（新课标）2009-2010学年度高一下学期物理单元测试1-万有引力与航天

一、选择题

1. 难度：简单

 万有引力定律的发现实现了物理学史上的第一次大统一——“地上物理学”和“天上物理学”的统一．它表明天体运动和地面上物体的运动遵循相同的规律．牛顿在发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道运动假想成圆周运动；另外，还应用到了其它的规律和结论，其中有                （    ）

    A．牛顿第二定律    B．牛顿第三定律

    C．开普勒的研究成果         D．卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常数

2. 难度：中等

 两个质量均匀的球体相距较远的距离r，它们之间的万有引力为10^-8 N．若它们的质量、距离都增加为原来的2倍，则它们间的万有引力为      （    ）

    A．4×10^-8N          B．10^-8N   

    C．2×10^-8 N         D．10 ^-4N

3. 难度：中等

 

两个质量为M的星体，其连线的垂直平分线为PQ，O为两星体连线的中点．如图所示，一个质量为m的物体从O沿OP方向一直运动下去，则它受到的万有引力大小变化情况是                      （    ）

    A．一直增大        

    B．一直减小   

    C．先减小，后增大  

    D．先增大，后减小

4. 难度：中等

 一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，认为行星是密度均匀的球体．要确定该行星的密度只需要测量             （    ）

    A．飞船的轨道半径       B．飞船的运行速度

    C．飞船的运行周期       D．行星的质量

5. 难度：中等

 最近，科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕恒星运动一周所用的时间为1200 年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍．假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以上两个救据可以求出的量有                （    ）

    A．恒星质量与太阳质量之比

    B．恒星密度与太阳密度之比

    C．行星质量与地球质量之比

    D．行星运行速度与地球公转速度之比

6. 难度：中等

 假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小为原来的一半，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则下列物理量变化正确的是      （    ）

    A．地球的向心力变为缩小前的一半

    B．地球的向心力变为缩小前的1/16

    C．地球绕太阳公转周期与缩小前的相同

    D．地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半

7. 难度：中等

 关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星，下述说法正确的是     （    ）

    A．已知它的质量是1.24t，若将它的质量增为2.48t，其同步轨道半径变为原来的2倍

    B．它的运行速度为7. 9km/s

    C．它可以定点在北京的正上方，所以我国能利用其进行电视转播

    D．它距地面的高度约为地球半径的5倍，所以卫星的向心加速度约为其下方地面上物体的重力加速度的1/36

8. 难度：中等

 （2009重庆理综）据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200Km和100Km，运动速率分别为v₁和v_2，那么v₁和v₂的比值为（月球半径取1700Km）

    A．          B．       C．        D．

9. 难度：中等

 2009年5月11日美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机发射升空，机上的7名宇航员通过5次太空行走对哈勃望远镜进行了最后一次维护，为其更换了相机、电池、陀螺仪、对接环、光谱仪等设备。维护时，须使航天飞机相对于哈勃望远镜处于静止状态才行。若航天飞机上的速度计显示其运动速度大小为v，且已知地球半径为R，地面重力加速度为g。求待维修的哈勃望远镜离地面的高度h为          （    ）

    A．   B．        C．   D．

10. 难度：中等

 设同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v₁，加速度为a₁；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a₂，第一宇宙速度为v₂，地球的半径为R，则下列比值正确的是   

                        （    ）

    A．=          B．=      

    C．=         D．=

11. 难度：中等

 人造地球卫星可以绕地球做匀速圆周运动，也可以沿椭圆轨道绕地球运动。对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，以下说法正确的是            （    ）

    A．近地点速度一定大于7.9 km/s

    B．近地点速度一定在7.9 km/s－11.2 km/s之间

    C．近地点速度可以小于7.9 km/s

    D．远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度

12. 难度：中等

 地球同步卫星到地心的距离r可由求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s²，则：           （    ）

    A．a是地球半径，b是地球自转的周期，C是地球表面处的重力加速度；

    B．a是地球半径。b是同步卫星绕地心运动的周期，C是同步卫星的加速度；

    C．a是赤道周长，b是地球自转周期，C是同步卫星的加速度

    D．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，C是地球表面处的重力加速度。

二、填空题

13. 难度：中等

 地核的体积约为整个地球体积的16 %，地核的质量约为地球质量的34 %，试估算地核的平均密度为_________kg/m³  （结果取两位有效数字， R地=6.4×10⁶m, G=6.7×10^-11N·rn²/kg²，g=10m/s²）

14. 难度：中等

 （2007·海南高考）设地球绕太阳做匀速圆周运动，半径为R，速率为v，则太阳的质量可用v、R和引力常量G表示为__________．太阳围绕银河系中心的运动可视为匀速圆周运动，其运动速率约为地球公转速率的7倍，轨道半径约为地球公转轨道半径的2×10⁹倍．为了粗略估算银河系中恒星的数目，可认为银河系中所有的恒星质量都集中在银河系中心．且银河系中恒星的平均质量约等于太阳的质量，则银河系中恒星数目约为________.

三、计算题

15. 难度：中等

 在勇气号火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v₀，求它第二次落到火星表面时速度的大小，计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T。火星可视为半径为r₀的均匀球体。

16. 难度：中等

 某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的1/2．若在地球上高h处平抛一物体，水平射程为60m，则在该星球上从同样的高度和同样的初速度平抛同一物体，水平射程为多少？

17. 难度：中等

 我们的银河系中的恒星大约四分之一是双星．有一种双星，质量分别为m₁和m₂的两个星球，绕同一圆心做匀速圆周运动．它们之间的距离恒为L，不考虑其他星体的影响．两颗星的轨道半径和周期各是多少？

18. 难度：压轴

 如图所示，是飞船控制中心的大屏幕上出现的一幅卫星运行轨迹图，它记录了“神舟”七号飞船在地球表面垂直投影的位置变化。图中表示在一段时间内飞船绕地球沿圆周匀速飞行了四圈，①、②、③、④为依次飞经中国和太平洋地区的四条轨迹，图中分别标出了各地的经纬度（如：轨迹①通过赤道时的经度为西经157.5°，绕行一圈后轨迹②再次经过赤道时的经度为180°……）。

   （1）为什么①、②、③、④四条轨迹在赤道上的投影点都偏西？

   （2）根据图示的信息，可以计算出飞船的周期约为多少分钟？“神舟”七号搭载的宇航员在24h内可以看到的日落日出次数为多少？

   （3）若某时刻飞船飞经赤道上空时，在其正上方恰好有一颗地球同步卫星，试分析飞船能否再次处于该同步卫星的正下方？如果能，至少需要多长时间？

   （4）飞船运行轨道与地球同步卫星轨道的半径之比是多少？（可以保留根号）