2010届高三物理每周精析精练：万有引力

一、选择题

1. 难度：中等

 某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆。由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r₁慢慢变到r₂，用E_k1、E_k2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则（    ）

A．r₁＜r₂， E_k1＜E_k2    B．r₁＞r₂， E_k1＜E_k2

C．r₁＞r₂， E_k1＞E_k2    D．r₁＜r₂， E_k1＞E_k2

2. 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．飞船的的运行速度

C．飞船的运行周期

D．行星的质量

3. 难度：中等

 已知引力常量G、月球中心到地球中心的距离R和月球绕地球运行的周期T。仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有  （    ）

Ａ．月球的质量     

Ｂ．地球的质量

Ｃ．地球的半径    

Ｄ．月球绕地球运行速度的大小

4. 难度：中等

 据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，起质量约为地球质量的6。4倍一个在地球表面重量为600N的人在这个行星表面的重量将变为960N，由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为（   ）

A  0．5      B  2     C  3．２     D  4

5. 难度：困难

 根据观察，在土星外层有一个环，为了判断环是土星的连续物还是小卫星群。可测出环中各层的线速度V与该层到土星中心的距离R之间的关系。下列判断正确的是：

A.若V与R成正比，则环为连续物；

B.若V²与R成正比，则环为小卫星群；

C.若V与R成反比，则环为连续物；

D.若V²与R成反比，则环为小卫星群。

6. 难度：中等

 据报道，我国数据中继卫星“天链一号Ol星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77⁰赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是

 A. 运行速度大于7.9 km／s

 B.离地面高度一定，相对地面静止

C. 绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大

 D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等

7. 难度：中等

 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

A．0.2g     B．0.4g    C．2.5g     D．5g

8. 难度：中等

 图是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测。下列说法正确的是

A．发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度

B．在绕月圆轨道上，卫星的周期与卫星质量有关

C．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比             

D．在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力      

9. 难度：中等

 如图所示，“嫦娥奔月”的过程可以简化为：“嫦娥一号”升空后，绕地球沿椭圆轨道运动，远地点A距地面高为h₁，然后经过变轨被月球捕获，再经多次变轨，最终在距离月球表面高为h₂的轨道上绕月球做匀速圆周运动。若已知地球的半径为R₁、表面重力加速度为g₀，月球的质量为M、半径为R₂，引力常量为G，根据以上信息，可以确定（  ）                          

    A．“嫦娥一号”在远地点A时的速度

    B．“嫦娥一号”在远地点A时的加速度

    C．“嫦娥一号” 绕月球运动的周期

    D．月球表面的重力加速度   

10. 难度：中等

 我国绕月探测工程的预先研究和工程实施已取得重要进展。设地球、月球的质量分别为m₁、m₂，半径分别为R₁、R₂，人造地球卫星的第一宇宙速度为ｖ，对应的环绕周期为Ｔ，则环绕月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为（  ）

Ａ．v，T   Ｂ．v，T

Ｃ．v，T   Ｄ． v，T

11. 难度：中等

 我国探月的“嫦娥工程”已启动，在不久的将来，我国宇航员将登上月球。假如宇航员在月球上测得摆长为l的单摆做小振幅振动的周期为T，将月球视为密度均匀、半径为r的球体，则月球的密度为

  A．　　B．　　C．　　D．

12. 难度：中等

 如图所示，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。

13. 难度：中等

 在研究宇宙发展演变的理论中，有一种学说叫做“宇宙膨胀说”，这种学说认为万有引力常量G缓慢地减小。根据这一理论，在很久很久以前，太阳系中地球的公转情况与现在相比

A．公转半径R较大             B。公转周期T较小

C．公转速率v较大               D。公转角速度较小

二、计算题

14. 难度：压轴

 神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律．天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成．两星视为质点，不考虑其它星体的影响，A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图18所示．引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T．

（1）可见星A所受暗星B的引力F_A可等效为位于O点处质量为的星体（可视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m₁、m₂，试求（用m₁、m₂表示）；

（2）求暗星B的的质量m₂与可见星A的速率v、运行周期T和质量m₁之间的关系式；

（3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量m_s的2倍，它将有可能成为黑洞．若可见星A的速率，运行周期，质量m₁=6m_s，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？   图18

（，）                      

15. 难度：中等

 为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在2050年前建造成太空升降机，就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住长降机。放开绳，升降机能到达地球上；人坐在升降机里，在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上。已知地球表面的重力加速g=10m/s²，地球半径为R。求：

       （1）某人在地球表面用体重计称得重800N，站在升降机中，当长降机以加速度a=g（g为地球表面处的重力加速度）竖直上升，在某处此人再一次用同一体重计称得视重为850N，忽略地球自转的影响，求升降机此时距地面的高度；

 （2）如果把绳的一端搁置在同步卫星上，地球自转的周期为T，求绳的长度至少为多长。

16. 难度：中等

 据报道最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍。已知一个在地球表面质量为的人在这个行星表面的重量约为800N，地球表面处的重力加速度为。求：

（1）该行星的半径与地球的半径之比约为多少？

（2）若在该行星上距行星表面2M高处，以的水平初速度抛出一只小球（不计任何阻力），则小球的水平射程是多大？

17. 难度：中等

 开普勒三定律也适用于神舟七号飞船的变轨运动. 飞船与火箭分离后进入预定轨道, 飞船在近地点(可认为近地面)开动发动机加速, 之后，飞船速度增大并转移到与地球表面相切的椭圆轨道, 飞船在远地点再次点火加速, 飞船沿半径为r的圆轨道绕地运动. 设地球半径为R，地球表面的重力加速度为g， 若不计空气阻力，试求神舟七号从近地点到远地点时间（变轨时间）.

18. 难度：中等

 天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银河系中很普遍。利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量。（引力常量为G）