：可得星球的质量为：，故ABC错误，D正确。故选：D。2.答案：C解析：由于“天舟一号”与“天宫二号”空间实验室对接形成的组合体仍沿“天宫二号”原来的轨道运行，故轨道半径不变，根据万有引力提供向心力，有，得，故选项A、B、D错误；由于对接形成组合体后质量增加，所以动能变大，故选项C正确.3.答案：D解析：地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以.因为，解得，知b的角速度大于c的角速度。故A错误；根据知，c的向心加速度大于a的向心加速度。故B错误；根据的线速度大于a的线速度。故C错误；，则的周期相等，根据，c的周期大于b的周期。故D正确。4.答案：B解析：由万有引力提供向心力得：， 解得：北斗卫星的轨道半径大于“天宫二号”的轨道半径，所以：线速度北斗卫星的小；周期北斗卫星大；角速度北斗卫星小；向心加速度北斗卫星的小，故ACD错误B正确；故选：B。5.答案：B解析：A.由万有引力提供向心力得：，解得：，则半径大的角速度小，故A错误。B.由万有引力提供向心力，有：，则半径相同加速度大小相等。故B正确。C.第一宇宙速度为近地卫星的运行速度，其值最大，所有卫星的运行速度都小于或等于它。故C错误。D.b与a的半径相同，则周期相同，为24h，故D错误。故选：B。6.答案：C解析：在轨道Ⅰ上，由P点向Q点运动，万有引力做负功，动能减小，所以P点的速度大于Q点的速度。故C正确。7.答案：D解析：两星均靠彼此间的万有引力提供向心力，，故两星向心力大小相等，A错误；根据双星的角速度相同，向心力大小相等得，解得，即轨道半径与其质量成反比，，所以，即的质量小于的质量，B错误；因为角速度相等，而轨道半径不同，所以线速度不等，C错误；根据万有引力提供向心力得，解得，D正确.8.答案：AC解析：在北极，在赤道：，根据题意，有，联立解得：，对于地球同步卫星有，联立可得，A、C正确．9.答案：BC解析：“嫦娥四号”在轨道I上的P点实施变轨，可知“嫦娥四号”做近心运动，在P点应该制动减速，故A错误；轨道II的半长轴小于轨道I的半径，根据开普勒第三定律可知，沿轨道II运行的周期小于沿轨道I运行的周期，故B正确；“嫦娥四号”只受万有引力作用，沿轨道II运行经P点时的万有引力等于沿轨道I运行经P点时的万有引力，沿轨道II运行经P点时的加速度等于沿轨道I运行经P点时的加速度，故C正确；月球的半径未知，所以无法算出月球的密度，故D错误.10.答案：AD解析：月球绕地球公转，万有引力提供向心力，设地球质量为M，月球质量为m，有，解得地球的质量，A正确，B错误；地球的半径未知，所以无法求解地球的密度，C错误；飞船绕月球表面运行，万有引力提供向心力，设飞船质量为，解得月球的质量，则月球的密度，D正确.11.答案：AB解析：对地球表面上质量为m的物体，根据万有引力等于重力，有，则，故A正确；地球绕太阳运动，根据万有引力提供向心力有，解得，故B正确；因为不知道月球的卫星运行情况或月球表面重力加速度及月球半径，无法求出月球的质量，故C错误；月球的质量、半径无法求出，太阳的半径未知，则无法求出月球以及太阳的密度，故D错误.