格物学 力学万有引力定律的常见应用

万有引力定律的其他应用-万有引力定律的常见应用知识点月考进阶选择题自测题解析-河南省等高中物理,平均正确率40.0%

2025-07-05
万有引力定律的其他应用-万有引力定律的常见应用知识点月考进阶选择题自测题解析-河南省等高中物理,平均正确率40.0%
1、['环绕天体运动参量的分析与计算', '万有引力定律的其他应用']

正确率40.0%关于人造卫星,下列说法正确的是$${{(}{)}}$$

A

A.在同一轨道上运行的卫星,质量可以不同但线速度大小一定相同

B.卫星绕地球做圆周运动时,其线速度一定不会小于$$7. 9 k m / s$$

C.为通信需要,可以发射一颗$${{“}}$$定点$${{”}}$$于浙江省金华市或衢州市正上方的同步卫星

D.第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最大速度

2、['第一宇宙速度', '万有引力定律的其他应用', '竖直上抛运动', '万有引力和重力的关系']

正确率40.0%在宇宙中有许多$${{“}}$$黑洞$${{”}}$$,它是由$${{“}}$$燃烧$${{”}}$$殆尽的$${{“}}$$死亡$${{”}}$$的恒星形成的,质量和密度都非常大,对周围物体的引力也非常大,以至于经过它附近的光也逃脱不了被吸收的$${{“}}$$厄运$${{”}}$$。现已探测到在宇宙深处有一半径与地球相当的黑洞,假想它的第一宇宙速度为光速,其上有一个人能竖直向上跳起的最大高度为$${{2}{c}{m}}$$,设$${{“}}$$黑洞$${{”}}$$与地球的密度之比为$${{k}}$$,这个人在地球上竖直向上跳起的最大高度为$${{h}}$$,则关于$${{k}}$$和$${{h}}$$的值,下列选项中最接近的是(已知地球的第一宇宙速度为$$7. 9 k m / s$$,光速为$$3 \times1 0^{8} m / s ) ~ ($$

D

A.$$k=3. 8 \times1 0^{7}, \; \; h=7. 6 \times1 0^{7} m$$

B.$$k=3. 8 \times1 0^{5} \,, \; \; h=7. 6 \times1 0^{3} m$$

C.$$k=1. 5 \times1 0^{1 5}, \; \; h=3. 0 \times1 0^{1 3} m$$

D.$$k=1. 5 \times1 0^{9}, \; h=3. 0 \times1 0^{7} m$$

3、['万有引力定律的其他应用', '曲线运动的概念和性质', '多个力做的总功', '判断某个力是否做功,做何种功']

正确率40.0%svg异常

B

A.从$${{K}}$$到$${{L}}$$的过程中,万有引力对物体做正功

B.从$${{K}}$$到$${{L}}$$的过程中,物体所受的合力总是指向地心

C.从$${{K}}$$到$${{N}}$$的过程中,万有引力对物体所做总功为零

D.从$${{L}}$$到$${{M}}$$的过程程中,物体的加速度始终不为零

4、['天体质量和密度的计算', '万有引力定律的其他应用', '万有引力和重力的关系']

正确率40.0%不久前欧洲天文学家宣布在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星,命名为$${{“}}$$格利斯$$5 8 1 c^{\prime\prime}$$.该行星的质量约是地球质量的$${{5}}$$倍,直径约是地球直径的$${{1}{.}{5}}$$倍.现假设有一艘宁宙飞船飞临该星球表面附近轨道做匀速圆周运动,则下列说法正确的是(

C

A.$${{“}}$$格利斯$$5 8 1 c^{\prime\prime}$$的平均密度比地球的平均密度小

B.飞船在$${{“}}$$格利斯$$5 8 1 c^{\prime\prime}$$表面附近运行时的速度小于$$7. 9 k m / s$$

C.运动员在$${{“}}$$格利斯$$5 8 1 c^{\prime\prime}$$表面上最佳跳高成绩将比地面上要差

D.一单摆放在$${{“}}$$格利斯$$5 8 1 c^{\prime\prime}$$表面上做实验,其摆动将比地面上要慢

5、['万有引力定律的其他应用', '牛顿第二定律的简单应用']

正确率40.0%两颗人造地球卫星$${{A}{、}{B}}$$,各自绕地球做匀速圆周运动.$${{A}}$$卫星在赤道平面上运动,周期为$${{2}{h}{,}{B}}$$卫星的轨道平面通过地球南$${、}$$北极,周期为$${{6}{h}}$$,则下列说法正确的是(

A

A.$${{A}}$$相邻两次位于$${{B}}$$正下方的时间间隔为$${{3}{h}}$$

B.$${{A}}$$相邻两次位于$${{B}}$$正下方的时间间隔为$${{2}{4}{h}}$$

C.$${{A}{、}{B}}$$的向心加速度大小相等

D.$${{A}}$$的向心力大小大于$${{B}}$$的向心力

6、['万有引力定律的其他应用']

正确率40.0%位于星球表面的物体靠引力和星球相互挤压,星球自转速率越大,两者的挤压程度越小.现使放置在赤道表面的物体与星球恰无挤压,则此时半径为$${{R}{、}}$$密度为$${{ρ}{、}}$$质量为$${{M}}$$且均匀分布的星球的自转周期是(

A

A.$$T=\sqrt{\frac{3 \pi} {G \rho}}$$

B.$$T=\sqrt{\frac{\pi} {G \rho}}$$

C.$$T=2 \pi\sqrt{\frac{3 R^{3}} {G M}}$$

D.$$T=2 \pi\sqrt{\frac{G M} {R^{3}}}$$

7、['环绕天体运动参量的分析与计算', '万有引力定律的其他应用', '万有引力定律的简单计算', '向心力', '卫星变轨问题']

正确率40.0%svg异常

A

A.$${{P}}$$点距离地心的距离为$$\frac{\sqrt{M}} {\sqrt{M}+\sqrt{m}} R$$

B.$${{P}}$$点距离地心的距离为$$\frac{M} {M+m} R$$

C.嫦娥一号绕月运动的线速度为$$\sqrt{\frac{G M} {r}}$$

D.嫦娥一号绕月运动的周期为$$2 \pi R \sqrt{\frac{R} {G m}}$$

8、['天体质量和密度的计算', '万有引力定律的其他应用', '万有引力和重力的关系']

正确率40.0%某天文兴趣小组的同学们,想估算出太阳到地球的距离,进行了认真的讨论,如果已知地球的公转周期为$${{T}}$$,万有引力常量为$${{G}}$$,通过查找资料得到太阳与地球的质量比为$${{N}}$$,你认为还需要的条件是(

D

A.地球半径和地球的自转周期

B.月球绕地球的公转周期

C.地球的平均密度和太阳的半径

D.地球半径和地球表面的重力加速度

9、['环绕天体运动参量的分析与计算', '万有引力定律的其他应用']

正确率40.0%svg异常

B

A.$${{“}}$$嫦娥二号$${{”}}$$的运行速率大于$${{“}}$$嫦娥一号$${{”}}$$的运行速率

B.$${{“}}$$嫦娥二号$${{”}}$$的运行周期大于$${{“}}$$嫦娥一号$${{”}}$$的运行周期

C.$${{“}}$$嫦娥二号$${{”}}$$的向心加速度大于$${{“}}$$嫦娥一号$${{”}}$$的向心加速度

D.$${{“}}$$嫦娥二号$${{”}}$$和$${{“}}$$嫦娥一号$${{”}}$$在轨道上运行时,所携带的仪器都处于完全失重状态

10、['万有引力定律的其他应用', '线速度、角速度和周期、转速']

正确率40.0%svg异常

D

A.$${{“}}$$鹊桥$${{”}}$$在$${{L}_{2}}$$点处于平衡状态

B.$${{“}}$$鹊桥$${{”}}$$绕地球运动的周期大于月球绕地球运动的周期

C.$${{“}}$$鹊桥$${{”}}$$绕地球运动的角速度小于月球绕地球运动的角速度

D.$${{“}}$$鹊桥$${{”}}$$绕地球运动的线速度大于月球绕地球运动的线速度

1. 选项A正确,因为同一轨道上的人造卫星线速度仅由轨道半径决定,与质量无关。选项B错误,因为7.9 km/s是地球的第一宇宙速度,卫星线速度可以小于此值(如椭圆轨道远地点)。选项C错误,同步卫星必须定点在赤道上空,无法定点在特定城市正上方。选项D错误,第三宇宙速度是脱离太阳系的最小速度,而非发射人造卫星的最大速度。

2. 黑洞的第一宇宙速度为光速$$c$$,地球的第一宇宙速度为$$v_1=7.9\,\text{km/s}$$。由第一宇宙速度公式$$v=\sqrt{\frac{GM}{R}}$$,得密度比$$k=\left(\frac{c}{v_1}\right)^2\approx3.8\times10^7$$。人在黑洞上跳高$$h'=2\,\text{cm}$$,由能量守恒$$\frac{1}{2}mv^2=mg'h'$$,结合地表跳高$$h$$,解得$$h=\frac{c^2}{v_1^2}h'\approx7.6\times10^7\,\text{m}$$,故选A。

3. 选项C正确,因为从$$K$$到$$N$$的过程中,物体回到原高度,万有引力做功为零。选项A错误($$K$$到$$L$$引力做负功),B错误(合力不总指向地心,如椭圆轨道),D错误($$L$$到$$M$$的加速度可能为零)。

4. 行星密度$$\rho=\frac{M}{\frac{4}{3}\pi r^3}$$,代入数据得地球密度更大,选项A错误。飞船速度$$v=\sqrt{\frac{GM}{r}}$$,计算得行星表面速度大于7.9 km/s,选项B错误。行星表面重力加速度更大,跳高成绩更差,选项C正确。单摆周期$$T=2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$$,摆动更快,选项D错误。

5. 设地球自转周期为$$T_0$$,卫星$$A$$周期$$T_A=2\,\text{h}$$,$$B$$周期$$T_B=6\,\text{h}$$。$$A$$两次位于$$B$$正下方的时间间隔$$t$$满足$$\left(\frac{2\pi}{T_A}-\frac{2\pi}{T_0}\right)t=\frac{2\pi}{T_B}t+2\pi$$,解得$$t=3\,\text{h}$$,选项A正确。向心加速度与轨道半径相关,无法直接比较,选项C错误;向心力取决于质量,未知质量故选项D错误。

6. 物体与星球无挤压时,万有引力提供向心力:$$\frac{GMm}{R^2}=m\left(\frac{2\pi}{T}\right)^2R$$,解得$$T=2\pi\sqrt{\frac{R^3}{GM}}$$。结合密度$$\rho=\frac{M}{\frac{4}{3}\pi R^3}$$,得$$T=\sqrt{\frac{3\pi}{G\rho}}$$,选项A正确。

7. 拉格朗日点$$P$$满足$$\frac{GM}{(R-r)^2}=\frac{Gm}{r^2}$$,解得$$r=\frac{\sqrt{m}}{\sqrt{M}+\sqrt{m}}R$$,选项A正确。嫦娥一号线速度$$v=\sqrt{\frac{Gm}{r}}$$,周期$$T=2\pi\sqrt{\frac{r^3}{Gm}}$$,选项C和D错误。

8. 由开普勒第三定律和万有引力定律,需知地球公转周期$$T$$和太阳质量(或质量比$$N$$与地球质量)。选项中无需地球半径或自转周期(A错误),月球周期无关(B错误),太阳半径非必要(C错误),仅需地球质量相关参数,但题目已提供足够条件,选项D的补充不必要。

9. “嫦娥二号”轨道半径更小,故线速度更大(A正确),周期更短(B错误),向心加速度更大(C正确)。两者均处于完全失重状态(D正确)。

10. $$L_2$$点为动态平衡(A错误)。“鹊桥”轨道半径大于月球,但周期更短(B错误),角速度更大(C错误),线速度更大(D正确)。

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