万有引力 - 省句中

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2011普通高校招生考试试题汇
编-万有引力定律试题讲评
7.( 2011年江苏)一行星绕恒星作圆周运动。由天文观测可得,其运
动周期为T,速度为v,引力常量为G,则(
)
ACD
A.恒星的质量为 v3T/2π G
B.行星的质量为4π2v3/GT2
C.行星运动的轨道半径为vT/2π D.行星运动的加速度为2πV/T
v=2π r/T
GMm/r2=mv2/r
r=vT/2π
M=v2r/G= v3T/2π G
a=v2/r=2πv/T
22(2011安徽).(14分)
(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三
次方与它的公转周期T的二次方成正比,即,k是一个对所有行星都相同的常量。
将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式。
已知引力常量为G,太阳的质量为M太。
(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地
月系统)都成立。经测定月地距离为3.84×108m,月球绕地球运动的周期为
2.36×106S,试计算地球的质M地。(G=6.67×10-11Nm2/kg2,结果保留一位有效
数字)
(1)因行星绕太阳作匀速圆周运动,于是轨道的半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力
定律和牛顿第二定律有
3
G
m行 M 太
r2
2 2
 m行 ( ) r
T
r
G

M太
2
2
T
4
G
k
M太
2
4
(2)在月地系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T,
R3
G

M地
2
2
T
4
M地=6×1024kg
19(2011全国卷1).我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”
上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时);然后,经过两次变轨依次到达“48小
时轨道”和“72小时轨道”;最后奔向月球。如果按圆形轨道计算,并忽略卫星
质量的变化,则在每次变轨完成后与变轨前相比,(
)
A.卫星动能增大,引力势能减小
B.卫星动能增大,引力势能增大
C.卫星动能减小,引力势能减小
D.卫星动能减小,引力势能增大
D
周期变长,表明轨道半径变大,速度减小,
动能减小,引力做负功故引力势能增大
12(2011海南).2011年4月10日,我国成功发射第8颗北斗导航卫
星,建成以后北斗导航卫星系统将包含多可地球同步卫星,这有助
于减少我国对GPS导航系统的依赖,GPS由运行周期为12小时的卫星
群组成,设北斗星的同步卫星和GPS导航的轨道半径分别为R1和R2,
向心加速度分别为a1和a2,则R1:R2=_____
。
3
3
a1:a2=_____2
(可用根式表示)
4
GMm
4
 m 2 R  ma
2
R
T
2
T1
2
T2
GMT
R
2
4
3
4
2
2
3
R1  T1 
   3 4
R2  T2 
GM
a 2
R
2
a1  R1 
2
  
a2  R2 
4
3
19(2011全国理综).卫星电话信号需要通地球同步卫星传送。如
果你与同学在地面上用卫星电话通话,则从你发出信号至对方接收
到信号所需最短时间最接近于(可能用到的数据:月球绕地球运动
的轨道半径约为3.8×105m/s,运行周期约为27天,地球半径约为
6400千米,无线电信号传播速度为3x108m/s)( B )
A.0.1s
B.0.25s
C.0.5s D.1s
3
2
2
2
1
r2
T

3
r1
T
r2  r1  3
r 2  4.2 10 mt  s 
7
v
T2
2
T1
2
2 R 2  r22
C
代入数据求得t=0.28s
8(2011天津). 质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上
飞行,其运动视为匀速圆周运动。已知月球质量为M,月球半径为R,
月球表面重力加速度为g,引力常量为G,不考虑月球自转的影响,
则航天器的(
)
AC
A.线速度 v  GM
B.角速度   gR
GM
R
R
a

C.运行周期 T  2
D.向心加速度
R2
g
19(2011浙江).为了探测X星球,载着登陆舱的探测飞船在该星球
中心为圆心,半径为r1的圆轨道上运动,周期为T1,总质量为m1。
随后登陆舱脱离飞船,变轨到离星球更近的半径为r2 的圆轨道上运
动,此时登陆舱的质量为m2则( AD )
2
A. X星球的质量为 M  4 r21
4 2 r1
GT1
B. X星球表面的重力加速度为 g X  T 2
1
v
m
r
C. 登陆舱在r1与r2轨道上运动是的速度大小之比为 1 
1 2
v2
D. 登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为
G
Mm1
r1
2
M
 2
 m1 r1 
 T1
4 2 r1
GT1
2



2
 2
G 2  m2 r2 
r2
 T2
4 2 r1
2
a  r11 
2
Mm2
T2  T1
2
GM m
v
m
2
r
r
r2
3
r1
3
T1
GM
v
r



T2  T1
2
v1

v2
r2
r1
m 2 r1
r2
3
r1
3
20(2011广东).已知地球质量为M,半径为R,自转周期为T,地球同
步卫星质量为m,引力常量为G。有关同步卫星,
下列表述正确的是( BD3 )
2
GMT
A.卫星距离地面的高度为
4 2
Mm
B.卫星的运行速度小于第一宇宙速度
G 2
C.卫星运行时受到的向心力大小为 R
D.卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
Mm
2 2
G
 m( ) ( R  H )
2
T
(R  H )
2
Mm
v
G
m
2
RH
(R  H )
Mm
G
 mg
2
(R  H )
15(2011北京).由于通讯和广播等方面的需
要,许多国家发射了地球同步轨道卫星,这
A )
些卫星的(
A.质量可以不同
B.轨道半径可以不同
C.轨道平面可以不同
D.速率可以不同
22B(2011上海).人造地球卫星在运行过程中由于受到
微小的阻力,轨道半径将缓慢减小。在此运动过程中,卫
增大 (填“减小”或“增
星所受万有引力大小将
大”);其动能将
(填“减小”或“增大”)。
增大
17(2011山东).甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,
乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道。以
AC )
下判断正确的是(
A.甲的周期大于乙的周期
B.乙的速度大于第一宇宙速度
C.甲的加速度小于乙的加速度
D.甲在运行时能经过北极的正上方
Mm
v2
4 2
G 2  ma m  mr 2
r
r
T
a甲
a乙
2
乙
2
甲
r

1
r
T甲
T乙

r甲3
3
乙
r
1
甲、乙均为两颗地球卫星,运行速度都小于第一宇宙速度,B
错误;甲为地球同步卫星运行在赤道上方,D错误。
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