圆周运动专题训练(含答案)

圆周运动专题训练（含答案）(时间：45分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题7分，共计42分，每小题只有一个选项符合题意)1.发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道．发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图1所示．这样选址的优点是，在赤道附近()A．地球的引力较大B．地球自转线速度较大图1C．重力加速度较大D．地球自转角速度较大解析：为了节省能量，而沿自转方向发射，卫星绕地球自转而具有的动能在赤道附近最大，因而使发射更节能．故选B.答案：B2．某同学设想驾驶一辆由火箭作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”，对此下列说法正确的是(R＝6400 km，取g＝10 m/s2)()A．汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大B．当汽车离开地球的瞬间速度达到28 440 km/hC．此“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1 hD．在此“航天汽车”上弹簧测力计无法测量力的大小解析：汽车受到的万有引力提供向心力和重力，在速度增加时，向心力增大，则重力减小，对地面的压力则减小，选项A错误．若要使汽车离开地球，必须使汽车的速度达到第一宇宙速度7.9 km/s＝28 440 km/h，选项B正确．此时汽车的最小周期为T＝2πr3 GM＝2πR3gR2＝2πRg＝5 024 s＝83.7 min，选项C错误．在此“航天汽车”上弹簧产生形变仍然产生弹力，选项D错误．答案：B3．(2010·上海高考)月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a.设月球表面的重力加速度大小为g1，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g2，则() A．g1＝a B．g2＝aC．g1＋g2＝a D．g2－g1＝a解析：月球因受地球引力的作用而绕地球做匀速圆周运动．由牛顿第二定律可知地球对月球引力产生的加速度g 2就是向心加速度a ，故B 选项正确．答案：B4．某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，若从地球表面高h 处平抛一物体，射程为60 m ，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为( )A ．10 mB ．15 mC ．90 mD ．360 m解析：由平抛运动公式可知，射程x ＝v 0t ＝v 02h g， 即v 0、h 相同的条件下x ∝1g， 又由g ＝GMR 2，可得g 星g 地＝M 星M 地(R 地R 星)2＝91×(21)2＝361， 所以x 星x 地＝g 地g 星＝16，x 星＝10 m ，选项A 正确．答案：A5．把地球绕太阳公转看做匀速圆周运动，轨道平均半径约为1.5×108 km ，已知万有引力常量G ＝6.67×10－11N·m 2/kg 2，则可估算出太阳的质量大约是(结果取一位有效数字)( )A ．2×1030 kgB ．2×1031 kgC ．3×1030 kgD ．3×1031 kg解析：题干给出地球轨道半径r ＝1.5×108 km ，虽没直接给出地球运转周期的数值，但日常知识告诉我们，地球绕太阳公转一周为365天，故周期T ＝365×24×3 600 s ＝3.2×107 s.万有引力提供向心力，即G Mm r 2＝m (2πT )2r ，故太阳质量M ＝4π2r 3GT 2＝4×3.142×(1.5×1011)36.67×10－11×(3.2×107)2 kg ≈2×1030 kg. 答案：A6．两颗靠得较近的天体叫双星，它们以两者重心连线上的某点为圆心做匀速圆周运动，因而不至于因引力作用而吸引在一起，以下关于双星的说法中正确的是( )A ．它们做圆周运动的角速度与其质量成反比B ．它们做圆周运动的线速度与其质量成反比C ．它们所受向心力与其质量成反比D ．它们做圆周运动的半径与其质量成正比解析：双星的角速度相同，与质量无关，A 不正确．不管双星质量大小关系如何，双星受到相互的吸引力总是大小相等的，分别等于它们做匀速圆周运动的向心力，C 不正确．对于双星分别有G Mm L 2＝Mω2R ，G MmL 2＝mω2r ，R ∶r ＝m ∶M ，D 不正确．线速度之比V ∶v＝m ∶M ，B 正确．答案：B二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共计28分，每小题有多个选项符合题意，全部选对的得7分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)7．(2011·淮安模拟)有一宇宙飞船到了某行星上(该行星没有自转运动)，以速度v 接近行星表面匀速飞行，测出运动的周期为T ，已知引力常量为G ，则可得( )A ．该行星的半径为v T2πB ．该行星的平均密度为3πGT 2C ．无法测出该行星的质量D ．该行星表面的重力加速度为2πvT解析：由T ＝2πR v 可得：R ＝v T 2π，A 正确；由GMmR 2＝m v 2R 可得：M ＝v 3T 2πG ，C 错误；由M ＝43πR 3·ρ得：ρ＝3πGT 2，B 正确；由GMm R2＝mg 得：g ＝2πv T ，D 正确．答案：ABD8．关于地球同步卫星下列判断正确的是( ) A ．运行速度大于7.9 km/sB ．离地面高度一定，相对地面静止C ．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D ．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 解析：由万有引力提供向心力得：GMm r2＝m v2r ，v ＝GMr ，即线速度v 随轨道半径r的增大而减小，v ＝7.9 km/s 为第一宇宙速度即环绕地球表面运行的速度；因同步卫星轨道半径比地球半径大很多，因此其线速度应小于7.9 km/h ，故A 错，因同步卫星与地球自转同步，即T 、ω相同，因此其相对地面静止，由公式GMm (R ＋h )2＝m (R ＋h )ω2得：h ＝3GM ω2－R ，因G 、M 、ω、R 均为定值，因此h 一定为定值，故B 对；因同步卫星周期T 同＝24小时，月球绕地球转动周期T 月＝30天，即T 同＜T 月，由公式ω＝2πT得，ω同＞ω月，故C 对；同步卫星与静止在赤道上的物体具有共同的角速度，由公式a n ＝rω2，可得：a 同a 物＝R ＋hR ，因轨道半径不同，故其向心加速度不同，D 错误．答案：BC9．如图2所示，a ，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( )A ．a 、b 的线速大小之比是2∶1B ．a 、b 的周期之比是1∶22 图2C ．a 、b 的角速度大小之比是36∶4D ．a 、b 的向心加速度大小之比是9∶4解析：两卫星均做匀速圆周运动，F 万＝F 向，向心力选不同的表达形式分别分析，由GMm r 2＝m v 2r 得v 1v 2＝r 2r 1＝3R 2R＝32，A 错误；由GMm r 2＝mr (2πT )2得T 1T 2＝r 13r 23＝2323，B 错误；由GMm r 2＝mrω2得ω1ω2＝r 23r 13＝364，C 正确；由GMm r 2＝ma 得a 1a 2＝r 22r 12＝94，D 正确． 答案：CD10．我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站．如图3所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近，并将与空间站在B 处对接，已知空间站绕月轨道半径为r ，周期为T ，万有引力常量为G ，下列说法中正确的是( )A ．图中航天飞机正加速飞向B 处B ．航天飞机在B 处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速 图3C ．根据题中条件可以算出月球质量D ．根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小解析：关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近，引力做正功，航天飞机的动能增加，即速度增加，所以A 正确；航天飞机在B 处进入圆轨道，必须减小速度，所以B 正确；由G Mm r 2＝m 4π2T 2r 可求出月球质量M ＝4π2r 3GT 2，所以C 正确；由于空间站自身的质量未知，因此没法算出空间站受到月球引力的大小，所以D 不正确．答案：ABC三、计算题(本题共2小题，共计30分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)11．(13分)(2011·江阴模拟)如图4所示，阴影区域是质量为M 、半径为R 的球体挖去一个小圆球后的剩余部分．所挖去的小圆球的球心O ′和大球体球心间的距离是R 2.求球体剩余部分对球体外离球心O 距离为2R 、质量为m 的质点P 的引力． 图4解析：将挖去的球补上，则完整的大球对球外质点P 的引力F 1＝GMm (2R )2＝GMm4R 2 半径为R2的小球的质量M ′＝43π(R 2)3·ρ＝43π(R 2)3·M 43πR 3＝18M补上的小球对质点P 的引力 F 2＝G M ′m (52R )2＝G 4M ′m 25R 2＝GMm 50R 2因而挖去小球的剩余部分对P 质点的引力 F ＝F 1－F 2＝GMm 4R 2－GMm 50R 2＝23GMm100R 2. 答案：23GMm100R 212．(17分)1990年5月，中国紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，其直径为32 km.若该行星的密度和地球的密度相同，则对该小行星而言，第一宇宙速度为多少？(已知地球半径R 1＝6 400 km ，地球的第一宇宙速度v 1≈8 km/s)解析：设小行星的第一宇宙速度为v 2，其质量为M 2；地球的第一宇宙速度为v 1，其质量为M 1，则有G M 1mR 12＝m v 12R 1G M 2mR 22＝m v 22R 2 且M 1＝ρ43πR 13M 2＝ρ43πR 23得v 2v 1＝R 2R 1 所以v 2＝R 2R 1v 1＝166 400×8 km/s ＝20 m/s. 答案：20 m/s。