天体运动经典例题含答案.docx
天体运动精编习题(含详解)
适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动．式中的 k 是与中心星体的质量
试卷第 3页，总 9页
有关的．
5．2015 年 7 月 14 日，“新视野”号太空探测器近距离飞掠冥王星．冥王星与其附近的
另一星体卡戎可视为双星系统，同时绕它们连线上的 O 点做匀速圆周运动．O 点到冥
王星的距离为两者连线距离的八分之一，下列关于冥王星与卡戎的说法正确的是
速度，故
C
正确；由万有引力提供向心力，有：G
Mm r2
m
4 2 T2
r
，得 T
2
r3 ， GM
所以卫星轨道高度越大，运行周期越大，因此“神舟十一号”变轨后的运行周期总大于变
轨前的运行周期，故 D 正确；故选 CD.
【点睛】根据万有引力提供向心力列式，确定线速度、周期与轨道半径的关系，来分析
速度和周期的大小．“神舟十一号”点火加速后，所需的向心力变大，万有引力不够提供，
为
T2，由开普勒第三定律可得
a13 T12＝来自a23 T225．2015 年 7 月 14 日，“新视野”号太空探测器近距离飞掠冥王星．冥王星与其附近的另
一星体卡戎可视为双星系统，同时绕它们连线上的 O 点做匀速圆周运动．O 点到冥王
星的距离为两者连线距离的八分之一，下列关于冥王星与卡戎的说法正确的是
试卷第 2页，总 9页
在星球表面，重力等于万有引力，故： G
Mm R2
mg ，可得： M
gR 2 G
，由于地球和
月球的半径之比为 a，地球表面的重力加速度和月球表面的重力加速度之比为 b，故地 球与月球的质量之比为 a2b，故 D 正确；在地球和月球之间的某处飞船受到的地球和月
天体运动最新精选试题(精校含答案)
============================================================================富顺一中高一星期天辅导( 7)——物理试卷1、一个卫星绕着某一星球作匀速圆周运动，轨道半径为 R1 ，因在运动过程中与宇宙尘埃和小陨石的摩擦和碰撞，导致该卫星发生跃迁，轨道半径减小为 R2 ，如图所示，则卫星的线速度、角速度，周期的变化情况是 [ ]A. 增大，增大，减小；B. 减小，增大，增大；C. 增大，减小，增大；D. 减小，减小，减小。
2、科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上 .从地球上看，它永远在太阳背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟” .由以上信息可以推知( )A.这颗行星的公转周期与地球相等B.这颗行星的自转周期与地球相等C.这颗行星的质量与地球质量相等D.这颗行星的密度与地球密度相等3、 2012 年 10 月 25 日，我国在西昌卫星发射中心成功将一颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。
这是一颗地球静止轨道卫星，将与先期发射的 15 颗北斗导航卫星组网运行，形成区域服务能力。
关于这颗地球静止轨道卫星的说法正确的是A．它的周期与月球绕地球运动的周期相同 B．它在轨道上运动时可能经过北京的上空C．它运动时的向心加速度大于重力加速度 D．它运动的线速度比地球第一宇宙速度小4、(2013 浙江省嘉兴市质检)某同学设想驾驶一辆由火箭提供动力的陆地太空两用汽车，沿赤道行驶并且汽车相对于地球的速度可以任意增加，不计空气阻力。
当汽车速度增加到某一值时，汽车将离开地球成为绕地球做圆周运动的“航天汽车”，下列相关说法正确的是(已知地球半径 R=6400km, g 取9.8m/s2)A. 汽车在地面上速度增加时对地面的压力增大B. 汽车速度达到 7.9km/s 时将离开地球C. 此“航天汽车”环绕地球做匀速圆周运动的最小周期为 24hD . 此“航天汽车”内可用弹簧测力计测重力的大小5、 ( 2013 陕西省西安市五校联考)如图所示， a、b 、c、d 是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星。
高二物理天体运动试题答案及解析
高二物理天体运动试题答案及解析1.（专题卷）发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。
则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：（）A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率。
B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度。
C．卫星在轨道1上运动一周的时间小于于它在轨道2上运动一周的时间。
D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。
【答案】BCD【解析】轨道1和轨道3都是圆周运动轨道，半径越大线速度越小，A错；由角速度公式可知B对；从轨道1在Q点进行点火加速度才能进入轨道2,所以轨道1在q点的速度小于轨道2的速度， D对；由开普勒第三定律可知轨迹2的半长轴较大，周期较大，C对；2.在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星,它到地面的距离等于地球半径R.地面上的重力加速度为g,则A．卫星运动的速度为B．卫星运动的周期为C．卫星运动的加速度为D．卫星的动能为【答案】BD【解析】本题考查的是天体运动问题。
由，，，可以计算出：只有BD答案正确。
3.（专题卷）发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。
则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：（）A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率。
B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度。
C．卫星在轨道1上运动一周的时间小于于它在轨道2上运动一周的时间。
D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。
【答案】BCD【解析】轨道1和轨道3都是圆周运动轨道，半径越大线速度越小，A错；由角速度公式可知B对；从轨道1在Q点进行点火加速度才能进入轨道2,所以轨道1在q点的速度小于轨道2的速度， D对；由开普勒第三定律可知轨迹2的半长轴较大，周期较大，C对；4.（专题卷）2007年10月24日，我国发射了第一颗探月卫星——“嫦娥一号” ，使“嫦娥奔月”这一古老的神话变成了现实．嫦娥一号发射后先绕地球做圆周运动，经多次变轨，最终进入距月面h=200公里的圆形工作轨道，开始进行科学探测活动．设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，则下列说法正确的（）A．嫦娥一号绕月球运行的周期为B．由题目条件可知月球的平均密度为C．嫦娥一号在工作轨道上的绕行速度为D．在嫦娥一号的工作轨道处的重力加速度为【答案】BD【解析】本题考查的是万有引力定律问题，，，g=，可得月球的平均密度为；在嫦娥二号的工作轨道处的重力加速度为，D正确；嫦娥二号绕月球运行的周期为，A错误；嫦娥二号在工作轨道上的绕行速度为，C错误；5.（专题卷）（10分）2008年9月25日21时10分，神舟七号飞船成功发射，共飞行2天20小时27分钟，绕地球飞行45圈后，于9月28日17时37分安全着陆。
天体运动典型例题
天体运动典型例题“太空电梯”的概念最初出现在 1895 年，由康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基提出.如今，目前世界上已知的强度最高的材料—石墨烯的发现使“太空电梯”制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空.设想在地球赤道平面内有一垂直于地面并延伸到太空的轻质“太空电梯” ，如图所示，假设某物体 b 乘坐太空电梯到达了图示位置并相对电梯静止，与同高度运行的卫星a 、更高处同步卫星c 相比较.下列说法正确的是( )A. a 与b 都是高度相同的人造地球卫星题型十对多星系统的考查例14 C.双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大 D.双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大例15B. b 的线速度小于c 的线速度C. b 的线速度等于a 的线速度D. b 的加速度大于a 的加速度宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统.在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统.设某双星系统A 、B 绕其连线上的O 点做匀速圆周运动，如图所示.若 AO>OB,则( )A.星球A 的质量一定大于B 的质量B.星球A 的线速度一定小于B 的线速度2017年9月25日至9月28日期间，微信启动新界面，其画面视角从人类起源的非洲(左)变成为华夏大地中国(右).新照片由我国新一代静止轨道卫星“风云四号”拍摄，见证着科学家 15 年的辛苦和努力.下列说法正确的是( )A. “风云四号”可能经过无锡正上空B. “风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度C.与“风云四号”同轨道的卫星运动的动能都相等D. “风云四号”的运行速度大于7.9km/s例11题型九 赤道上物体与两类卫星的比较例12如图所示 ，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，已知该卫星从北纬 60°的正上方按图示方向第一次运行到南纬 60°的正上方时所用时间为1h ，则下列说法正确的是( )A.该卫星的运行速度一定大于7.9km/sB.该卫星与同步卫星的运行角速度之比为 2：1C.该卫星与同步卫星的运行半径之比为 1：4D.该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能(多选) 如图所示 ，A 为地球同步卫星，B 为运行轨道比 A 低的一颗卫星， C 为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C 的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是( )A.v B >v A >v CB.ωA >ωB >ωCC.F B >F A >F CD.T A =T C >T B例13题型十二割补法在万有引力中的应用例18有一质量为 m、半径为 R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m′的质点.现在从m中挖去半径为12R的球体，如图所示，白色部分为挖去后的空心，则剩余部分对m′的万有引力 F为( )A.G7mm ′32R2B.G7mm′36R2C.G23mm′100R2D.G161mm′648R2如图所示，为卫星发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道 2 运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法中正确的是( )例20A.卫星在轨道3上运行时处于超重状态B.卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期C.卫星在轨道1 上经过 Q 点时的速率大于它在轨道2 上经过Q点时的速率D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点时的加速度宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对他们的引力作用.已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆轨道运行.设每个星体的质量均为m.(1)试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期；(2)假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离假设地球是一半径为 R、质量分布均匀的球体，一矿井深度为d.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，则矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为( )A.1−dR B.1+dRC.(R−dR)2D.(RR−d)2例17例16假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体，设想以地心为圆心，在半径为r 处开凿一圆形隧道，在隧道内有一小球绕地心做匀速圆周运动，且对隧道内外壁的压力为零，如图所示. 已知质量分布均匀的球壳对物体的引力为零.地球的第一宇宙速度为 v₁，小球的线速度为 v₂，则等于( )A.rR B.RrC.(rR)2D.(Rr)2题型一开普勒三定律的应用问题例1人造卫星，其近地点高度为 h₁，远地点高度为 h₂，则卫星在近地点与远地点运动速率之比v₁:v₂= .(用ℎ1、ℎ2、R追表示).例2飞船沿半径为R的圆周绕地球运动其周期为T，地球半径为R₀，若飞船要返回地面，可在轨道上某点A处将速率降到适当的数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与地球表面在 B点相切，求飞船由A 点到B点所需要的时间?题型二万有引力的常规计算例3地球表面处的重力加速度大小为g，某行星的质量是地球质量的2倍，半径是地球半径的一半. 一个质量为m的物体(可视为质点)距该行星表面的高度等于地球半径，则该物体与行星间的万有引力大小为( )A.89mg B. mg C.43mg D.2mg题型三行星运行参量的比较例4(多选) 探索精神是人类进步的动力源泉.在向未知的宇宙探索过程中，有一宇宙飞船飞到了某行星附近，绕着该行星做匀速圆周运动，测出宇宙飞船运动的周期为 T ，线速度大小为v ，已知引力常量为 G ，则下列正确的是( )A.该宇宙飞船的轨道半径为 vT 2πB.该行星的质量为 v 3T 2GπC.该行星的平均密度为 3πGT 2D.该行星表面的重力加速度为 4π2v 2T 2题型六 对三种宇宙速度特点的考查例8下列关于三种宇宙速度的说法正确的是( )A.第一宇宙速度v=7.9km/s, 第二宇宙速度v= 11.2km/s, 则人造卫星绕地球在圆轨道上运动时的速度大于等于v ₁，小于v ₂.B.中国发射的“嫦娥”号月球探测器，其发射速度大于第三宇宙速度例9我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”.已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是( )A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度题型八对三类卫星特点的考查例10C.第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最大发射速度D.第一宇宙速度7.9km/s 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度.题型七宇宙速度的计算问题如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带.假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动.下列说法正确的是( )A.太阳对各小行星的引力相同B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值题型四万有引力与重力的关系例5假设火星和地球都是球体，火星的质量M₁与地球质量M₂之比M1M2=P;火星的半径R₁与地球的半径R₂之比R1R2=q,那么火星表面的引力加速度g₁与地球表面的重力加速度g ₂之比为( )A.Pq2B. pq²C.PqD. pq例6假设地球可视为质量均匀分布的球体.已知地球表面重力加速度在两极的大小为g₀，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G.地球的密度为( )A.3πGT2g0−gg0B.3πGT2g0g0−gC.3πGT2D.3πGT2g0g题型五中心天体的质量与密度问题例7。
天体运动试题及答案
天体运动试题及答案1. 请简述开普勒第一定律的内容。
答案：开普勒第一定律，也称为椭圆定律，指出所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆形状，太阳位于椭圆的一个焦点上。
2. 根据开普勒第三定律，行星公转周期与其轨道半长轴的关系是怎样的？答案：开普勒第三定律，也称为调和定律，表明所有行星绕太阳公转周期的平方与它们轨道半长轴的立方成正比。
3. 描述牛顿万有引力定律的主要内容。
答案：牛顿万有引力定律指出，宇宙中任何两个物体之间都存在引力，其大小与两物体的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
4. 请解释什么是地球的公转和自转。
答案：地球的公转是指地球围绕太阳的运动，周期大约为一年。
地球的自转是指地球围绕自己的轴线旋转，周期大约为一天。
5. 简述潮汐现象是如何产生的。
答案：潮汐现象是由于地球、月球和太阳的引力作用，导致地球上的海水周期性地涨落。
6. 为什么我们通常看不到月球的背面？答案：月球的自转周期与公转周期相同，这种现象称为潮汐锁定，因此我们总是看到月球的同一面。
7. 描述地球在太阳系中的位置。
答案：地球是太阳系中的第三颗行星，位于金星和火星之间。
8. 请解释什么是日食和月食。
答案：日食是指月球位于地球和太阳之间，遮挡住太阳的现象；月食是指地球位于太阳和月球之间，地球的阴影遮挡住月球的现象。
9. 简述恒星和行星的区别。
答案：恒星是能够通过核聚变产生能量的天体，而行星是围绕恒星运行的较小天体，不能产生能量。
10. 请解释什么是黑洞。
答案：黑洞是一种天体，其质量极大，引力极强，以至于连光都无法逃逸，因此无法直接观测到。
高一物理专题训练：天体运动(带答案)
高一物理专题训练：天体运动一、单选题1．如图所示，有两个绕地球做匀速圆周运动的卫星．一个轨道半径为,对应的线速度，角速度，向心加速度，周期分别为，，，；另一个轨道半径为，对应的线速度,角速度，向心加速度，周期分别为，,，．关于这些物理量的比例关系正确的是( ）A．B．C．D．【答案】D2．设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度比为k（均不计阻力），且已知地球与该天体的半径之比也为k，则地球与此天体的质量之比为() A．1B．k2C．kD．【答案】C3．假设火星和地球都是球体，火星的质量与地球质量之比，火星的半径与地球半径之比，那么火星表面的引力加速度与地球表面处的重力加速度之比等于（忽略行星自转影响）A．B．C．D．【答案】B4．土星最大的卫星叫“泰坦”(如图），每16天绕土星一周，其公转轨道半径约1。
2×106 km,土星的质量约为A ．5×1017 kgB ．5×1026 kgC ．7×1033 kgD ．4×1036 kg【答案】B5．有一质量为M 、半径为R 、密度均匀的球体，在距离球心O 为2R 的地方有一质量为m 的质点．现从M 中挖去半径为12R 的球体，如图所示，则剩余部分对m 的万有引力F 为（ )A ．2736GMm R B ．278GMm R C ．218GMm R D ．2732GMm R 【答案】A6．已知地球的质量是月球质量的81倍,地球半径大约是月球半径的4倍，不考虑地球、月球自转的影响，以上数据可推算出 ［ ］A ．地球表面的重力加速度与月球表面重力加速度之比为9：16B ．地球的平均密度与月球的平均密度之比为9：8C ．靠近地球表面沿圆轨道运动的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为8：9D ．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的线速度之比约为81：4【答案】C7．中新网2018年3月4日电：据外媒报道，美国航空航天局(NASA)日前发现一颗名为WASP-39b 的地外行星，该行星距离地球约700光年，质量与土星相当，它白天温度为776.6摄氏度,夜间也几乎同样热,因此被科研人员称为“热土星"。
物理试题天体运动及答案
物理试题天体运动及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 以下哪项不是开普勒描述的行星运动定律？A. 行星沿椭圆轨道绕太阳运动B. 行星绕太阳运动的角速度是恒定的C. 行星绕太阳运动的周期的平方与轨道半长轴的立方成正比D. 行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等2. 根据牛顿的万有引力定律，两个物体之间的引力大小与它们的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
以下哪个选项正确描述了这一定律？A. 引力与两物体质量的乘积成正比，与距离的平方成正比B. 引力与两物体质量的乘积成反比，与距离的平方成反比C. 引力与两物体质量的乘积成正比，与距离的平方成反比D. 引力与两物体质量的乘积成反比，与距离的平方成正比3. 地球的自转周期大约是24小时，这导致了什么现象？A. 季节变化B. 潮汐现象C. 昼夜交替D. 地球的公转4. 月球绕地球公转的周期大约是27.3天，这与地球自转周期的不同步导致了什么现象？A. 季节变化B. 潮汐现象C. 月食D. 日食5. 根据牛顿的第二定律，以下哪个选项正确描述了力与加速度的关系？A. 力与加速度成正比B. 力与加速度成反比C. 力与加速度成正比，与质量成反比D. 力与加速度成反比，与质量成正比二、填空题（每题2分，共10分）1. 地球绕太阳公转的轨道近似为_________。
2. 根据开普勒第三定律，行星绕太阳运动的周期的平方与轨道半长轴的立方成正比，这个定律也被称为_________定律。
3. 牛顿的万有引力定律公式为_________，其中G是引力常数，m1和m2是两个物体的质量，r是它们之间的距离。
4. 地球的自转轴与公转轨道平面的夹角称为_________，其大小约为23.5°。
5. 潮汐现象是由于_________和_________之间的引力作用造成的。
三、简答题（每题5分，共10分）1. 简述牛顿的万有引力定律及其在天体运动中的应用。
物理天体运动试题及答案
物理天体运动试题及答案一、选择题1. 以下哪项是描述天体运动的物理定律？A. 牛顿第一定律B. 牛顿第二定律C. 牛顿第三定律D. 牛顿万有引力定律答案：D2. 地球绕太阳公转的周期大约是：A. 24小时B. 365天C. 1年D. 12个月答案：B3. 以下哪项不是开普勒行星运动定律的内容？A. 行星沿椭圆轨道绕太阳运动B. 行星公转周期的平方与轨道半长轴的立方成正比C. 行星公转速度与轨道半径成反比D. 行星公转速度与轨道半径成正比答案：D二、填空题4. 地球的自转周期是____小时。
答案：245. 地球绕太阳公转的轨道形状是____。
答案：椭圆三、简答题6. 简述牛顿万有引力定律的主要内容。
答案：牛顿万有引力定律指出，任何两个物体之间都存在引力，其大小与两物体质量的乘积成正比，与两物体间距离的平方成反比。
7. 描述一下地球的自转和公转对我们的生活有什么影响。
答案：地球的自转导致了昼夜交替和时间的差异，而地球的公转则导致了季节的变化和太阳高度角的变化。
四、计算题8. 已知地球质量为5.97×10^24千克，月球质量为7.34×10^22千克，地月平均距离为3.84×10^8米。
根据万有引力定律，计算地月之间的引力大小。
答案：根据万有引力定律，F = G * (m1 * m2) / r^2，其中G为万有引力常数，取值6.674×10^-11 N(m/kg)^2。
代入数值计算得：F = 6.674×10^-11 * (5.97×10^24 * 7.34×10^22) /(3.84×10^8)^2F ≈ 2×10^20 N五、论述题9. 论述开普勒行星运动定律对天文学和物理学的影响。
答案：开普勒行星运动定律揭示了行星运动的规律，不仅为天文学提供了精确的行星位置预测方法，也为牛顿后来提出万有引力定律奠定了基础。
天体运动习题及答案(可编辑修改word版)
GT 2 4π 1. 若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径为 r ，周期为 T ，引力常量为 G ，则可求得( B)A. 该行星的质量B ．太阳的质量C ．该行星的平均密度D ．太阳的平均密度2. 有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面表面处重力加 速度的 4 倍，则该星球的质量将是地球质量的(D )1 A . B ．4 倍 4C ．16 倍D ．64 倍3. 火星直径约为地球直径的一半，质量约为地球质量的十分之一，它绕太阳公转的轨 道半径约为地球绕太阳公转半径的 1.5 倍．根据以上数据，下列说法中正确的是(AB )A ．火星表面重力加速度的数值比地球表面小B ．火星公转的周期比地球的长C ．火星公转的线速度比地球的大D ．火星公转的向心加速度比地球的大4. 若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，设其周期为 T ，引力常量为 G ， 那么该行星的平均密度为(B )GT 2 A. 3π 3π B. 2C. 5. 2011 年 10 月发射第一颗火 星探测器“萤火一号”．假设探测器在离火星表面高度分别为h 1 和 h 2 的圆轨道上运动时，周期分别为 T 1 和 T 2.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，引力常量为 G.仅利用以上数据，可以计算出( A )A ．火星的密度和火星表面的重力加速度B ．火星的质量和火星对“萤火一号”的引力C ．火星的半径和“萤火一号”的质量D ．火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力6. 设地球半径为 R ，a 为静止在地球赤道上的一个物体，b 为一颗近地绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，c 为地球的一颗同步卫星，其轨道半径为 r.下列说法中正确的是(D )A ．a 与 cB ．a 与 c rC ．b 与 c 的周期之比为 R R RD ．b 与 c 的周期之比为r r7．2008 年 9 月 27 日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务，他的第一次 太空行走标志着中国航天事业全新时代的到来．“神舟七号”绕地球做近似匀速圆周运动，其轨道半径为 r ，若另有一颗卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为 2r ，则可以确定2 GM r 地 ( AB )A ．卫星与“神舟七号”的加速度大小之比为 1∶4B ．卫星与“神舟七号”的线速度大小之比为 1∶C ．翟志刚出舱后不再受地球引力D ．翟志刚出舱任务之一是取回外挂的实验样品，假如不小心实验样品脱手，则它将做自由落体运动8. 一物体静置在平均密度为 ρ 的球形天体表面的赤道上．已知万有引力常量为 G ，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为( ．D ) 4π 1 3 1 π 13π 1 A .(3Gρ)2 9. 如图 1 所示， B .(4πGρ)2 C .(Gρ)2 D .(Gρ)2图 1a 、b 是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是 R 和 2R(R 为地球半径)．下列说法中正确的是(CD )A. a 、b 的线速度大小之比是B. a 、b 的周期之比是 1∶2 22∶1C. a 、b 的角速度大小之比是 3 6∶4D. a 、b 的向心加速度大小之比是 9∶410. 一个半径是地球 3 倍、质量是地球 36 倍的行星，它表面的重力加速度是地面重力加速度的( A ).【1.5】(A )4 倍 (B )6 倍 (C )13.5 倍 (D )18 倍11. 两颗人造地球卫星，它们质量的比 m 1:m 2=1:2，它们运行的线速度的比是 v 1:v 2=1:2，那么( ABCD ).【1.5】(A )它们运行的周期比为 8:1 (B )它们运行的轨道半径之比为 4:1(C )它们所受向心力的比为 1:32(D )它们运动的向心加速度的比为 1:1612. 土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动．其中有两个岩石颗粒 A 和 B 与土星中心的距离分别为 r A ＝8.0×104 km 和 r B ＝1.2×105 km ，忽略所有岩石颗粒间的相互作用．(结果可用根式表示)(1) 求岩石颗粒 A 和 B 的线速度之比．(2) 土星探测器上有一物体，在地球上重为 10 N ，推算出它在距土星中心 3.2×105 km 处 受到土星的引力为 0.38 N ．已知地球半径为 6.4×103 km ，请估算土星质量是地球质量的多少倍？． Mm v A (1) 万有引力提供岩石颗粒做圆周运动的向心力，所以有 G r 2 ＝m v 2/r .故 v ＝ 所以v r B 1.2 × 105 km 6 ＝ rA ＝ 8.0 × 104 km ＝ 2 . (2) 设物体在地球上重为 G 地，在土星上重为 G 土，则由万有引力定律知： M 地m M 土mG 地＝G R 地2 ，G 土＝G R 土2 M 土m 又 F 万＝G ，故 G 土R 土2 ＝F 万r 2 r 2 M 土 G 土R 土2 F 万r 2 0.38 × (3.2 × 105)2 所以 ＝ M G 地R 地2 ＝ G 地R 地2 ＝ ＝95. 10 × (6.4 × 103)2BT ＝ ＝13. 中子星是恒星演化过程中的一种可能结果，它的密度很大．现有一中子星，观测到1 它的自转周期为 T ＝ s ．问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定，不 30致因自转而瓦解？ (计算时星体可视为均匀球体， 万有引力常量 G ＝ 6.67×10－ 11m 3/(kg ·s 2))设中子星的密度为 ρ，质量为 M ，半径为 R ，自转角速度为 ω，位于赤道处的小块物体质量为 m ，则有 GMm R 2 ＝mω2R ，ω 2π，M 4πR 3ρ 3 由以上各式得 ρ＝ 3π GT 2 代入数据解得 ρ＝1.27×1014 kg/m 3。
高考试题分类汇编之《天体运动》.docx
高中物理学习材料2008年高考试题分类汇编之《天体运动》（全国卷1）17.已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390，月球绕地球旋转的周期约为27天.利用上述数据以及日常的天文知识，可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为A.0.2B.2C.20D.200答案：B解析：设太阳质量M ，地球质量m ，月球质量m 0，日地间距离为R ，月地间距离为r ，日月之间距离近似等于R ，地球绕太阳的周期为T 约为360天，月球绕地球的周期为t =27天。
对地球绕着太阳转动，由万有引力定律：G Mm R 2=m 4π2R T 2，同理对月球绕着地球转动：G mm 0r 2=m 04π2r t 2，则太阳质量与地球质量之比为M : m =R 3T 2r 3t 2；太阳对月球的万有引力F = G Mm 0R 2，地球对月球的万有引力f = G mm 0r 2，故F : f = Mr 2mR2，带入太阳与地球质量比，计算出比值约为2，B 对。
（全国卷2）25．（20分）我国发射的“嫦娥一号”探月卫星沿近似于圆形轨道绕月飞行。
为了获得月球表面全貌的信息，让卫星轨道平面缓慢变化。
卫星将获得的信息持续用微波信号发回地球。
设地球和月球的质量分别为M 和m ，地球和月球的半径分别为R 和R 1，月球绕地球的轨道半径和卫星绕月球的轨道半径分别为r 和r 1，月球绕地球转动的周期为T 。
假定在卫星绕月运行的一个周期内卫星轨道平面与地月连心线共面，求在该周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间（用M 、m 、R 、R 1、r 、r 1和T 表示，忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影响）。
解析：如下图所示：设O 和O '分别表示地球和月球的中心．在卫星轨道平面上，A 是地月连心线O O '与地月球表面的公切线ACD 的交点，D 、C 和B 分别是该公切线与地球表面、月球表面和卫星轨道的交点．过A 点在另一侧作地月球面的公切线，交卫星轨道于E 点．卫星在圆弧BE 上运动时发出的信号被遮挡．设探月卫星的质量为m 0，万有引力常量为G ，根据万有引力定律有：r T m r Mm G 222⎪⎭⎫ ⎝⎛=π……………………① （4分）r T m r Mm G 2102102⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=π……………………② （4分） ②式中，T 1表示探月卫星绕月球转动的周期． 由以上两式可得：3121⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛r r m M T T …………③ 设卫星的微波信号被遮挡的时间为t ，则由于卫星绕月球做匀速圆周运动， 应有：πβα-=1T t ……………………④ （5分） 上式中A O C '∠=α，B O C '∠=β．由几何关系得：1cos R R r -=α………………⑤ （2分）11cos R r =β…………………………⑥ （2分） 由③④⑤⑥得：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=111331arccos arccos r R r R R mr Mr Tt π……………………⑦ （3分） （北京卷）17．据媒体报道,嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道,轨道高度200 km,运用周期127分钟。
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.1.人造地球卫星做半径为r，线速度大小为v 的匀速圆周运动。
当其角速度变为原来的24 倍后，运动半径为，线速度大小为。
【解析】由 G Mmm 2r 可知，角速度变为原来的2r 可知，角速度变为原倍后，半径变为 2r ，由vr 24222来的 4倍后，线速度大小为2 v。
【答案】2r，2 v2.一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v0假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为 m 的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N0，已知引力常量为 G,则这颗行星的质量为A． mv 2B. mv4C． Nv2D. Nv4GN GN Gm Gm 【解析】卫星在行星表面附近做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有G M m /m / v2，宇航员在行星表面用弹簧测力计测得质量为m 的物体的重为N ，则G M mN ，解R 2R R 2得 M= mv4， B 项正确。
【答案】B GN3.如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。
假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。
下列说确的是A.太阳对小行星的引力相同B.各小行星绕太阳运动的周期小于一年C.小行星带侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值D.小行星带各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值【答案】 C【解析】根据行星运行模型，离地越远，线速度越小，周期越大，角速度越小，向心加速度等于万有引力加速度，越远越小，各小行星所受万有引力大小与其质量相关，所以只有 C 项对。
4.宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间 t 小球落回原处 ;若他在某星球表面以相同的速度竖直上抛同一小球 ,需经过时间 5t 小球落回原处 .(取地球表面重力加速度2g=10 m/s ,空气阻力不计 )(1)求该星球表面附近的重力加速度g ′.(2)已知该星球的半径与地球半径之比为R 星∶ R 地 =1 ∶4,求该星球的质量与地球质量之比M 星∶M 地..答案 (1)2 m/s2(2)1∶ 802v 02v 0解析(1)在地球表面竖直上抛小球时,有 t =g,在某星球表面竖直上抛小球时,有 5t =g'1 g所以 g ′= 5=2 m/s2Mm mg, 得M gR 2,所以M 星g' R 星21 ( 1 )21(2)由 GR 2GM 地gR 地25 4805.关于卡文迪许扭秤实验对物理学的贡献，下列说法中正确的是（）A ．发现了万有引力的存在B ．解决了微小力的测定问题C ．开创了用实验研究物理的科学方法D ．验证了万有引力定律的正确性6.假设地球是一半径为R.质量分布均匀的球体。
一矿井深度为 d 。
已知质量分布均匀的球壳对壳物体的引力为零。
矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为d d R 2R2dA ．1－RB ．1+RC ．RD ． R d【答案】 A 【解析】在地球表面mgM 4 3，所以gM4 G R ，因为球壳G2 m ，又 M3 R G23RRMm ，得 gM4 G R d ，对球物体的引力为零，所以在深为d 的矿井 mg G2Gd 23R dR所以gR d 1 d 。
gR R7.2012年 6月18 日，搭载着3 位航天员的神舟九号飞船与在轨运行的天宫一号“牵手 ” ，顺利完成首次载人自动交会对接。
交会对接飞行过程分为远距离导引段、自主控制段、对接段等阶段，图示为“远距离导引”阶段。
下列说确的是A 在远距离导引阶段，神舟九号向前喷气B 在远距离导引阶段，神舟九号向后喷气C.天宫一 -- 神九组合体绕地球作做速圆周运动的速度小于 7.9 km/sD.天宫一一神九组合体绕地球做匀速圆周运动的速度大于7.9 km/s.8.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 的速度大于经过 B 的速度（B）在轨道Ⅱ上 A 点减速速能可能进入轨道1（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 的加速度答案： C9.如图是“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答案 C 解析“嫦娥一号”要想脱离地球的束缚而成为月球的卫星,其发射速度必须达到第二宇宙速度,若发射速度达到第三宇宙速度,“嫦娥一号”将脱离太阳系的束缚 ,故选项 A 错误 ;在绕月球运动时 ,月球对卫星,则G Mm23的万有引力完全提供向心力m 4πr,T 2πr, 即卫星周期与卫星的质量无关,故选项r 2T 2GMB 错误 ;卫星所受月球的引力F G Mm,故选项C 正确 ;在绕月圆轨道上 ,卫星受地球的引力小于受月球的r 2引力 ,故选项 D 错误 .10.假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g 0，在赤道的大小为g ；地球自转的周期为 T，引力常数为G，则地球的密度为：【答案】 B体表面压力恰好为零，则天体自转周期为（）【答案】 D12.关于万有引力常量G，下列说确的是（）A ．在不同星球上，G 的数值不一样B．在不同的单位制中，G 的数值一样C．在国际单位制中，G 的数值等于两个质量各1g 的物体，相距1m 时的相互吸引力D．在国际单位制中，G 的单位是【答案】 D13.关于万有引力常量,下列说确的是()A.万有引力常量是两个质量为1kg 的物体相距1m 时的相互吸引力B.牛顿发现万有引力定律时,给出了万有引力常量的值C.万有引力常量的测出,不能证明万有引力的存在D.万有引力常量的测定,使人们可以测出天体的质量【答案】 CD14.卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G。
为了测量石英丝极微的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施（）A、减小石英丝的直径B、增大 T 型架横梁的长度C、利用平面镜对光线的反射D、增大刻度尺与平面镜的距离【答案】 CD15.a 是地球赤道上一幢建筑， b 是在赤道平面作匀速圆周运动、距地面9.6×106m的卫星， c 是地球同步卫星，某一时刻 b、 c 刚好位于 a 的正上方（如图甲所示），经48h ， a、 b、 c 的大致位置是图乙中的（取地6210 ）球半径 R=6.4 ×10 m，地球表面重力加速度g =10m/s ，π=【答案】 B16.据媒体报道，嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道，轨道高度200km ，运用周期127 分钟．若还知道引力常量和月球平均半径，仅利用以上条件不能求出的是（）A．月球表面的重力加速度B．月球对卫星的吸引力C．卫星绕月球运行的速度D．卫星绕月运行的加速度【答案】 B17.嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星．若测得“嫦娥二号”在月球（可视为密度均匀的球体）表面附近圆形轨道运行的周期T，已知引力常数G，半径为 R 的球体体积公式，则可估算月球的（）A．密度B．质量C．半径D．自转周期【答案】 A18.宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。
已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R 的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。
设每个星体的质量均为。
（1）试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期。
（2）假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？19.黑洞是一种密度极大的星球.从黑洞出发的光子，在黑洞引力的作用下，都将被黑洞吸引回去，使光子不能到达地球，地球上观察不到这种星体，因此把这种星球称为黑洞，假设有一光子恰好沿黑洞表面做周期为T 的匀速圆周运动，.则此黑洞的平均密度ρ为多少？（已知万有引力常量为G）20.石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21 世纪的世界发生革命性的变化，其发现者由此获得2010 年诺贝尔物理学奖。
用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现。
科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换。
⑴若”太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为 h1 的同步轨道站，求轨道站质量为m1 的货物相对地心运动的动能。
设地球自转角速度为ω，地球半径为 R。
⑵ 当电梯仓停在距地面高度h2= 4R 的站点时，求仓质量 m2= 50kg的人对水平地板的压力大小。
取地面附近重力加速度 g = 10m/s2，地球自转角速度ω= 7.3 ×10-5rad/s，地球半径 R = 6.4 ×103km 。
解：（ 1）设货物相对地心的距离为r1，线速度为v1，则r1＝ R＋h1①v1＝r1ω ②货物对地心的动能为③联立①②③式④（2）设地球质量为M ，人相对地心的距离为r2，相信加速度为，受地球的万有引力为F，则r2＝ R＋h2⑤⑥⑦⑧设水平地板对人的支持力大小为N，人对水平地板的压力大小为N’，则⑨N’＝N ⑩联立⑤～⑩式并代入数据得N ’＝11.5 N ⑾。