第三章《万有引力定律》练习题-2021-2022 学年高一下学期物理粤教版 （2019）必修第二册 一、单选题 1．已知地球同步卫星到地球中心的距离为 4.24×107m，地球自转的角速度为 7.29×10－5rad/s，地面的重力加速度为 9.8m/s2，月球到地球中心的距离为 3.84×108m，假设地球上有一棵苹果树笔直长到了接近月球那么高，则当苹果脱 离苹果树后，将（　　） A．沿着树干落向地面 B．将远离地球，飞向宇宙 C．成为地球的“苹果月亮” D．成为地球的同步“苹果卫星” 2．新京报 2021 年 2 月 10 日晚报道：经历 200 余天的飞行，跋涉 4.75 亿千米，在距离火星 400 千米处成功的一脚 刹车，中国自主研发的火星探测器“天问一号”顺利进入火星轨道。与地球相比，火星半径约为地球的一半，质量约 1 为地球的 9 ，公转半径约为地球的 1.5 倍，下列说法正确的是（　　） A．火星绕太阳公转的线速度约为地球绕太阳公转线速度的 1.5 倍 B．火星绕太阳运行的公转周期约为地球绕太阳公转周期的 1.8 倍 C．火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的 2 倍 D．火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的 1 4 1 3．假设在遥远的太空有一个星球适合人类居住，质量是地球质量的 2 倍，半径是地球半径的 2 ，在地球上一个人 能竖直跳起离地面 h 的高度，则在此星球以相同速度竖直向上能跳起的高度为（　　） A．16h B． 1 h 8 C．8h D． 1 h 16 4．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列说法正确的是（　　） A．托勒密提出日心说，认为太阳是宇宙的中心，所有的行星绕太阳做圆周运动 B．第谷发现了行星沿椭圆轨道运行的规律 C．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量 D．开普勒提出所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，运动方向为轨迹上某一点切线方向不一定与它和 太阳的连线垂直 5．2021 年 4 月，我国自主研发的空间站（天和核心舱）成功发射并入轨运行，天和核心舱在离地面约 400km 高度 处绕地球转动，轨道近似为圆轨道。2021 年 6 月，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，三名航天员顺利 进驻天和核心舱。2021 年 9 月，神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功实施分离后返回地球。关于神州十二号载 人飞船，下列说法中正确的是（　　） A．飞船在发射升空的过程中，飞船始终处于完全失重状态 B．飞船在较低轨道通过向前方喷气后才能与天和核心舱完成交会对接 C．飞船在较低轨道通过向后方喷气后才能与天和核心舱完成交会对接 D．飞船与天和核心舱成功实施分离后返回地球的过程中，飞船始终处于超重状态 6．天文爱好者小郭在 10 月 29 日通过卫星过境的 GoSatWatch 获得天和空间站过境运行轨迹（如图甲），通过微信 小程序“简单夜空”，点击“中国空间站过境查询”，获得中国天和空间站过境连续两次最佳观察时间信息（如图乙， 11 月 2 日开始时间 17:50:08 和 11 月 3 日开始时间 18:28:40），这两次连续过境中空间站绕地球共转过 16 圈，但因 白天天空太亮或夜晚空间站处在地球阴影中而造成观察时机不佳。地球自转周期为 24h，不考虑空间站轨道修正， 由以上信息可得同步卫星的轨道半径是天和空间站的轨道半径的（　　） A．3.6 倍 B．6.3 倍 C．9.6 倍 D．12 倍 7．P1、P2 为相距遥远的两颗半径相同的行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星 s1、s2 做匀速圆周运动。图中 纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度 a，横坐标表示物体到行星中心距离 r 的平方，两条曲线 分别表示 P1、P2 周围的 a 与 r2 的反比关系，它们左端点的横坐标相同。则（　　） A．P1 的质量比 P2 的大 B．s1 的向心力比 s2 的大 C．s1 的公转周期比 s2 的大 D．P1 的“第一宇宙速度”比 P2 的小 8．2021 年 5 月 15 日，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。如果着陆器着陆前近火星做匀速圆周运动 绕行的周期约为 101 分钟，已知地球的平均密度约为 5.5 �103 kg/m 3 ，地球近地卫星的周期约为 85 分钟，则火星的 平均密度约为（　　） A． C． 3.9 �103 kg/m 3 5.6 �103 kg/m3 B． D． 4.8 �103 kg/m3 7.2 �103 kg/m3 9．嫦娥五号探测器将由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空。如果嫦娥五号经过若干次轨道调整 后，先在距离月球表面 h 的高度处绕月球做匀速圆周运动，然后开启反冲发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停 状态，最后实现软着陆，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球。月球的半径为 R 且小于地球的半径， 月球表面的重力加速度为 g0 且小于地球表面的重力加速度，引力常量为 G，不考虑月球的自转，则下列说法正确 的是（　　） A．嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度 3g0 B．月球的平均密度 ρ＝ 4 GR tR C．嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的 t 时间内，绕月球运转圈数 n＝ 2 ( R  h ) Rh g0 D．根据题给数据可求出月球的第二宇宙速度 10．北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能。“北斗”系统中两颗工作卫星 1 和 2 均绕地心 O 做匀速圆周运动，轨道半径均为 r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的 A、B 两位置，如图所示。若卫星均 顺时针运行，地球表面处的重力加速度为 g，地球半径为 R，不计卫星间的相互作用力。以下判断正确的是（　 　） A．两颗卫星的角速度相同，它们之间的距离为 B．两颗卫星所受的向心力大小一定相等 r 3 r C．卫星 1 由位置 A 运动到位置 B 所需的时间可能为 3R r g D．如果要使卫星 2 追上卫星 1，一定要使卫星 2 加速 11．2021 年 7 月我国成功将全球首颗民用晨昏轨道气象卫星——“风云三号 05 星”送入预定圆轨道，轨道周期约为 1.7h，被命名为“黎明星”，使我国成为国际上唯一同时拥有晨昏、上午、下午三条轨道气象卫星组网观测能力的国 家，如图所示。某时刻“黎明星”正好经过赤道上 P 城市正上方，则下列说法正确的是（　　） A．“黎明星”做匀速圆周运动的速度大于 7.9km/s B．同步卫星的轨道半径约为“黎明星”的 10 倍 C．该时刻后“黎明星”经过 1.7h 能经过 P 城市正上方 D．该时刻后“黎明星”经过 17 天能经过 P 城市正上方 二、填空题 12．西昌卫星发射中心的火箭发射架上，有一待发射的卫星，它随地球自转的线速度为 v1，周期为 T1；发射升空 后在近地轨道上做匀速圆周运动，线速度为 v2、周期为 T2；实施变轨后，使其在同步卫星轨道上做匀速圆周运动， 线速度为 v3、周期为 T3．则 v1、v2、v3 的大小关系是________；T1、T2、T3 的大小关系是________（用“＞”或“=”连 接） 13．2020 年，我国将首次发射火星探测器并在火星着陆，这将是我国航天事业的又一大突破。已知地球与火星的 质量之比约为 10:1，半径之比约为 2:1，设甲乙两卫星分别在地球和火星表面做匀速圆周运动，则地球与火星的第 一宇宙之比为_______；地球与火星表面的自由落体加速度之比为______；甲乙两卫星的向心加速度之比为______ _____。 14．宇宙中有质量分别为 m1 、 m2 它天体的作用），它们绕连线上一点 O 以相同的角速度做匀速圆周运动，万有引力常量为 G，则 (1)甲的轨道半径 r1=______； (2)它们的运转周期 T=______。 （ 的甲、乙两颗恒星，甲、乙之间的距离为 L，它们离其它天体十分遥远 不受其 15．我国于 2020 年 11 月 24 日发射的嫦娥五号探测器成功实施无人月面取样返回。已知地球表面的重力加速度大 小为 为 v2 g1 、半径为 R1 g R v 、第一宇宙速度为 1 ；月球表面的重力加速度大小为 2 、半径为 2 、月球探测器近月环绕速度 v1 v2 ，则 与 之比为__________。 三、解答题 16．2020 年 7 月 23 日。长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场。将“天问一号”火星探测器送送入预定轨道。在 地火转移轨道飞行 7 个月后。“天问一号”进入环火轨道，对火星进行探测。如若“天问一号”，绕火星运行的轨道半 径可视为半径为 r 圆轨道，火星的质量为 M。求 （1）“天问一号”绕火星运行的速度多大？ （2）“天问一号”绕火星运行的周期多大？ 17．已知太阳质量 M  1.97 �1030 kg ，地球质量 m  5.98 �1024 kg ，太阳和地球间的平均距 11 S  1cm2 离 r  1.49 �10 m ，则太阳和地球间的万有引力有多大？已知拉断截面积 0 的钢棒 需施力 F0  6.68 �104 N ，那么太阳吸引地球的力可以拉断截面积多大的钢棒？参考答案： 1．B 2．B 3．B 4．D 5．C 6．B 7．A 8．A 9．B 10．C 11．D 12． 13． 14． v2＞v3＞v1 5 :1 m2 m   1 m2 T1=T3＞T2 5:2  L 5:2 2 L L G (m1  m2 ) g1R1 15． g 2 R2 16．(1) v r3 GM 2 GM r ； (2) 17．3.5×1022N，5.2 �1013m2