高一物理万有引力定律测试题2[精选].doc
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【知识点详解】 1. 失重状态:在航天飞机中,物体处于失重状态,并不意味着物体不受地球引力的作用,而是因为物体随航天飞机一起在地球引力作用下做匀速圆周运动,所受到的向心力与地球引力相平衡,使得物体对支持它的航天飞机表面的压力为零。因此,选项C正确。 2. 人造地球卫星:在卫星内部,由于处于完全失重状态,物体不会对弹簧秤产生拉力,故在卫星中用弹簧秤测量物体的重量会得到零读数,B选项正确。而在卫星中,天平无法平衡,因为天平的两端没有重力差,所以C选项错误。在卫星中,物体的质量不会变为零,D选项错误。 3. 地球同步通信卫星:同步卫星的运行速度、高度以及它们与地球引力的关系可以通过万有引力定律和牛顿第二定律来计算。地球同步卫星的万有引力F由公式F=GMm/(R0+h)^2给出,其中G是引力常数,M是地球质量,m是卫星质量,R0是地球半径,h是卫星离地面的高度。根据题目,答案为A选项。同步卫星的环绕速度v满足v=√(GM/(R0+h)),所以答案为C选项。高度h的计算式为h=(GMT0^2)/(4π^2)-R0,其中T0是地球自转周期,所以答案为B选项。 4. 土星环的颗粒:根据开普勒第三定律和万有引力定律,可以估算土星的质量。环的外缘颗粒的周期约为14小时,利用公式T^2=R^3/GM,可以解出土星的质量,估算结果为C选项。 5. 地球同步卫星与物体A的比较:同步卫星与物体A的向心加速度之比等于它们的轨道半径的倒数平方比,即(1+5)^2=36;若A成为近地卫星,其速度与同步卫星速度之比为同步卫星轨道半径与地球半径的平方根比,即sqrt(1+5)=2;向心加速度之比同样为轨道半径的倒数平方比,即36。 6. 登月舱与人造卫星速度比较:根据环绕速度公式v=√(GM/R),其中G是引力常量,M是星球质量,R是星球半径。对比两者的环绕速度,可以得出登月舱与人造地球卫星的第一宇宙速度之比为1/12,选D选项。 7. 密度相同行星的第一宇宙速度:根据第一宇宙速度的公式v=√(gR),其中g是星球表面的重力加速度,R是星球半径。若两星球密度相同,那么M/R^3也相同,由此可得v∝R^(1/2),所以行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为R/R0,即1/sqrt(4),选B选项。 8. 小行星的最小发射速度:根据第一宇宙速度的定义,发射速度v与星球半径R和星球表面重力加速度g的关系为v=√(gR)。因为密度相同,所以质量与体积成正比,重力加速度g与半径R的平方成反比。所以小行星的最小发射速度v1与地球的第一宇宙速度v1的关系为v1/sqrt(6400/32)=v1/20,即v1=1/20v1。 9. 第二宇宙速度:第二宇宙速度v2是物体逃离星球引力所需的最小速度,与第一宇宙速度v1的关系为v2=sqrt(2)v1。根据题目中的信息,星球的重力加速度为地球的1/6,所以v2=sqrt(2/6)gR=sqrt(1/3)vg,选A选项。 10. 卫星运动变化:在空气阻力的作用下,卫星的轨道半径会减小,导致向心加速度增大,线速度增大,角速度增大,运行周期缩短。所以只有D选项正确。 11. 落月策略:为了使飞船落在月球B点,需要在A点改变飞船的运动方向,由于飞船原本沿圆周运动,因此需要向反方向喷射燃气,以提供向心力,使飞船做离心运动,因此喷气方向应与v的方向相反,选B选项。 12. “神舟六号”飞船:(1)根据匀加速直线运动公式h=1/2at^2,可求得加速度a,再利用牛顿第二定律F-mg=ma,可求得火箭的推力F。(2)利用开普勒第三定律和万有引力定律,可以计算圆形轨道的周期T。 13. 太空升降机:这个计划涉及到利用地球同步卫星作为固定点,通过长长的缆绳连接地球表面,从而实现货物和人员的运输。设计和实施这样的升降机需要解决许多技术和工程难题,如材料强度、稳定性、动力系统等。 以上内容详述了与高一物理万有引力定律相关的测试题及知识点,包括失重状态、卫星运动、天体质量估算、环绕速度计算、轨道变化分析以及与实际航天任务的联系。
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