第六章 万有引力与航天 知识点题库

下列关于地球同步卫星说法中正确的是(   )

A . 地球同步卫星只能在地球赤道上空同一条轨道中运动 B . 地球同步卫星的周期大于地球自转的周期 C . 所有地球同步卫星的速率都是一个确定值 D . 所有地球同步卫星的向心力都相同

国际研究小组借助于智利的甚大望远镜,观测到了一组双星系统,它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动,如图所示.此双星系统中体积较小成员能“吸食”另一颗体积较大星体表面物质,达到质量转移的目的,被吸食星体的质量远大于吸食星体的质量.假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变,则在最初演变的过程中(   )

A . 它们做圆周运动的万有引力保持不变 B . 它们做圆周运动的角速度不断变大 C . 体积较大星体圆周运动轨迹半径变大 D . 体积较大星体圆周运动的线速度变大
处在近地轨道的人造地球卫星,会受到稀薄的气体阻力作用,使其绕地球做圆周运动的过程中轨道半径将不断地缓慢缩小,对于这样的近地人造地球卫星,下列说法中正确的是(  )

A . 卫星运动的速率减小 B . 卫星运动的角速度变大 C . 卫星运动的周期变大 D . 卫星的向心加速度变小

请阅读下列材料,回答第(1)~(4)小题.

      2016年,中国空间站建设捷报频传.

      9月15日在酒泉卫星发射中心成功发射“天宫二号”空间实验室,天宫二号发射后,成功进入高度约380公里的轨道运行,在神舟十一号载人飞船发射前,天宫二号将调整轨道至高度393公里的对接轨道,做好与神舟十一号载人飞船交会对接的准备.

10月17日,搭载着航天员景海鹏、陈冬的神舟十一号载人飞船成功发射,并完成与天宫二号的自动交会对接,形成组合体,航天员进驻天宫二号,组合体在轨飞行33天,期间,2名航天员按计划开展了一系列科学实验.11月17日,神舟十一号飞船与“天宫二号”空间实验室成功实施分离,航天员景海鹏、陈冬踏上返回之旅.

      11月8日,神舟十一号返回舱顺利着陆.

  1. (1) 下列各种情况中,可将神州十一号飞船视为质点的是.

    A . 调整神州十一号飞船的飞行姿势 B . 研究神州十一号飞船绕地球的运行轨道 C . 研究神州十一号飞船与天宫二号对接的过程 D . 观察宇航员在飞船内的实验活动
  2. (2) 组合体在轨飞行期间,2名航天员在天宫二号内工作和生活,该过程中航天员(   )

    A . 一直处于失重状态 B . 一直处于超重状态 C . 不受重力作用 D . 处于失重还是超重状态由航天员工作状态决定
  3. (3)

    如图所示是“神舟十一号”航天飞船返回舱返回地面的示意图,假如其过程可简化为:打开降落伞后,整个装置匀速下降,为确保安全着陆,点燃返回舱的缓冲火箭,返回舱做减速直线运动,则能反映其运动过程的v﹣t图象是(   )

    A . B . C . D .
  4. (4) “天宫二号”在高度为393公里的对接轨道运行与在高度约380公里的轨道运行相比,变大的物理量是(   )

    A . 向心加速度 B . 周期 C . 角速度 D . 线速度
地球卫星绕地球做匀速圆周运动,离地面越近,卫星的(  )
A . 线速度越小 B . 角速度越大 C . 加速度越小 D . 运动周期越长
一名宇航员来到一个星球上,如果该星球的质量是地球质量的一半,它的直径也是地球直径的一半,那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的(  )
A . 0.25倍 B . 0.5倍 C . 2.0倍 D . 4.0倍
某宇宙飞船在赤道所在平面内绕地球做匀速圆周运动,假设地球赤道平面与其公转平面共面,地球半径为R。日落后3小时时,站在地球赤道上的小明,刚好观察到头顶正上方的宇宙飞船正要进入地球阴影区,则(  )
A . 宇宙飞船距地面高度为 R B . 在宇宙飞船中的宇航员观测地球,其张角为90° C . 宇航员绕地球一周经历的“夜晚”时间为6小时 D . 若宇宙飞船的周期为T,则宇航员绕地球一周经历的“夜晚”时间为T/4
求两星球做圆周运动的周期。
我国发射的天宫二号绕地球运行轨道比天宫一号绕行地球轨道高约50km,假设天宫二号和天宫一号均绕地球做匀速圆周运动。则(   )
A . 天宫二号绕地球运行的线速度比天宫一号绕地球运行的线速度大 B . 天宫二号与天宫一号绕地球运行的线速度大小相等 C . 天宫二号绕地球运动的周期比天宫一号绕地球运动的周期大 D . 天宫二号与天宫一号绕地球运动的周期相等
地球同步卫星的质量为m,距地面高度为h,地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,地球的自转角速度为ω,那么同步卫星绕地球转动时,下列叙述正确的是(   )
A . 卫星受到的向心力 B . 卫星的加速度 C . 卫星的线速度 D . 卫星的线速度
小型登月器连接在航天站上,一起绕月球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球半径的3倍,某时刻,航天站使登月器减速分离,登月器沿如图所示的椭圆轨道登月,在月球表面逗留一段时间完成科考工作后,经快速启动仍沿原椭圆轨道返回,当第一次回到分离点时恰与航天站对接,登月器的快速启动时间可以忽略不计,整个过程中航天站保持原轨道绕月运行.已知月球表面的重力加速度为g,月球半径为R,不考虑月球自转的影响,则登月器可以在月球上停留的最短时间约为(   )

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A . 10π -6π B . -4π C . 10π -2π D . -2π
宇宙中组成双星系统的甲乙两颗恒星的质量分别为m、km,甲绕两恒星连线上一点做圆周运动的半径为r,根据宇宙大爆炸理论,两恒星间的距离会缓慢增大,若干年后,甲做圆周运动的半径增大为nr,设甲乙两恒星的质量保持不变,引力常量为G,则若干年后说法错误的是(   )
A . 恒星甲做圆周运动的向心力为 B . 恒星甲做圆周运动周期变大 C . 恒星乙所圆周运动的半径为 D . 恒星乙做圆周运动的线速度为恒星甲做圆周运动线速度为
2018年5月9日,南京紫金山天文台展示了每隔2h拍摄的某行星及其一颗卫星的照片,如图所示。小明同学取向左为正方向,在图照片上用刻度尺测得行星球心与卫星之间的距离L如表所示。已知该卫星围绕行星做匀速圆周运动,万有引力常量为G=6.67×10-11N﹒m2/kg2 , 在图甲照片上测得行星的直径为2cm。求

时刻/h

L/cm

0

2.59

2

5.00

4

7.07

6

8.66

8

9.66

10

10.00

12

9.66

14

8.66

24

-2.59

26

-5.00

28

-7.07

30

-8.66

32

-9.66

图片_x0020_100022

  1. (1) 该行星的近地卫星的环绕周期;
  2. (2) 该行星的平均密度(计算结果保留1位有效数字)。
如图是“嫦娥三号”飞行轨道示意图。假设“嫦娥三号”运行经过P点第一次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面高度为100km的圆形轨道Ⅰ上运动,再次经过P点时第二次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面近地点为Q、高度为15km,远地点为P、高度为100km的椭圆轨道Ⅱ上运动,下列说法正确的是(   )

A . “嫦娥三号”在距离月面高度为100km的圆轨道Ⅰ上运动时速度大小不变 B . “嫦娥三号”在距离月面高度为100km的圆轨道Ⅰ上运动的周期一定小于在椭圆轨道Ⅱ上运动的周期 C . “嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时的速率大于经过P点时的速率 D . “嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过P点时的加速度一定大于在圆轨道Ⅰ上运动经过P点时的加速度
一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星,并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后,着陆在行星上,宇宙飞船上备有以下实验仪器:

A.物体一个

B. 弹簧测力计一个

C.精确秒表一只

D.天平一台(附砝码一套)

为测定该行星的质量M和半径R,宇航员在绕行及着陆后各进行一次测量,依据测量数据可以求出R(已知引力常量为G)。

  1. (1) 绕行时测量所用的仪器为(用仪器前的字母序号表示),所测物理量为
  2. (2) 着陆后测量所用的仪器为(用仪器的字母序号表示),所测物理量为。用测量数据求该星球半径R=
某星球半径为R,该星球表面的重力加速度为g,已知万有引力常量为G。(不计该星球的自转影响。)求:
  1. (1) 该星球的质量M;
  2. (2) 该星球的第一宇宙速度v;
  3. (3) 离该星球表面高度为3R处绕该星球做匀速圆周运动的卫星的周期T。
开普勒定律发现以后,牛顿在前人对惯性研究的基础之上,开始思考:行星沿圆周或者椭圆运动,需要指向圆心或者椭圆焦点的力,这个力就应该是太阳对行星的引力。

  1. (1) 我们把行星绕太阳的运动近似看成匀速圆周运动。请你运用牛顿运动定律、开普勒定律以及圆周运动的向心力公式等已经学习过的知识,推导出太阳与行星间引力的表达式;
  2. (2) 牛顿推导出太阳与行星间的引力表达式后,进一步思考;太阳对行星的作用力、地球对月球的作用力、地球对树上苹果的作用力是不是同一种性质的力呢?这就是著名的“月地检验”。已知地球表面物体做自由落体运动的加速度g约为 ,地球半径约为 ,月球中心距地球的距离约为 ,月球的公转周期为27.3d,约 ,请根据这些数据完成“月地检验”的证明。
若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v0水平抛出一个小球,测出小球从抛出到落地的位移为L。已知月球半径为R,万有引力常量为G,则下列说法正确的是(   )
A . 月球表面的重力加速度 B . 月球的质量 C . 月球的第一宇宙速度 D . 月球的平均密度
2021年12月9日下午3点40分,神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富进行了中国空间站首次太空授课。跨越八年,“太空课”再次开课。已知空间站在距离地面高度约为342km的圆形轨道上绕地球运行,下列说法正确是( )
A . 空间站的线速度大于第一宇宙速度 B . 空间站遇见紧急情况如需要降低轨道避让太空垃圾,则要点火加速 C . 三名航天员在空间站中可以使用弹簧拉力器锻炼身体 D . 三名航天员在空间站中处于失重状态,说明他们不受地球引力作用
在物理学中,常常用等效替代、类比、微小量放大等方法来研究问题。如在牛顿发现万有引力定律一百多年后,卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了万有引力常量G的数值,如图为卡文迪许扭秤实验示意图。

  1. (1) 若在某次实验中,使用卡文迪许扭秤测出质量为、球心间相距为r的两个小球之间引力的大小为F。写出万有引力常量G的表达式;
  2. (2) 若已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,万有引力常量为G,忽略地球自转的影响,写出地球质量及地球平均密度的表达式。
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