高中物理沪科版 (2019)必修 第二册4.3 飞出地球去测试题

这是一份高中物理沪科版 (2019)必修 第二册4.3 飞出地球去测试题，共11页。试卷主要包含了两颗人造卫星A等内容，欢迎下载使用。
【优选】4.3飞出地球去同步练习一．填空题1．中子星是由密集的中子组成的星体，具有极大的密度．通过观察已知某中子星的自转角速度ω=60πrad/s，该中子星并没有因为自转而解体，根据这些事实人们可以推知中子星的密度．试写出中子星的密度最小值的表达式ρ=　　     ．2．某行星绕太阳运动的轨道是椭圆，A点是轨道上距太阳最近的位置，B点是轨道上距太阳最远的位置．行星在A点时的速度　    　（填“大于”．“小于”或“等于”）在B点时的速度；行星在A点时太阳对它的万有引力　    　（填“大于”．“小于”或“等于”）在B点时太阳对它的万有引力． 3．甲．乙两颗人造地球卫星的质量之比为1：2，围绕地做匀速圆周运动的轨道半径之比为2：1．则甲．乙卫星受到的向心力大小之比为　         　，甲．乙的线速度大小之比为　           　． 4．宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以两者的连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因万有引力的作用吸引到一起．已知在某一“双星”系统中，两星球的质量比为1：2，则其半径之比R1：R2=　   　，角速度之比ω1：ω2=　    　． 5．假定月球绕地球作圆周运动，地球绕太阳也作圆周运动，且轨道都在同一平面内．已知地球表面处的重力加速度g=9.80m/s2，地球半径R0=6.37×106m，月球半径Rm=1.7×106m，月心地心间的距离约为rem=3.84×108m，月球绕地球的公转周期为Tm=27.4天．则地球上的观察者相继两次看到满月约需　    　天． 6．两颗人造卫星A．B绕地球做圆周运动的周期之比TA：TB=1：8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为RA：RB=　    　 vA：vB=　     　．7．地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，自转周期为T，求地球的同步卫星离地面的高度　             ． 8．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；当发射速度为2v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，则探测器在地球表面受到的引力与在火星表面受到的引力之比为　    　；探测器分别脱离两星球所需要的发射速度之比为　      ． 9．地球半径为R，表面的重力加速度为g，卫星在距地面离R处做匀速圆周运动时，角速度为　     　，加速度为　      　． 10．某星球的质量为M，半径为R，已知引力常量为G，不考虑星球本身的自转，则该星球表面的重力加速度为　　    ． 11．木星绕太阳一圈的时间约为12年，则木星到太阳的距离约为地球到太阳距离的倍（结果可用根式表示）　　      ． 12．两行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，若它们只有万有引力作用，那么这两个行星的向心加速度之比为　　         . 13．如果某恒星有一颗卫星，此卫星绕恒星做匀速圆周运动的周期为T，轨道半径为r，恒星的半径为R，则可估算此恒星的质量为　　   密度为　　     （万有引力常量为G） 14．图a．b是力学中的两个实验装置．（1）图a是用来显示           　，图b是用来测量          　（2）由图可知，两个实验共同的物理思想方法是  　A．极限的思想方法    B．放大的思想方法     C．控制变量的方法    D．猜想的思想方法． 15．宇宙飞船由地球飞向月球，当飞到某一位置时，飞船中的宇航员感到自己不受重力作用，此时宇航员在空中的位置距地球中心　         　m.（已知地球与月球中心距离3.8×108m，地球与月球的质量之比为81：1）. 16．宇宙飞船（内有宇航员）绕地球做匀速圆周运动，地球的质量为M，宇宙飞船的质量为m，宇宙飞船到地球球心的距离为r，引力常量为G，宇宙飞船受到地球对它的万有引力F=　      ；飞船内的宇航员处于　   　状态（填“超重”或“失重”）．  17．A为地球赤道上放置的物体．随地球自转的线速度为v1，B为地球同步卫星，距地面高度约为地球半径的5倍，绕地球运行的速度为v2，则v1：v2=　     　． 18．甲．乙两颗绕地球作匀速圆周运动人造卫星，其线速度大小之比为：1，则这两颗卫星的运转半径之比为    　，运转周期之比为       　．  
参考答案与试题解析1．【答案】【解析】【考点】万有引力定律及其应用．【分析】中子星并没有因为自转而解体，临界情况是中子星对表面的物体支持力为零，靠万有引力提供向心力，结合万有引力提供向心力求出中子星的质量，从而根据密度公式求出中子星的密度最小值．【解答】解：中子星因为自转没有解体，临界情况是赤道处物体的支持力为零，物体靠万有引力提供向心力，根据得，M=．则中子星的最小密度．故答案为：．  2．【答案】大于，大于． 【解析】【考点】万有引力定律及其应用．【分析】行星从远日向近日点运动过程中，引力对行星做正功，行星动能增加速度增加，从而判断速度大小关系，根据距离大小关系判定万有引力大小．【解答】解：行星从远日点向近日点运动，引力对行星做正功，行星动能增加，即速度增大，行星在远日点到太阳的距离大于近点到太阳的距离，根据万有引力定律知行星在近日点受到万有引力来得大．故答案为：大于，大于． 3．【答案】1：8，1：．【解析】【考点】人造卫星的加速度．周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用【分析】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，由此列式得到向心力和线速度与轨道半径的关系式，再求解即可．【解答】解：设地球的质量为M，卫星的轨道半径为r．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有：F=G=m，解得卫星的线速度为：v=；由F=G得甲．乙卫星受到的向心力大小之比为：=？==由v=得甲．乙的线速度大小之比为：===故答案为：1：8，1：．【点评】对于卫星问题，要建立物理模型，能抓住万有引力等于向心力这一基本思路，能灵活选择向心力的公式进行研究． 4．【答案】2：1，1：1 【解析】【考点】 万有引力定律及其应用；48：线速度．角速度和周期．转速．【分析】双星靠相互间的万有引力提供向心力，抓住角速度相等，向心力相等求出轨道半径之比；根据万有引力提供向心力求出角速度的大小．【解答】解：双星靠相互间的万有引力提供向心力，角速度相等，则：ω1：ω2=1：1对两天体，由万有引力提供向心力，可分别列出G=m1ω2R2…①G=m2ω2R2…②所以==即它们的轨道半径之比等于质量的反比故答案为：2：1，1：1 5．【答案】29.6．【解析】【考点】 人造卫星的加速度．周期和轨道的关系；4F：万有引力定律及其应用．【分析】地球绕太阳转动，月球绕地球转动，当满月时，月球．地球．太阳成一条直线时才有的，此时地球在月球和太阳之间，结合角度关系，运用角速度与周期公式求出相继两次看到满月所需的时间．【解答】解：满月是当月球．地球．太阳成一条直线时才有的，此时地球在月球和太阳之间，即图中A的位置，当第二个满月时，由于地球绕太阳运动，地球的位置已运动到A′．若以t表示相继两次满月经历的时间，ωe表示地球绕太阳运动的角速度，由于月球绕地球和地球绕太阳的方向相同，则有：ωmt=2π+ωet，而，，式中Te为地球绕太阳运动的周期，Te=365天，代入时间解得：t==29.6天．故答案为：29.6．　 6．【答案】1：4；2：1 【解析】【考点】 线速度．角速度和周期．转速．【分析】根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度．周期的表达式进行讨论即可．【解答】解：根据万有引力提供向心力为：，r=，v=因为TA：TB=1：8所以：RA：RB=1：4所以：VA：VB=2：1故答案为：1：4；2：1【点评】能根据万有引力提供圆周运动向心力正确得到线速度和周期与轨道半径的关系是解决本题的关键  7．【答案】：﹣R【解析】【考点】同步卫星．【分析】地球同步卫星公转周期等于地球自转的周期，根据万有引力提供向心力及在地球表面万有引力等于重力，列式即可解题．【解答】解：设地球质量为M，卫星质量为m，地球同步卫星到地面的高度为h，则同步卫星所受万有引力等于向心力：G=m在地球表面上引力等于重力： =mg故地球同步卫星离地面的高度h=﹣R故答案为：﹣R【点评】本题要知道万有引力提供向心力，在地球表面万有引力等于重力，难度不大，属于基础题． 8．【答案】5：2，【解析】【考点】万有引力定律及其应用【分析】探测器刚好脱离星球，动能全部转化为势能，发射速度与质量无关，根据万有引力公式以及地球．火星两星球质量．半径的关系比较万有引力大小【解答】解：根据万有引力定律，探测器在地球表面受到的引力为：探测器在火星表面受到的引力为：根据万有引力提供向心力为：，得：探测器绕地球表面做匀速圆周运动的线速度为：探测器绕火星表面做匀速圆周运动的线速度为：探测器分别脱离两星球所需要的发射速度之比为：故答案为：5：2，【点评】本题主要考查了万有引力公式得直接应用，知道绕星球表面做匀速圆周运动速度的含义，明确探测器刚好脱离星球的速度与第一宇宙速度的关系，难度适中． 9．【答案】：，．【解析】【考点】人造卫星的加速度．周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．【分析】根据地球表面处重力等于万有引力和卫星受到的万有引力等于向心力，即=ma列式即可求解．【解答】解：在地球表面的物体受到的重力等于万有引力为：，得：GM=R2g根据卫星受到的万有引力等于向心力得：，得： =又，得： =故答案为：，． 10．【答案】．【解析】【考点】万有引力定律及其应用；向心力【分析】不考虑星球自转的影响重力等于万有引力，根据万有引力公式与牛顿第二定律答题．【解答】解：不考虑自转影响，星球表面的物体受到的万有引力等于其重力，故：G=mg，则星球表面的重力加速度：g=；故答案为：．【点评】本题考查了求重力加速度，知道万有引力等于重力是解题的关键，应用万有引力公式即可解题，本题是一道基础题． 11．【答案】【解析】考点： 万有引力定律及其应用．专题： 万有引力定律的应用专题．分析： 根据开普勒行星运动定律直接求解．解答： 解：根据开普勒行星运动定律有：解得：故答案为：点评： 本题可以根据开普勒行星运动第三定律直接求解，也可以根据万有引力提供圆周运动向心力进行求解．12．【答案】【解析】考点： 人造卫星的加速度．周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用.专题： 人造卫星问题.分析： 行星绕太阳圆周运动的向心力由万有引力提供，根据半径关系求得向心加速度和周期之比.解答： 解：万有引力提供行星圆周运动的向心力即：可得行星的向心加速度a=，所以=故答案为：点评： 行星绕太阳圆周运动的向心力由万有引力提供，熟练掌握万有引力公式及向心力的不同表达式是正确解题的关键.13．【答案】，． 【解析】【分析】根据万有引力提供圆周运动向心力求解中心天体的质量，再由密度公式求密度．【解答】解：根据万有引力提供圆周运动向心力有：中心天体的质量为：M=据密度公式有恒星的密度为： =故答案为：，． 14．【答案】(1)桌面或支持面的微小形变；万有引力恒量(2)B【解析】【考点】： 弹性形变和范性形变；万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定．【分析】：这两个装置中，第一个装置是当支持面发生微小形变时，镜面法线也会改变一定角度，这一变化通过电光源投影进行放大．第二个装置都是球m，受到m对它的引力会使竖直悬线发生扭转，使镜面M的法线转过微小角度，从而电光源的投影会在标尺上移动一定距离，将微小形变放大将微小形变进行放大，故都是利用放大的思想方法．解：（1）因为装置A是演示微小形变的实验装置，装置B是卡文迪许扭秤，卡文迪许用该装置测出万有引力恒量．故答案为：桌面或支持面的微小形变；万有引力恒量．（2）第一个装置是当支持面发生微小形变时，镜面法线也会改变一定角度，这一变化通过电光源投影进行放大．第二个装置都是球m，受到m对它的引力会使竖直悬线发生扭转，从而使镜面M的法线转过微小角度，从而电光源的投影会在标尺上移动一定距离，从而将微小形变放大将微小形变进行放大，故都是利用放大的思想方法．这两个装置都是将微小形变进行放大，故都是利用放大的思想方法．故选B【点评】： 在物理实验中，经常会遇到要演示一些变化效应微弱的物理现象，为使实验效果明显，可见度大，通常采用放大手段．物理实验中常用的放大手段有杠杆放大，光点反射放大，点光源投影放大，投影仪放大，弱电流放大等．本题两个装置即为电光源投影放大法．  15．【答案】3.42×108m.【解析】考点： 万有引力定律及其应用.专题： 万有引力定律的应用专题.分析： 根据万有引力定律表示出地球对飞行器的引力和月球对飞行器的引力，根据引力相等找出飞行器距地心距离与距月心距离之比，再根据已知地球和月球两球心间的距离解方程即可.解答： 解：设月球质量为M，地球质量就为81M.飞行器距地心距离为r1，飞行器距月心距离为r2.由于地球对它的引力和月球对它的引力相等，根据万有引力定律得：解得又因为r1+r2=3.8×108m解得r1==3.42×108m故答案为：3.42×108m.点评： 解决本题的关键掌握万有引力定律的公式，抓住引力大小相等，求出距离之比.16．【答案】；失重【解析】考点： 万有引力定律及其应用；超重和失重．专题： 万有引力定律的应用专题．分析： 由万有引力定律知，由万有引力充当向心力知，绕地球做圆周运动的物体均处于失重状态．解答： 解：由万有引力定律知宇宙飞船受到地球对它的万有引力，由万有引力充当向心力知，绕地球做圆周运动的物体均处于失重状态．故答案为：；失重点评： 此题为较简单题目，记住万有引力定律内容即可． 17．【答案】1：6 【解析】考点： 同步卫星．专题： 人造卫星问题．分析： 地球同步卫星与随地球自转的物体具有相同的角速度，根据v=rω去求速度之比．解答： 解：地球同步卫星与随地球自转的物体具有相同的角速度，设地球的半径为R，根据v=rω得：v1：v2=r1：r2=R：6R=1：6故答案为：1：6点评： 解决本题的关键知道同步卫星与随地球自转的物体具有相同的角速度，掌握线速度与角速度的关系式v=rω．要注意卫星的轨道半径等于地球半径加上离地的高度．18．【答案】1：2，1：2 【解析】【考点】:人造卫星的加速度．周期和轨道的关系．【专题】:人造卫星问题．【分析】:根据万有引力提供向心力，得出线速度．周期与轨道半径的关系，从而求出向心力．线速度．周期之比．解：根据，得v=，所以：根据：得：T=2π．所以周期之比为：=故答案为：1：2，1：2【点评】:该题考查人造卫星的应用，解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，知道线速度．周期与轨道半径的关系．