高中物理人教版必修二 6.2太陽(yáng)與行星間的引力 提高練習(xí)

1、.太陽(yáng)與行星間的引力進(jìn)步練習(xí)難度一、單項(xiàng)選擇題1太陽(yáng)到地球與地球到月球的間隔 的比值約為390，月球繞地球旋轉(zhuǎn)的周期約為27天利用上述數(shù)據(jù)以及日常的天文知識(shí)，可估算出太陽(yáng)對(duì)月球與地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力的比值約為A. 0.2 B. 2 C. 20 D. 200【答案】B【解析】試題分析：由日常天文知識(shí)可知，地球公轉(zhuǎn)周期為365天，根據(jù)萬(wàn)有引力定律及牛頓運(yùn)動(dòng)定律，研究地球有GM地r地，研究月球有GM月r月，日月間距近似為r地，兩式相比·.太陽(yáng)對(duì)月球萬(wàn)有引力F1G，地球?qū)υ虑蛉f(wàn)有引力F2G，故··=2.13，應(yīng)選B.2繼2020年3月1日16時(shí)13分10秒，我國(guó)“嫦娥一號(hào)

2、衛(wèi)星精準(zhǔn)撞擊月球后，日本“月亮女神號(hào)探月衛(wèi)星于2020年6月11日凌晨2點(diǎn)25分，再次成功撞擊月球。這是人類探究宇宙奧秘，實(shí)現(xiàn)登月夢(mèng)想過程中的又一重大事件。如下圖是“月亮女神號(hào)衛(wèi)星撞月的模擬圖，衛(wèi)星在控制點(diǎn)開場(chǎng)進(jìn)入撞月軌道。假定衛(wèi)星進(jìn)入撞月軌道之前繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的半徑為R，運(yùn)動(dòng)的周期為T，引力常量為G。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A由題給的信息可求出月球的質(zhì)量B由題給的信息可求出月球?qū)Α霸铝僚裉?hào)衛(wèi)星的引力C“月亮女神號(hào) 衛(wèi)星在控制點(diǎn)應(yīng)減速D“月亮女神號(hào) 衛(wèi)星在地面的發(fā)射速度應(yīng)大于11.2km/s【答案】AC【解析】A、研究衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，列出等式： 得：

3、 ，故A正確B、由于“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星的質(zhì)量未知，故B錯(cuò)誤C、撞月軌道是一個(gè)離月球越來(lái)越近的軌道，即“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星要做向心運(yùn)動(dòng)，所以“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星在控制點(diǎn)1處應(yīng)減速，使得萬(wàn)有引力大于所需要的向心力，做逐漸靠近圓心的運(yùn)動(dòng)故C正確D、當(dāng)航天器超過第一宇宙速度到達(dá)一定值時(shí)，它就會(huì)脫離地球的引力場(chǎng)而成為圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星，這個(gè)速度就叫做第二宇宙速度，亦稱逃逸速度，為11.2km/s由于月球還未超出地球引力的范圍，所以發(fā)射速度不能超過這個(gè)速度嫦娥一號(hào)發(fā)射過程是先繞地球轉(zhuǎn)幾圈在調(diào)整到環(huán)月軌道，所以一開場(chǎng)發(fā)射速度只要大于7.9km/s就行了，到調(diào)整至環(huán)月軌道時(shí)再提速故D錯(cuò)誤向心力的公式選取要根據(jù)題目提供的物

4、理量或所求解的物理量選取應(yīng)用衛(wèi)星變軌也就是近心運(yùn)動(dòng)或離心運(yùn)動(dòng)，根據(jù)提供的萬(wàn)有引力和所需的向心力關(guān)系確定3地球同步靜止軌道衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍，再根據(jù)常識(shí)和有關(guān)的物理知識(shí)，就可以估算出地球到月球的間隔 。這個(gè)間隔 最接近地球半徑的A40倍 B60倍 C80倍 D100倍【答案】B【解析】4有一顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星。建立在北緯40°北京某觀測(cè)站的一位觀測(cè)員，要在每天晚上一樣時(shí)刻在天空正上方同一位置觀察到該衛(wèi)星。衛(wèi)星的軌道必須滿足以下那些條件地球質(zhì)量為M，地球自轉(zhuǎn)的周期為T，地球半徑為R A該衛(wèi)星一定在同步衛(wèi)星軌道上B衛(wèi)星軌道平面與地球北緯40°線所確定的

5、平面共面C滿足軌道半徑 n=1，2，3，的全部軌道都可D滿足軌道半徑 n=1，2，3，的部分軌道【答案】D【解析】同步衛(wèi)星定軌在赤道的正上方，不可能在北緯40°正上方觀察到，A錯(cuò)誤；衛(wèi)星軌道平面繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過北緯40°C錯(cuò)誤；因?yàn)槭敲刻焱砩系囊粯訒r(shí)刻能觀察到，故，根據(jù)公式解得，故C錯(cuò)誤，D正確；應(yīng)選D5據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，2020年1月12日，美國(guó)宇航局最新天文望遠(yuǎn)鏡廣域紅外探測(cè)器“WISE成功發(fā)現(xiàn)第一顆行星，這顆小行星被命名為“2019AB78。據(jù)天文學(xué)家介紹；該行星直徑約為1公里0.6英里，和太陽(yáng)系中其他行星一樣，這顆小行星沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，據(jù)“WISE觀察的數(shù)

6、據(jù)顯示，該行星與太陽(yáng)的間隔 接近地球與太陽(yáng)的間隔 ，太陽(yáng)光新到地面的時(shí)間約為8分鐘，由于其軌道傾斜，所以不會(huì)離地球很近，因此，該小行星對(duì)地球不構(gòu)成任何威脅。假設(shè)將這顆小行星和地球的軌道均看作圓軌道，根據(jù)上述信息和日常經(jīng)歷可以粗略判斷 A小行星外表的重力加速度B太陽(yáng)對(duì)小行星的吸引力C小行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的速度D小行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期【答案】CD【解析】6太陽(yáng)系中的8大行星的軌道均可以近似看成圓軌道以下4幅圖是用來(lái)描繪這些行星運(yùn)動(dòng)所遵從的某一規(guī)律的圖像圖中坐標(biāo)系的橫軸是lg，縱軸是lg；這里T和R分別是行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期和相應(yīng)的圓軌道半徑，T0和R0分別是水星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期和相應(yīng)的圓軌道半徑以下4

7、幅圖中正確的選項(xiàng)是【答案】B【解析】根據(jù)開普勒周期定律：周期平方與軌道半徑三次方成正比可知：T2kR3，TkR兩式相除后取對(duì)數(shù)，得：lglg，整理得：2lg3lg，選項(xiàng)B正確72019年年底，美國(guó)科學(xué)家給世人帶來(lái)了意外的驚喜：他們憑借哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的超強(qiáng)視力，首次直接拍攝到一顆系外行星“北落師門b環(huán)繞間隔 地球約25光年的“北落師門恒星運(yùn)轉(zhuǎn)，從而發(fā)現(xiàn)了這顆系外行星新成員這是人類首次直接拍到系外行星的運(yùn)動(dòng)蹤跡，堪稱天文觀測(cè)史上里程碑式的重大進(jìn)展“北落師門星質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的2.3倍，亮度是太陽(yáng)的15倍它只有約2到3億年的年齡，是非常年輕的恒星“北落師門星b質(zhì)量約為木星的3倍，環(huán)繞“北落師門星運(yùn)行

8、的周期為872年地球環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期為1年。為簡(jiǎn)單起見，把所有的環(huán)繞運(yùn)動(dòng)都看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)以上表達(dá)可以求得 A“北落師門星b與木星的環(huán)繞圓運(yùn)動(dòng)的半徑比B“北落師門星b與地球的環(huán)繞圓運(yùn)動(dòng)的半徑比C“北落師門星b與木星的環(huán)繞圓運(yùn)動(dòng)的線速度比D“北落師門星b與地球的環(huán)繞圓運(yùn)動(dòng)的線速度比【答案】BD【解析】此題以北落師門星為背景考察萬(wàn)有引力定律。由萬(wàn)有引力等于向心力得：，其中兩恒星質(zhì)量之比，“b星與地球各自公轉(zhuǎn)周期之比872為，與行星質(zhì)量無(wú)關(guān)，A錯(cuò)B對(duì)；同理，線速度也與行星質(zhì)量無(wú)關(guān)，C錯(cuò)D對(duì)。難度中等。8按下表所給的數(shù)據(jù)，并引力常量，且認(rèn)為所有行星的軌道都是圓軌道，結(jié)合力學(xué)規(guī)律可知以下結(jié)論正確

9、的選項(xiàng)是行星名稱行星質(zhì)量m/千克公轉(zhuǎn)周期T/年到太陽(yáng)的平均間隔 R/×106千米水星3.2×10230.257.9金星4.88×10240.6108.2地球5.979×10241.0149.6火星6.42×10231.9227.9木星1.901×102711.9778.3土星5.68×102629.51427天王星8.68×102584.02869海王星1.03×1026164.84486A可求出太陽(yáng)對(duì)地球的萬(wàn)有引力與太陽(yáng)對(duì)火星的萬(wàn)有引力的比值B可求出木星繞太陽(yáng)運(yùn)行的加速度C可求出太陽(yáng)的質(zhì)量D可求出地球的

10、自轉(zhuǎn)周期【答案】ABC【解析】考察萬(wàn)有引力定律。根據(jù)F萬(wàn)G，引力常量G，行星的質(zhì)量、行星與太陽(yáng)的間隔 R，可求取任意兩個(gè)行星與太陽(yáng)之間的萬(wàn)有引力比值，A對(duì)；mma向心，G、T、R可求取任意行星的向心加速度，B對(duì)；由Gm，G、R、T，可求取太陽(yáng)的質(zhì)量，C對(duì)；行星的運(yùn)動(dòng)是針對(duì)圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的，地球自轉(zhuǎn)的周期需要以地球上的物體為研究對(duì)象才能求取，D錯(cuò)。9美國(guó)航空航天局NASA于2020年 2月11日晚宣布，美國(guó)一顆通信衛(wèi)星10日與一顆已報(bào)廢的俄羅斯衛(wèi)星在太空中相撞，相撞產(chǎn)生的大量碎片對(duì)國(guó)際空間站等在軌太空設(shè)備都造成了潛在威脅。NASA表示，這是人類歷史上首次兩顆完好在軌衛(wèi)星相撞事故。新聞發(fā)言人凱利&#

11、183;漢弗萊斯表示，撞擊地點(diǎn)位于西伯利亞上空約500英里處約805公里。發(fā)生相撞的分別是美國(guó)2019年發(fā)射的“銥33衛(wèi)星，以及俄羅斯1993年發(fā)射的“宇宙2251衛(wèi)星，據(jù)信已經(jīng)廢棄了10年。前者重約560千克，后者重約900千克。假設(shè)兩顆衛(wèi)星相撞前都在離地805公里的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，結(jié)合中學(xué)物理的知識(shí)，下面對(duì)于相撞產(chǎn)生的大量碎片說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 A相撞后某些速度增大的碎片，要靠近地球運(yùn)動(dòng)B相撞后某些速度增大的碎片，要遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)C相撞后所有的碎片都要靠近地球運(yùn)動(dòng)D相撞后所有的碎片都要遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)【答案】B【解析】相撞后生成的碎片，假如速度大小不變，知仍在原軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；假如速度

12、增大，那么做離心運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)離地球；假如速度減小，那么做向心運(yùn)動(dòng)，靠近地球。由此知正確答案是B。102020年9月25日21時(shí)10分04秒，我國(guó)航天事業(yè)又迎來(lái)一個(gè)歷史性時(shí)刻，我國(guó)自行研制的神舟七號(hào)載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。9月27日16時(shí)34分，在發(fā)射升空43個(gè)小時(shí)后，中國(guó)航天員開場(chǎng)了中國(guó)人第一次艙外活動(dòng)，16時(shí)41分，隨著翟志剛進(jìn)入太空，中國(guó)航天員首次太空行走正式開場(chǎng)。太空行走共進(jìn)展了19分35秒。神舟七號(hào)飛船運(yùn)行在高度約330公里的近圓軌道上，地球半徑R=6370km，g=10m/s2,試估算翟志剛太空行走的路程約為 A8100km B9100km C10100km D11100km

13、【答案】B【解析】由牛頓第二定律得，又在地球外表有，聯(lián)立得神七圓周運(yùn)動(dòng)的速度為，那么運(yùn)行路程為，因此B正確。11宇宙飛船以周期為T繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于地球遮擋陽(yáng)光，會(huì)經(jīng)歷“日全食過程，如下圖。地球的半徑為R，地球質(zhì)量為M，引力常量為G，地球自轉(zhuǎn)周期為T0。太陽(yáng)光可看作平行光，宇航員在A點(diǎn)測(cè)出的張角為，那么A. 飛船繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度為2RTsin(2)B. 一天內(nèi)飛船經(jīng)歷“日全食的次數(shù)為T/T0C. 飛船每次“日全食過程的時(shí)間為T0/2D. 飛船周期為T=2Rsin(2)RGMsin(2)【答案】AD【解析】試題分析：飛船繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中，線速度v=2rT，根據(jù)幾何關(guān)系知sin2=

14、Rr，即r=Rsin2，聯(lián)立可得v=2RTsin2，A正確；地球自轉(zhuǎn)一圈時(shí)間為T0，飛船繞地球一圈時(shí)間為T，飛船繞一圈會(huì)有一次日全食，所以每過時(shí)間T就有一次日全食，得一天內(nèi)飛船經(jīng)歷“日全食的次數(shù)為T0T，B錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系，飛船每次“日全食過程的時(shí)間內(nèi)飛船轉(zhuǎn)過角，所需的時(shí)間為t=-2T，C錯(cuò)誤；根據(jù)公式GMmr2=m(2T)2r，解得T=2r3GM，故有T=2Rsin(2)RGMsin(2)，D正確考點(diǎn)：考察了萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】在萬(wàn)有引力這一塊，設(shè)計(jì)的公式和物理量非常多，在做題的時(shí)候，首先明確過程中的向心力，然后弄清楚各個(gè)物理量表示的含義，最后選擇適宜的公式分析解題，另外這一塊的計(jì)

15、算量一是非常大的，所以需要細(xì)心計(jì)算122019年12月2日，我國(guó)成功發(fā)射了“嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器設(shè)想將來(lái)我國(guó)宇航員隨“嫦娥號(hào)探測(cè)器貼近月球外表做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，宇航員測(cè)出飛船繞行n圈所用的時(shí)間為t登月后，宇航員利用身邊的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出質(zhì)量為m的物體重力為F，引力常量為G根據(jù)以上信息可求出A月球外表的重力加速度 B月球的密度C月球的自轉(zhuǎn)周期 D飛船的質(zhì)量【答案】AB【解析】試題分析：根據(jù)，那么月球外表重力加速度為:，應(yīng)選項(xiàng)A正確；設(shè)月球的半徑為R，月球的質(zhì)量為M，那么有：，宇航員測(cè)出飛船繞行圈所用的時(shí)間為，得：，月球的質(zhì)量：根據(jù)：可以求得密度，故B正確；根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，不能求月球自轉(zhuǎn)的周期，

16、故C錯(cuò)誤；根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，列出等式中消去飛船的質(zhì)量，所以無(wú)法求出飛船的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)：萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】解決此題的關(guān)鍵要建立模型，掌握萬(wàn)有引力等于重力和萬(wàn)有引力提供向心力。132019年12月2日1時(shí)30分，“嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器搭載長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭發(fā)射升空。該衛(wèi)星在距月球外表高度為h的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行的周期為T，最終在月球外表實(shí)現(xiàn)軟著陸。假設(shè)以R表示月球的半徑，引力常量為G，忽略月球自轉(zhuǎn)及地球?qū)πl(wèi)星的影響，以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是 A“嫦娥三號(hào)繞月運(yùn)行時(shí)的向心加速度為B月球的第一宇宙速度為C月球的質(zhì)量為D物體在月球外表自由下落的加速度大小為【答案】A【解析】

17、試題分析：根據(jù)公式，可得，故根據(jù)可得“嫦娥三號(hào)繞月運(yùn)行時(shí)的向心加速度為，A錯(cuò)誤；在月球外表重力充當(dāng)向心力，故有，聯(lián)立公式，可得，月球第一宇宙速度，故BD正確；根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，此時(shí)，解得月球質(zhì)量，故C正確，考點(diǎn)：考察了萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】在萬(wàn)有引力這一塊，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做題的時(shí)候，首先明確過程中的向心力，然后弄清楚各個(gè)物理量表示的含義，最后選擇適宜的公式分析解題，另外這一塊的計(jì)算量一是非常大的，所以需要細(xì)心計(jì)算14兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為m1和m2，繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑分別是r1和r2，假設(shè)它們只受太陽(yáng)引力的作用，那么這兩個(gè)行星的向心加速度之比為 A1 BC

18、D【答案】D【解析】設(shè)行星m1、m2的向心力分別是F1、F2，由太陽(yáng)與行星間的作用規(guī)律可得F1、F2，那么a1、a2，故，D選項(xiàng)正確。15如下圖，天文學(xué)家觀測(cè)到某行星和地球在同一軌道平面內(nèi)繞太陽(yáng)做同向勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且行星的軌道半徑比地球的軌道半徑小，地球和太陽(yáng)中心的連線與地球和行星的連線所夾的角叫做地球?qū)υ撔行堑挠^察視角簡(jiǎn)稱視角。該行星的最大視角為，當(dāng)行星處于最大視角處時(shí)，是地球上的天文愛好者觀察該行星的最正確時(shí)期那么地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度與行星繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比值為 A BC D【答案】B【解析】試題分析：由題圖可知，當(dāng)行星處于最大視角處時(shí)，地球和行星的連線應(yīng)與行星軌道相切：根據(jù)幾何關(guān)系

19、有R行=R地sin; 根據(jù)開普勒第三定律有： 所以：，應(yīng)選B考點(diǎn)：開普勒第三定律【名師點(diǎn)睛】能根據(jù)題目給出的信息分析視角最大時(shí)的半徑特征，在圓周運(yùn)動(dòng)中涉及幾何關(guān)系求半徑是一個(gè)根本功問題。16 2019年火星、土星、海王星、木星、天王星五大行星將輪番上演“沖日大戲，1月30日火星已率先“沖日，火星上是否存在生命也歷來(lái)為科學(xué)家們所關(guān)注。因?yàn)閷?duì)火星的興趣，小芳查得一些相關(guān)數(shù)據(jù)：火星的赤道半徑為3.3，約為地球赤道半徑的一半；火星的自轉(zhuǎn)周期約為25小時(shí)，與地球相似；火星的公轉(zhuǎn)速度約為24km/s，地球的公轉(zhuǎn)速度約為30 km/s；火星的平均密度約為，地球的平均密度約為；地球離太陽(yáng)的平均間隔 約為。那么

20、她根據(jù)已學(xué)過的知識(shí)和一些常見的數(shù)據(jù)，那么 A可以估算出火星離太陽(yáng)的平均間隔 B. 不能估算出火星離太陽(yáng)的平均間隔 C. 不能估算出火星外表的重力加速度 D. 可以估算出火星外表的重力加速度【答案】BC【解析】A可以估算出火星離太陽(yáng)的平均間隔 ,火星GMm1/r12=m1v12/r1地球，GMm2/r22=m2v22/r2解得火星離太陽(yáng)的平均間隔 r1=D. 可以估算出火星外表的重力加速度火星外表，Gm1m/R12=mg1又p1=m1/v1 v1=4TTR13/3地球外表，Gm2m/R22=mg2 g2=10m/s2又p2=m2/v2 v2=4TTR23/3172019年5月21日5點(diǎn)28分，在

21、我國(guó)西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭將嫦娥四號(hào)中繼星“鵲橋衛(wèi)星，送入近地點(diǎn)約200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)約40萬(wàn)公里的地月轉(zhuǎn)移軌道。地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為4.2萬(wàn)公里，忽略稀薄空氣阻力的影響，那么“鵲橋衛(wèi)星在地月轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行時(shí)，以下判斷正確的選項(xiàng)是A. 運(yùn)動(dòng)周期大于10天B. 運(yùn)動(dòng)周期小于10天C. 近地點(diǎn)的速度比遠(yuǎn)地點(diǎn)的大D. 近地點(diǎn)的機(jī)械能比遠(yuǎn)地點(diǎn)的大【答案】AC【解析】根據(jù)開普勒第三定律可知：r衛(wèi)3r同3=T衛(wèi)2T同2，那么T衛(wèi)=r衛(wèi)3r同3T同=(40+0.0224.2)3×1天10.5天，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第二定律可知，近地點(diǎn)的速度比遠(yuǎn)地點(diǎn)的大，選項(xiàng)C正確；因只有月球的引力做功，衛(wèi)星的機(jī)械能守恒，那么近地點(diǎn)的機(jī)械能與遠(yuǎn)地點(diǎn)的機(jī)械能相等，選項(xiàng)D 錯(cuò)誤；應(yīng)選AC.三、解答題18火星和地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以近似看做為同一平面內(nèi)同方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，火星的軌道半徑r火15×