高中物理万有引力定律及其应用试题

质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为Ep＝－，其中G为引力常量，M为地球质量．该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2，此过程中因摩擦而产生的热量为

A．GMm	B．GMm
C．	D．

美国宇航局2011年12月5日宣布，他们发现了太阳系为第一颗类似地球的、能适合居住的行星——“开普勒—22b”，它每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转一周。若万有引力常量已知，下列选项中的信息能求出该行星的轨道半径的是（   ）

A．该行星表面的重力加速度

B．该行星的密度

C．该行星的线速度

D．被该行星环绕的恒星的质量

设地球的半径为R₀，质量为m的人造卫星在距地面R₀高处做匀速圆周运动，地面的重力加速度为g，则下列说法中正确的是（ ）

A．卫星的线速度为

B．卫星的角速度是

C．卫星的加速度为

D．卫星的周期为

在物理学建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是

A．英国物理学家焦耳在热学、电磁学等方面做出了杰出贡献，成功地发现了焦耳定律

B．英国物理学家、化学家卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确的测定了静电力常量

C．德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行多年研究，得出了万有引力定律

D．古希腊学者亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定，牛顿在他的《两种新科学的对话》中利用逻辑推断使亚里士多德的理论陷入了困境

宇宙中存在一些智力相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，如图，设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，四颗星稳定分布在边长为L的正方形的四个顶点上。已知引力常量为G，关于四星系统（忽略星体自转的影响），下列说法正确的是

A．四颗星的向心加速度的大小为

B．四颗星运行的线速度大小是

C．四颗星表面的重力加速度均为

D．四颗星的周期均为

宇航员驾驶宇宙飞船到达月球，他在月球表面做了一个实验：在离月球表面高度为h处，将一小球以初速度v₀水平抛出，水平射程为x。已知月球的半径为R，万有引力常量为G。不考虑月球自转的影响。求：
（1）月球表面的重力加速度大小g₀ ；
（2）月球的质量M；
（3）飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v。

某载人飞船运行的轨道示意图如图所示，飞船先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P。当飞船经过点P时点火加速，使飞船由椭圆轨道1转移到圆轨道2上运行，在圆轨道2上飞船运行周期约为90min。关于飞船的运行过程，下列说法中正确的是

A．飞船在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等

B．飞船在轨道1上运行经过P点的速度小于经过Q点的速度

C．卫星在轨道2上时处于超重状态

D．飞船在轨道1上运行经过P点的加速度等于在轨道2上运行经过P点的加速度

下列关于运动的说法正确的是（   ）

A．人造地球卫星绕地球运行一周，路程不为零，位移也不为零

B．汽车启动的瞬间，速度为零，所以加速度也为零

C．沿平直公路行驶的汽车从开始刹车到停下来之前，速度和位移都越来越小

D．月球表面没有空气，宇航员在月球表面将羽毛和石块从同一高度同时释放，二者同时落地

某人造地球卫星在近似圆轨道上运行的过程中，由于轨道所在处的空间存在极其稀薄的空气，则（ ）

A．如不加干预，卫星所受的万有引力将越来越小

B．如不加干预，卫星运行一段时间后动能会增加

C．卫星在近似圆轨道上正常运行时，由于失重现象卫星内的物体不受地球引力作用

D．卫星在近似圆轨道上正常运行时，其速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a，地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r₁，向心加速度为a₁.已知万有引力常量为G，地球半径为R，地球赤道表面的加速度为g.下列说法正确的是

A．地球质量	B．地球质量
C．a、a1、g的关系是	D．加速度之比

若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v₀水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L．已知月球半径为R，万有引力常量为G．则下列说法正确的是（ ）

A．月球表面的重力加速度

B．月球的质量

C．月球的第一宇宙速度

D．月球的平均密度

在中国人民抗战胜利70周年阅兵式上首次展示的东风21D中程反舰弹道导弹，是中国专门为应对航母威胁而研制的打击海上移动目标的导弹，号称“航母杀手”，在技术和国家安全战略上具有重要影响。如图为东风21D发射攻击示意图，导弹从A点发射，弹头脱离运载火箭后，在地球引力作用下，沿椭圆轨道飞行，击中海上移动目标B，C为椭圆的远地点，距地面高度为H。已知地球半径为R，地球表面重力加速度g，设弹头在C点的速度为v，加速度为a，则

A．

B．

C．

D．

发射卫星的过程可以简化成如图所示的情景：为节约能源，卫星发射到较低圆轨道Ⅰ上，然后在A点点火使卫星进入椭圆轨道Ⅱ，在椭圆轨道的远地点B点再次点火让卫星进入更高的轨道Ⅲ作周期与地球自转周期相同的匀速圆周运动，整个过程不计空气阻力。则

A．该卫星一定是地球同步卫星

B．从轨道Ⅰ到轨道Ⅲ的过程中，卫星的机械能增大

C．卫星在Ⅲ轨道上的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间

D．从A到B运动过程中，卫星上的时钟变慢

下列关于物理学发展中的史事、方法和思想总结正确的是

A．牛顿在探索万有引力的过程中利用的是类比法，通过苹果与月球的类比猜想出苹果所受的重力与月球所受的引力可能是同一性质的力

B．卡文迪许利用扭秤实验完成两个物理量的测量，一是万有引力常量，二是静电力常量；在实验中都应用到了微量放大的思想

C．伽利略利用斜槽实验，直接得出了速度与时间成正比,并合理外推得出物体自由下落的速度与时间成正比

D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这是采用了等效替代思想

设地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，若某质量为m的地球同步通讯卫星，离开地面的高度为H ，则它绕地球运行时所受的向心力大小为________，运行时的线速度大小为________。