高一物理万有引力与航天质量检测

姓名：__________ 班级：__________学号：__________

第I卷

阅卷人

一、选择题（每题4分，计60分）

得分

1．我国载人飞船“神舟七号”的顺利飞天，极大地振奋了民族精神.“神七”在轨道飞行过程中，宇航员翟志钢跨出飞船，实现了“太空行走”，当他出舱后相对于飞船静止不动时，以下说法正确的是（）

A．他处于平衡状态B．他不受任何力的作用

C．他的加速度不为零D．他的加速度恒定不变

2．如图为哈勃望远镜拍摄的银河系中被科学家成为“罗盘

座T星”系统的照片，最新观测标明“罗盘座T星”距离太阳

系只有3260光年，比天文学家此前认为的距离要近得多。该系

统是由一颗白矮星和它的类日伴星组成的双星系统，由于白矮

星不停地吸收由类日伴星抛出的物质致使其质量不断增加，科

学家预计这颗白矮星在不到1000万年的时间内会完全“爆炸”，

从而变成一颗超新星，并同时放出大量的γ射线，这些γ射线

到达地球后会对地球的臭氧层造成毁灭性的破坏。现假设类日

伴星所释放的物质被白矮星全部吸收，并且两星间的距离在一

段时间内不变，两星球的总质量不变，则下列说法正确的是

A、两星间的万有引力不变

B、两星的运动周期不变

C、类日伴星的轨道半径增大

D、白矮星的轨道半径增大

3．目前，有科学家正在进行建造太空梯的研究，以帮助人们能更好地进行太空探索．从理论上讲，太空梯并不神奇，在地球赤道的海面上建造一个平台，用飞船放下一条长达10万千米

的高强度细绳（其重力可以忽略），绳索一端系在平台上。在太空中的另一端系在一个平衡锤上，整个系统随着地球自转同步旋转。由于旋转的原因，绳索被拉紧，太空梯就在地球到太空之间竖立起来。用一个由激光提供能量的爬升器就能在绳索上上下移动，运送飞船、建筑材料甚至乘客（已知地球同步卫星距地面的高度大约为3.6万千米），以下关于太空梯的说法正确的是：

A、太空梯和同步卫星具有相同的周期；

B、如果从太空中的平衡锤上脱落一个部件，部件将会继续沿原来的轨道做圆周运动；

C、平衡锤的向心加速度大于同步卫星的向心加速度；

D、平衡锤内的物体处于完全失重状态。

4．2010年1月17日，我国成功发射北斗COMPASS—G1地球同步卫星.据了解这已是北斗卫星导航系统发射的第三颗地球同步卫星.则对于这三颗已发射的同步卫星，下列说法中正确的是

A. 它们的运行速度大小相等，且都小于7.9 km/s

B. 它们运行周期可能不同

C. 它们离地心的距离可能不同

D. 它们的向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等

5．中俄联合火星探测器，2009年10月出发，经过3.5亿公里的漫长飞行，在2010年8月29日抵达了火星。双方确定对火星及其卫星“火卫一”进行探测。火卫一在火星赤道正上方运行，与火星中心的距离为9450km，绕火星1周需7h39min。若其运行轨道可看作圆形轨道，万有引力常量为G=6.67×10-11Nm2/kg2，则由以上信息能确定的物理量是

A．火卫一的质量B．火星的质量

C．火卫一的绕行速度D．火卫一的向心加速度

6．2009年10月6日，原香港中文大学校长、“光纤之父”高锟被宣布获得诺贝尔物理学奖．早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”绕太阳公转小行星命名为“高锟星”. 假设“高锟星”的公转周期为T（T>1年），轨道半径为R，万有引力常量为G，则

A．由上述数据可计算出太阳的质量

B．由上述数据可计算出太阳和高锟星之间的引力

C．地球和高锟星的轨道半径之比为1T

D．高锟星绕太阳公转的线速度小于地球绕太阳公转的线速度

7．中新网2010年4月23日报道，美国无人驾驶空天飞机

X－37B于北京时间4月23日发射升空．如图14所示，空天飞

机能在离地面6万米的大气层内以3万公里的时速飞行；如果

再用火箭发动机加速，空天飞机就会冲出大气层，像航天飞机

一样，直接进入地球轨道，做匀速圆周运动．返回大气层后，

它又能像普通飞机一样在机场着陆，成为自由往返天地间的输

送工具．关于空天飞机，下列说法正确的是 ( )

A．它从地面发射加速升空时,机舱内的物体处于失重状态

B．它在6万米的大气层内飞行时，只受地球的引力

C ．它在做匀速圆周运动时，所受地球的引力做正功

D ．它从地球轨道返回地面，必须先减速

8．从事太空研究的宇航员需长时间在太空的微重力条件下工作、生活，这对适应了地球表面生活的人，将产生很多不良影响，例如容易患骨质疏松等疾病．为了解决这个问题，有人建议在未来的太空城中建立一个宇宙空间站，该空间站包括两个一样的太空舱，它们之间用硬杆相连，可绕O 点高速转动，如图所示．由于做匀速圆周运动，处于太空舱中的宇航员将能体验到与在地

面上受重力相似的感觉．假设O 点到太空舱的距离等于100m ，太空舱中的宇航员能体验到与地面重力相似的感觉，则( )

A ．太空舱中宇航员感觉到的“重力”方向指向O

B ．太空舱中宇航员感觉到的“重力”方向远离O

C ．空间站转动的转速最好大约3转/分

D ．空间站转动的转速最好大约6转/分

9．设地球质量为月球质量的81倍，地球半径是月球半径的4倍，若探测器甲绕地球和探测器乙绕月球做匀速圆周运动的半径相同，则

A.甲与乙线速度之比为9:2

B.甲与乙线速度之比为1:9

C.甲与乙向心加速度之比为81:1

D.甲与乙的运动周期之比为1:1

10．在圆轨道上做匀速圆周运动的国际空间站里，一宇航员手拿一只小球相对于太空舱静止“站立”于舱内朝向地球一侧的“地面”上，如图所示。下列说法正确的是

A.宇航员相对于地面的速度介于7.9 km/s 与11.2 km/s 之间

B.若宇航员相对于太空舱无初速释放小球，球将落到“地面”上

C.宇航员仍将受地球的引力作用

D.宇航员对“地面”的压力等于零

11．一同学为探月宇航员估算环绕月球做匀速圆周运动的卫星的最小周期，想出了一种方法：在月球表面以初速度0v 竖直上抛一个物体，测出物体上升的最大高度为h ，假设物体只受月球引力作用，又已知该月球的直径为d ，则卫星绕月球做圆周运动的最小周期为 A ．

dh v 0

π

B ．

dh v 0

2π

C ．

h d v 0π

D ．h

d

v 0

2π

12．“嫦娥二号”卫星于2010年10月1日发射成功，它经过三次近月制动后，在近月轨道上做匀速圆周运动（运动半径可看作月球半径）。若地球质量为M ，半径为R ，第一宇宙速度为ν；月球半径为r ，质量为m 。则“嫦娥二号”在近月轨道上运动的速度大小为（ ）

A ．mr v MR ?

B ．mR v Mr ?

C ．Mr v mR ?

D ．MR

v mr

?

13．按照我国月球探测活动计划，在第一步“绕月”工程圆满完成

任务后，将开展第二步“落月”工程，预计在2013年前完成．假设月球半径为R ，月球表面的重力加速度为0g .飞船沿距月球表面高度为3R 的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A 点，点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的近月点B 再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动．下列判断正确的是

A ．飞船在轨道Ⅰ上的运行速率0v g R =

B ．飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间为0

2π

R

g C ．飞船在A 点点火变轨的瞬间，动能减小 D ．飞船在A 点的线速度大于在B 点的线速度

14．如图所示，赤道上随地球自转的物体A 、赤道上空的近地卫星B 、地球同步卫星C ，它们的运动都可视为匀速圆周运动，比较三个物体的运动情况， 以下判断正确的是（ ）

A ．三者的周期关系为T A ＜T

B ＜T C

B ．三者向心加速度大小关系为a A ＞a B ＞a

C C ．三者角速度的大小关系为ωA ＝ωC ＜ωB

D ．三者线速度的大小关系为V A ＜V C ＜V B

15．如图所示，发射远程弹道导弹，弹头脱离运载火箭后，在地球引力作用下，沿椭圆轨道飞行，击中地面目标B 。C 为椭圆轨道的远地点，距地面高度为h 。已知地球半径为R ，地球质量为M ，引力常量为G 。关于弹头在C 点处的速度v 和加速度a ，下列结论正确的是（ ） A ．h R GM v

+=

，()2

h R GM

a += B ．h R GM v +<

，()2

h R GM

a += C ．h R GM v +=

，()

2

h R GM

a +> A

B

C h

R

地球

D ．h R GM v +<

，()2

h R GM

a +<

答案卷 姓名： 学号：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

第II 卷

二、计算题-

16．（12分）欧盟和我国合作的“伽利略”全球卫星定位系统的空间部分由平均分布在三个轨道平面上的30颗轨道卫星构成，每个轨道平面上有10颗卫星，从而实现高精度的导航定位。现假设“伽利略”系统中每颗卫星均围绕地心O 做匀速圆周运动，轨道半径为r ，一个轨道平面上某时刻10颗卫星所在位置如图所示，相邻卫星之间的距离相等，卫星1和卫星3分别位于轨道上的A 、B 两位置，卫星按顺时针运行。地球表面重力加速度为g ，地球的半径为R ，不计卫星间的相互作用力。求卫星1由A 位置第一次运行到B 位置所需要的时间。

17．（14分）假设站在赤道某地的人,恰能在日落后4 h 的时候,观察到一颗自己头顶上空被阳光照亮的人造地球卫星.若该卫星是在赤道所在平面做匀速圆周运动,又已知地球的同步卫星绕地球运行的轨道半径约为地球半径的6.0倍,试估算此人造地球卫星绕地球运行的周期.

18．（14分）某宇航员在飞船发射前测得自身连同宇航服等装备共重840N ，在火箭发射阶段，发现当飞船随火箭以2

g

a

的加速度匀加速竖直上升到某位置时（其中g 为地面处的重力加速度），其身下体重测试仪的示数为1220N 。设地球半径R=6400km ，地球表面重力加速度g=10m/s 2

（求解过程中可能用到

1819=1.03，20

21=1.02）。问： （1）该位置处的重力加速度g ′是地面处重加速度g 的多少倍？ （2）该位置距地球表面的高度h 为多大？

答案 1、

C

2、

BC

3、

AC

4、

A

5、

BCD

6、

AD

7、

D

8、

BC

9、

C

10、

CD

11、

B

12、

B

13、

BC

14、

CD

15、

B

16、

g

r R t 352π=

17、据题意,日落4小时,地球自转的角度α=

×2π=,卫星位置如图所示.此卫星的轨道半径

为r=R/cos =2R,则有G =m 2R0

对同步卫星,有

G =m ·6R

解得T== h=4.6 h

18、

(1) 21

20='g g (2)128km