1、选择题 物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能.若取两物体相距无穷远时的引力势能为零,则一个质量为m0的质点到质量为M0的引力源中心的距离为r0时,其万有引力势能为EP=-
(式中G为万有引力常量).一颗质量为m的人造地球卫星沿轨道半径为r1的圆形轨道环绕地球做匀速圆周运动,已知地球的质量为M,要使此卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径增大为r2,则卫星上的发动机所消耗的最小能量为:(假设卫星的质量始终不变,不计一切阻力及其它星体的影响)
A.E=
(
-
)
B.E=GMm(
-
)
C.E=
(
-
)
D.E=
(
-
)
参考答案:A
本题解析:发动机所消耗的最小能量W等于卫星机械能的变化量,在轨道为r1 ?的轨道上,引力势能
,根据万有引力提供向心力有
可得动能
,同样道理在轨道为r2 的轨道上,有
,
,那么在变轨过程根据功能关系有
,解得发动机消耗的最小能量
对照选项A对。
本题难度:一般
2、填空题 卡文迪许把他自己的实验说成是“称地球的重量”(严格地说应是“测量地球的质量”)。如果已知引力常量G、地球半径R和重力加速度g,那么我们就可以计算出地球的质量M=?;如果已知某行星绕太阳运行所需的向心力是由太阳对该行星的万有引力提供的,该行星做匀速圆周运动,只要测出?和?就可以计算出太阳的质量。
参考答案:
;?行星的公转周期T;?行星距太阳的距离r
本题解析:在地球表面
?,环绕太阳运行的行星
,由此可知只要测出行星的公转周期T和行星距太阳的距离r就可以计算出太阳的质量
点评:本题难度较小,在星球表面重力与万有引力相等,这是常用于测量星球质量或表面加速度的方法
本题难度:一般
3、选择题 假设火星和地球都是球体,火星的质量M火和地球的质量M地之比M火/M地=p,火星的半径R火和地球的半径R地之比R火/R地=q,那么火星表面处的重力加速度g火和地球表面处的重力的加速度g地之比等于( )
A.p/q2
B.pq2
C.p/q
D.pq
参考答案:星球表面的物体受到的重力等于万有引力,即GM?mR2=mg
解得g=GMR2
所以g火g地=M火R地2M地R火2=pq2
故选A.
本题解析:
本题难度:简单
4、选择题 下列几组数据中能算出地球质量的是(万有引力常量G是已知的)(?)
A.地球绕太阳运行的周期T和地球中心离太阳中心的距离r
B.月球绕地球运行的周期T和地球的半径R
C.月球绕地球运动的角速度
和月球中心离地球中心的距离r
D.月球绕地球运动的周期T和轨道半径r
参考答案:CD
本题解析:根据万有引力提供向心力只能算出中心天体的质量,A错;由
可知R为球心间距离,B错;C对;由
可知D对;
本题难度:简单
5、选择题 2013年6月13日,“神舟十号”与“天空一号”成功实施手控交会对接,下列关于“神舟十号”与“天空一号”的分析错误的是(?)
A.“天空一号”的发射速度应介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
B.对接前,“神舟十号”欲追上“天空一号”,必须在同一轨道上点火加速
C.对接前,“神舟十号”欲追上同一轨道上的“天空一号”,必须先点火减速再加速
D.对接后,组合体的速度小于第一宇宙速度
参考答案:B
本题解析:第一宇宙速度是离开地面的最小发射速度,而第二宇宙速度是摆脱地球引力的最小发射速度,天宫一号离开地面,但是还没有摆脱地球引力,因此介于第一和第二宇宙速度之间,答案A对。圆周运动的航天器,万有引力等于向心力,加速使得线速度变大,向心力变大,使得万有引力小于向心力做离心运动会偏离原来的轨道到更高的轨道上去,因此同一轨道点火加速追不上天宫一号。答案B错。如果神州十号先减速,使得向心力变小,万有引力大于向心力会先向心运动,轨道变低然后再加速离心到高轨道有可能与天宫一号对接,答案C正确。组合后仍在离地一定高度处绕地球做匀速圆周运动,小于第一宇宙速度,因为第一宇宙速度是近地卫星线速度也是最大的环绕速度。D对。
本题难度:一般