吉林长春市十一高中万有引力与宇宙单元测试卷 (word版,含解析)
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一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优(难)
1.如图所示,a 、b 、c 是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星,a 和b 质量相等,且小于c 的质量,则( )
A .b 所需向心力最小
B .b 、c 的周期相同且大于a 的周期
C .b 、c 的向心加速度大小相等,且大于a 的向心加速度
D .b 、c 的线速度大小相等,且小于a 的线速度 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】
A .因卫星运动的向心力是由它们所受的万有引力提供,由2
GMm
F r =向知,b 所受的引力最小,故A 正确; B .由
2
2
22GMm mr mr r T πω⎛⎫== ⎪⎝⎭
得3
2r T GM
=,即r 越大,T 越大,所以b 、c 的周期相等且大于a 的周期,B 正确;
C .由
2
GMm
ma r
= 得2
GM
a r =
,即 2
1a r ∝
所以b 、c 的向心加速度大小相等且小于a 的向心加速度,C 错误; D .由
2
2GMm mv r r
=
得
GM
v
r
=,即
v
r
∝
所以b、c的线速度大小相等且小于a的线速度,D正确。
故选ABD。
2.嫦娥三号探测器欲成功软着陆月球表面,首先由地月轨道进入环月椭圆轨道Ⅰ,远月点A距离月球表面为h,近月点B距离月球表面高度可以忽略,运行稳定后再次变轨进入近月轨道Ⅱ。已知嫦城三号探测器在环月椭圆轨道周期为T、月球半径为R和引力常量为G,根据上述条件可以求得()
A.探测器在近月轨道Ⅱ运行周期
B.探测器在环月椭圆轨道Ⅰ经过B点的加速度
C.月球的质量
D.探测器在月球表面的重力
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据开普勒第三定律可得
3
3
22
2
2
R h
R
T T
II
+
⎛⎫
⎪
⎝⎭=
解得
3
3
2
2
R
T T
R h
II
=
+
⎛⎫
⎪
⎝⎭
A正确;
B.探测器在环月椭圆轨道Ⅰ经过B点时,由万有引力提供向心力
2
22
4
=
B
Mm
G ma m R
R T
π
II
=
即
2
24B a R T πII
=
B 正确;
C .由万有引力提供向心力
2
B Mm
G
ma R = 可得
2
B a R M G
= C 正确;
D .由于不知道探测器的质量,无法求出探测器在月球表面的重力,D 错误。 故选ABC 。
3.宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”,它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,而不至于因万有引力的作用吸引到一起.设两者的质量分别为m 1和m 2且12m m >则下列说法正确的是( )
A .两天体做圆周运动的周期相等
B .两天体做圆周运动的向心加速度大小相等
C . m 1的轨道半径大于m 2的轨道半径
D . m 2的轨道半径大于m 1的轨道半径 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】
A .双星围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动,故两者周期相同,所以A 正确;
B .双星间万有引力提供各自圆周运动的向心力有
m 1a 1=m 2a 2
因为两星质量不等,故其向心加速度不等,所以B 错误; CD .双星圆周运动的周期相同故角速度相同,即有
m 1r 1ω2=m 2r 2ω2
所以m 1r 1=m 2r 2,又因为m 1>m 2,所以r 1<r 2,所以C 错误,D 正确。 故选AD 。
4.如图所示,a 为地球赤道上的物体,b 为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星,c 为地球同步卫星。关于a 、b 、c 做匀速圆周运动的说法正确的是( )
A .向心力关系为F a >F b >F c
B .周期关系为T a =T c