高中物理万有引力定律及其应用试题

在2013年的下半年，我国将实施“嫦娥三号”的发射和落月任务，进一步获取月球的相关数据。如果该卫星在月球上空绕月做匀速圆周运动，经过时间t，卫星行程为s,卫星与月球中心连线扫过的角度是l弧度，万有引力常量为G，根据以上数据估算月球的质量是

A．

B．

C．

D．

2013年12月2日1时30分，嫦娥三号探测器由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射，首次实现月球软着陆和月面巡视勘察。嫦娥三号的飞行轨道示意图如图所示。假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则（ ）

A．若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可算出月球的密度

B．嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，应让发动机点火使其加速

C．嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度大于Q点的速度

D．嫦娥三号在动力下降阶段，其引力势能减小

2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（   ）

A.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
B.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A.的速度
C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度

已知引力常量G和以下各组数据，不能够计算出地球质量的是（     ）

A．地球绕太阳运行的周期和地球与太阳间的距离

B．月球绕地球运行的周期和月球与地球间的距离

C．人造地球卫星在地面附近处绕行的速度与周期

D．若不考虑地球的自转，已知地球的半径与地面的重力加速度

甲、乙两双星相距为L，质量之比M_甲:M_乙 ＝   2:3，它们离其他天体都很遥远，我们观察到它们的距离始终保持不变，由此可知 （  ）
A 甲、乙两恒星的线速度之比3:2
B 甲、乙两恒星的角速度之比为2∶3
C 甲、乙两恒星的线速度之比为
D 甲、乙两恒星的向心加速度之比为2∶3

一球形人造卫星，其最大横截面积为A、质量为m，在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动。由于受到稀薄空气阻力的作用，导致卫星运行的轨道半径逐渐变小。卫星在绕地球运转很多圈之后，其轨道的高度下降了△H，由于△H <<R，所以可以将卫星绕地球运动的每一圈均视为匀速圆周运动。设地球可看成质量为M的均匀球体，万有引力常量为G。取无穷远处为零势能点，当卫星的运行轨道半径为r时，卫星与地球组成的系统具有的势能可表示为。
（1）求人造卫星在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动的周期；
（2）某同学为估算稀薄空气对卫星的阻力大小，做出了如下假设：卫星运行轨道范围内稀薄空气的密度为ρ，且为恒量；稀薄空气可看成是由彼此不发生相互作用的颗粒组成的，所有的颗粒原来都静止，它们与人造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫星相同的速度，在与这些颗粒碰撞的前后，卫星的速度可认为保持不变。在满足上述假设的条件下，请推导：
①估算空气颗粒对卫星在半径为R轨道上运行时，所受阻力F大小的表达式；
②估算人造卫星由半径为R的轨道降低到半径为R-△H的轨道的过程中，卫星绕地球运动圈数n的表达式。

位于地球赤道上随地球自转的物体P和地球的同步通信卫星Q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。已知地球同步通信卫星轨道半径为r，地球半径为R，第一宇宙速度为v。仅利用以上已知条件能求出

A．地球同步通信卫星运行速率

B．地球同步通信卫星的向心加速度

C．随地球自转的物体的向心加速度

D．万有引力常量

我国未来将在月球地面上建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站．如图所示，关闭发动机的航天飞机A在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近，并将在椭圆轨道的近月点B处与空间站C对接．已知空间站绕月圆轨道的半径为r，周期为T，万有引力常量为G，月球的半径为R．下列说法中错误的是（ ）

A．航天飞机在图示位置正在加速向B运动

B．月球的第一宇宙速度为

C．月球的质量为

D．要使航天飞机和空间站对接成功，飞机在接近B点时必须减速

、宇航员登上某一星球并在该星球表面做实验，用一根不可伸缩的轻绳跨过轻质定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的宇航员拉住，如图所示。宇航员的质量m₁=65kg，吊椅的质量m₂=15kg，当宇航员与吊椅以a=1m/s²的加速度匀加速上升时，宇航员对吊椅的压力为l75N。(忽略定滑轮摩擦)

（1）求该星球表面的重力加速度g；
（2）若该星球的半径R=6×10⁶m，地球半径R₀=6.4×10⁶m，地球表面的重力加速度g₀=10m/s²，求该星球的平均密度与地球的平均密度之比。

一行星绕恒星作圆周运动。由天文观测可得，其运动周期为T，速度为v，引力常量为G，下列表述不正确的是（  ）

A．恒星的质量为

B．行星的质量为

C．行星运动的轨道半径为

D．行星运动的加速度为

在太阳系的八大行星中，地球与火星相比，它的（    ）
A线速度大，周期短
B角速度小，周期长
C 向心加速度小，周期短
D角速度大，向心加速度大

两颗行星都绕同一个恒星作匀速圆周运动，它们的质量m₁:m₂=1:2，轨道半径r₁ ：r₂=9：1，则它们的周期之比T₁/T₂等于（   ）

A．3：1

B．9：1

C．27：1

D．81：1

“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道直奔月球，在距月球表面200 km的P点进行第一次变轨后被月球捕获，先进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，如图。之后，卫星在P点又经过两次变轨，最后在距月球表面200km的圆 地月转形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动。对此，下列说法不正确的是

A．卫星在轨道Ⅲ上运动的速度小于月球的第一宇宙速度

B．卫星在轨道Ⅲ上运动周期比在轨道Ⅰ上短

C．卫星在轨道Ⅲ上运动的加速度大于沿轨道Ⅰ运动到P点时的加速度

D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种轨道运行相比较，卫星在轨道Ⅲ上运行的机械能最小

试将一天的时间记为T，地球半径记为R，地球表面重力加速度为g．（结果可保留根式）
（1）试求地球同步卫星P的轨道半径R_P；
（2）若已知一卫星Q位于赤道上空且卫星Q运动方向与地球自转方向相反，赤道上一城市A的人平均每三天观测到卫星Q四次掠过他的上空，试求Q的轨道半径R_Q

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