2015春季高中物理滬科版必修2:5.4 《飛出地球去》(二) 每課一練.doc
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5.4 飛出地球去(二)題組一赤道物體、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星的區(qū)別1關于近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上的物體,以下說法正確的是()A都是萬有引力等于向心力B赤道上的物體和同步衛(wèi)星的周期、線速度、角速度都相等C赤道上的物體和近地衛(wèi)星的軌道半徑相同但線速度、周期不同D同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期答案CD解析赤道上的物體是由萬有引力的一個分力提供向心力,A項錯誤;赤道上的物體和同步衛(wèi)星有相同的周期和角速度,但線速度不同,B項錯誤;同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星有相同的中心天體,根據(jù)mmr得v ,T2 ,由于r同r近,故v同T近,D正確;赤道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星三者間的周期關系為T物T同T近,根據(jù)vr可知v物v同,則速度關系為v物v同Tc24 h,則d的周期可能是30 h,選項D正確題組二衛(wèi)星發(fā)射和變軌問題4探測器繞月球做勻速圓周運動,變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運動,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解析由Gm知T2 ,變軌后T減小,則r減小,故選項A正確;由Gma,知r減小,a變大,故選項B錯誤;由Gm知v ,r減小,v變大,故選項C錯誤;由知T減小,變大,故選項D錯誤5如圖3所示,a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運行的3顆人造衛(wèi)星,下列說法正確的是()圖3Ab、c的線速度大小相等,且大于a的線速度Ba加速可能會追上bCc加速可追上同一軌道上的b,b減速可等到同一軌道上的cDa衛(wèi)星由于某種原因,軌道半徑緩慢減小,仍做勻速圓周運動,則其線速度將變大答案BD解析因為b、c在同一軌道上運行,故其線速度大小、加速度大小均相等又由b、c軌道半徑大于a軌道半徑,由v 可知,vbvcva,故選項A錯誤;當a加速后,會做離心運動,軌道會變成橢圓,若橢圓與b所在軌道相切(或相交),且a、b同時來到切(或交)點時,a就追上了b,故B正確;當c加速時,c受的萬有引力Fm,故它將偏離原軌道,做離心運動;當b減速時,b受的萬有引力Fm,它將偏離原軌道,做向心運動所以無論如何c也追不上b,b也等不到c,故選項C錯誤(對這一選項,不能用v 來分析b、c軌道半徑的變化情況);對a衛(wèi)星,當它的軌道半徑緩慢減小時,由v 可知,r減小時,v逐漸增大,故選項D正確6圖4是“嫦娥一號”奔月示意圖,衛(wèi)星發(fā)射后通過自帶的小型火箭多次變軌,進入地月轉(zhuǎn)移軌道,最終被月球引力捕獲,成為繞月衛(wèi)星,并開展對月球的探測下列說法正確的是()圖4A發(fā)射“嫦娥一號”的速度必須達到第三宇宙速度B在繞月圓軌道上,衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關C衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比D在繞月軌道上,衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力答案C解析“嫦娥一號”發(fā)射時因通過自帶的火箭加速多次變軌,所以其發(fā)射速度應達到第一宇宙速度,而它未離開太陽系,故發(fā)射速度小于第三宇宙速度,A錯誤;在繞月圓軌道上,由m0R得T 與衛(wèi)星質(zhì)量無關,B錯誤;在繞月軌道上,衛(wèi)星受月球的引力大于地球?qū)λ囊?,D錯誤;由萬有引力FG得C正確題組三雙星及三星問題7天文學家如果觀察到一個星球獨自做圓周運動,那么就想到在這個星球附近存在著一個看不見的星體黑洞若星球與黑洞由萬有引力的作用組成雙星,以兩者連線上某點為圓心做勻速圓周運動,那么()A它們做圓周運動的角速度與其質(zhì)量成反比B它們做圓周運動的周期與其質(zhì)量成反比C它們做圓周運動的半徑與其質(zhì)量成反比D它們所需的向心力與其質(zhì)量成反比答案C解析由于該雙星和它們的軌道中心總保持三點共線,所以在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度必相等,即它們做勻速圓周運動的角速度必相等,因此周期也必然相同,A、B錯誤;因為它們所需的向心力都是由它們之間的萬有引力來提供,所以大小必然相等,D錯誤;由Fm2r可得r,C正確8某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和S2構(gòu)成,兩星在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點C做勻速圓周運動由天文觀察測得其運動周期為T,S1到C點的距離為r1,S1和S2的距離為r,已知引力常量為G,由此可求出S2的質(zhì)量為()A. B.C. D.答案D解析設S1和S2的質(zhì)量分別為m1、m2,對于S1有Gm12r1,得m2.9雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成,兩恒星在相互引力的作用下,分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動研究發(fā)現(xiàn),雙星系統(tǒng)演化過程中,兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運動的周期為T,經(jīng)過一段時間演化后,兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍,雙星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍,則此時圓周運動的周期為()A. T B.T C.T D.T答案B解析設m1的軌道半徑為R1,m2的軌道半徑為R2.兩星之間的距離為l.由于它們之間的距離恒定,因此雙星在空間的繞向一定相同,同時角速度和周期也都相同由向心力公式可得:對m1:Gm1R1對m2:Gm2R2又因為R1R2l,m1m2M由式可得T2所以當兩星總質(zhì)量變?yōu)閗M,兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍時,圓周運動的周期T2T2即TT,故A、C、D錯誤,B正確故選B.10宇宙間存在一些離其他恒星較遠的三星系統(tǒng)其中有一種三星系統(tǒng)如圖5所示,三顆質(zhì)量均為m的星體位于等邊三角形的三個頂點,三角形邊長為R.忽略其他星體對它們的引力作用,三星在同一平面內(nèi)繞三角形中心O做勻速圓周運動,引力常量為G.則()圖5A每顆星做圓周運動的線速度為 B每顆星做圓周運動的角速度為 C每顆星做圓周運動的周期為2 D每顆星做圓周運動的加速度與三星的質(zhì)量無關答案AC解析任意兩個星體之間的萬有引力F,每一顆星體受到的合力F1F由幾何關系知:它們的軌道半徑rR合力提供它們的向心力:聯(lián)立,解得:v ,故A正確;由解得:T ,故C正確;角速度 ,故B錯誤;由ma得a,故加速度與它們的質(zhì)量有關,故D錯誤故選A、C.題組四天體運動運動規(guī)律的理解及應用11美國宇航局2011年12月5日宣布,他們發(fā)現(xiàn)了太陽系外第一顆類似地球的、能適合居住的行星“開普勒22b”,它每290天環(huán)繞著一顆類似于太陽的恒星運轉(zhuǎn)一周若引力常量已知,要想求出該行星的軌道半徑,除了上述信息只須知道()A該行星表面的重力加速度B該行星的密度C該行星的線速度D被該行星環(huán)繞的恒星的質(zhì)量答案CD解析行星繞恒星做圓周運動由Gm,若已知M,則可求r,選項D正確;由T知,若已知v,則可求r,選項C正確12已成為我國首個人造太陽系小行星的“嫦娥二號”,2014年2月再次刷新我國深空探測最遠距離紀錄,超過7 000萬公里,“嫦娥二號”是我國探月工程二期的先導星,它先在距月球表面高度為h的軌道上做勻速圓周運動,運行周期為T;然后從月球軌道出發(fā)飛赴日地拉格朗日L2點(物體在該點受日、地引力平衡)進行科學探測若以R表示月球的半徑,引力常量為G,則()A“嫦娥二號”衛(wèi)星繞月運行時的線速度為B月球的質(zhì)量為C物體在月球表面自由下落的加速度為D嫦娥二號衛(wèi)星在月球軌道經(jīng)過減速才能飛赴日地拉格朗日點答案B13“嫦娥三號衛(wèi)星”簡稱“嫦娥三號”,專家稱“三號星”,是嫦娥繞月探月工程計劃中嫦娥系列的第三顆人造繞月探月衛(wèi)星若“三號星”在離月球表面距離為h的圓形軌道繞月球飛行,周期為T1.若已知地球中心和月球中心距離為地球半徑R的n倍,月球半徑為r,月球公轉(zhuǎn)周期為T2,引力常量G.求:(1)月球的質(zhì)量;(2)地球受月球的吸引力答案(1)(2)解析(1)設“嫦娥三號”的質(zhì)量為m,其繞月球做圓周運動的向心力由月球?qū)λ奈μ峁〨m2(rh)得M月.(2)由題意知,地球中心到月球中心距離為nR.月球做圓周運動的向心力等于地球?qū)υ虑虻奈Γ碏M月2nR由牛頓第三定律,地球受月球的吸引力FFM月2nR.- 配套講稿:
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