高中物理万有引力定律及其应用选择题

利用三颗位置适当的地球同步卫星, 可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的 $6.6$ 倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（ ）

A．

1h

B．

4h

C．

8h

D．

16h

2010年10月1日，我国成功发射了月球探测卫星“嫦娥二号”．假设“嫦娥二号”探测卫星在椭圆轨道近月点Q完成近月拍摄任务后到达椭圆轨道的远月点P进行变轨，此后它的运行轨道变成圆形轨道，如图所示．忽略地球对“嫦娥二号”探测卫星的影响，则“嫦娥二号”探测卫星（ ）

A．在由椭圆轨道变成圆形轨道过程中机械能不变

B．在由椭圆轨道变成圆形轨道过程中线速度增大

C．在Q点的机械能比沿椭圆轨道运动时过P点的机械能小

D．椭圆在P点的加速度比圆轨道经过P点的加速度小

据报道，目前我国正在研制“萤火二号”火星探测器．探测器升空后，先在近地轨道上以线速度v环绕地球飞行，再调整速度进入地火转移轨道，最后再一次调整速度以线速度v′在火星表面附近环绕飞行，若认为地球和火星都是质量分布均匀的球体，已知火星与地球的半径之比为1：2，密度之比为5：7，设火星与地球表面重力加速度分别为g′和g，下列结论正确的是（ ）

A．g′：g=4：1	B．g′：g=10：7
C．v′：v=	D．v′：v=

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E_p=﹣，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．（﹣）

假设我国发射的探月卫星“嫦娥一号”的绕月飞行轨道和载人飞船“神舟七号”的绕地运动轨道都可以看成圆轨道，且不计卫星到月球表面的距离和飞船到地球表面的距离，已知月球质量约为地球质量的1/81，月球半径约为地球半径的四分之一，地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s，卫星和飞船的轨道半径分别为和，周期分别为和，且，则下列说法或结果正确的是（   ）

A．神舟七号绕地运行的速率大于7.9km/s

B．嫦娥一号绕月运行的速率为3.95km/s

C．

D．

为了探测引力波，"天琴计划"预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为（ ）

A. 2:1 B. 4:1 C. 8:1 D. 16:1

嫦娥工程分为“无人月球探测”、“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段．如图所示，关闭发动机的航天飞机，在月球引力作用下，沿椭圆轨道由A点向月球靠近，并将在椭圆轨道的近月点B与空间站对接．已知空间站绕月圆轨道的半径为r，周期为T，引力常量为G，月球半径为R．下列说法中正确的是（    ）

A．航天飞机与空间站成功对接前必须点火减速

B．月球的质量为

C．月球表面的重力加速度为

D．月球表面的重力加速度

据报道，天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”，命名为“55Cancrie”．该行星绕母星（中心天体）运行的周期约为地球绕太阳运行周期的，母星的体积约为太阳的60倍．假设母星与太阳密度相同，“55Cancrie”与地球均做匀速圆周运动，则“55Cancrie”与地球的（ ）

A．轨道半径之比约为

B．轨道半径之比约为

C．向心加速度之比约为

D．向心加速度之比约为

“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星，被称为“太空110”。它可以在太空中对卫星补充能源，延长卫星使用寿命，假设“轨道康复者”的轨道离地面的高度为同步卫星轨道离地面高度的五分之一，其运行方向与地球自转方向一致，轨道平面与地球赤道平面重合，下列说法正确的是（  ）

A．“轨道康复者”的速度是同步卫星运行速率的5倍

B．“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的5倍

C．站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向东运动

D．“轨道康复者”可从高轨道加速，以实现对低轨道上的卫星的拯救

2010年10月1日，“嫦娥二号”卫星在西昌卫星发射中心成功发射，标志着我国航天事业又取得巨大成就．卫星发射过程中，假设地～月转移轨道阶段可以简化为：绕地球做匀速圆周运动的卫星，在适当的位置P点火，进入Q点后被月球俘获绕月球做匀速圆周运动，已知月球表面重力加速度为g，月球半径为R，“嫦娥二号”绕月球做匀速圆周运动的轨道半径为r，从发射“嫦娥二号”到在绕月轨道上正常运行，其示意图如图所示，则下列说法正确的是（ ）

A．在Q点启动火箭向运动方向喷气

B．在P点启动火箭向运动方向喷气

C．“嫦娥二号”在绕月轨道上运行的速率为

D．“嫦娥二号”在绕月轨道上运行的速率为

“嫦娥”三号探测器发射到月球上要经过多次变轨，最终降落到月球表面上，其中轨道I为圆形。下列说法正确的是

A．探测器在轨道I运行时的加速度大于月球表面的重力加速度

B．探测器在轨道I经过P点时的加速度小于在轨道Ⅱ经过P时的加速度

C．探测器在轨道I的运行周期大于在轨道Ⅱ的运行周期

D．探测器在P点由轨道I进入轨道Ⅱ必须点火加速

研究发现，月球的平均密度和地球的平均密度差不多相等，航天飞机分别贴近月球表面和地球表面飞行，下列哪些物理量的大小差不多相等的是（ ）

A．线速度

B．角速度

C．向心加速度

D．万有引力

科学家对银河系中心附近的恒星 $S2$ 进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间 $S2$ 的位置如图所示。科学家认为 $S2$ 的运动轨迹是半长轴约为1000AU （太阳到地球的距离为 $1\mathit{AU}$ ）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为 $S2$ 所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为 $M$ ，可以推测出该黑洞质量约为（　　）

A．

$4\times 10^{4}M$

B．

$4\times 10^{6}M$

C．

$4\times 10^{8}M$

D．

$4\times 10^{10}M$

2013年10月13日航天员在绕地球圆周运动的神舟六号上进行了预定的科学试验．下面是一中学生设想在太空中的飞船里进行的高中物理部分实验，可行的是(  )

A．用悬挂钩码法探究弹簧弹力和伸长的关系

B．用弹簧秤验证力的平行四边形定则

C．研究平抛物体的运动

D．利用自由落体运动验证机械能守恒定律

两颗靠得很近的天体称为双星，它们都绕两者连线上某点做匀速圆周运动，因而不至于由于万有引力而吸引到一起，则以下说法中正确的是

A．它们做圆周运动所需要的向心力由太阳对它们的引力提供

B．它们中质量较大的星的向心力较大

C．它们做圆周运动的线速度大小与其质量成反比

D．它们做圆周运动的角速度与其质量成反比