计算题04天体运动-备战2020高考物理满分卷题型专练

计算题04天体运动 时间：40分钟 满分：100分 1．（2020·北京人大附中高三月考）为了方便研究物体与地球间的万有引力问题，通常将地球视为质量分布均匀的球体。已知地球的质量为M，半径为R，引力常量为G，不考虑空气阻力的影响。 （1）求北极点的重力加速度的大小； （2）若“天宫二号”绕地球运动的轨道可视为圆周，其轨道距地面的高度为h，求“天宫二号”绕地球运行的周期和速率； （3）若已知地球质量M=6.0×1024kg，地球半径R=6400km，其自转周期T=24h，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2。在赤道处地面有一质量为m的物体A，用W0表示物体A在赤道处地面上所受的重力，F0表示其在赤道处地面上所受的万有引力。请求出的值（结果保留1位有效数字），并以此为依据说明在处理万有引力和重力的关系时，为什么经常可以忽略地球自转的影响。 2．（2020·华南师范大学中山附属中学高一月考）荡秋千杂技表演是大家喜爱的一项活动，随着科技的迅速发展，将来的某一天，同学们也许会在其他星球上观看荡秋千杂技表演，假设你用弹簧秤称出质量为m的物体受到的重力为F、星球半径为R，人的质量为M，秋千质量不计、绳长为l、摆角为（摆角是绳子与竖直方向的夹角，），万有引力常量为G，那么： （1）该星球的密度多大？该星球表面的第一宇宙速度是多少？ （2）假设人坐在秋千上，把你看作一个质点，从θ角处静止释放，你经过最低点时对秋千的压力是多少？ （3）假设你驾驶飞船在距离星球上空飞行，测出做匀速圆周运动的周期为T，请求出该飞船距离星球表面的高度H。 3．（2020·全国高一专题练习）半径R=4500km的某星球上有一倾角为30o的固定斜面，一质量为1kg的小物块在力F作用下从静止开始沿斜面向上运动，力F始终与斜面平行．如果物块和斜面间的摩擦因数，力F随时间变化的规律如图所示（取沿斜面向上方向为正），2s末物块速度恰好又为0，引力常量．试求： （1）该星球的质量大约是多少？ （2）要从该星球上平抛出一个物体，使该物体不再落回星球，至少需要多大速度？（计算结果均保留二位有效数字） 4．（2020·延庆县井庄中学高三）牛顿说：“我们必须普遍地承认，一切物体，不论是什么，都被赋予了相互引力的原理”。任何两个物体间存在的相互作用的引力，都可以用万有引力定律计算，而且任何两个物体之间都存在引力势能，若规定物体处于无穷远处时的势能为零，则二者之间引力势能的大小为，其中m1、m2为两个物体的质量， r为两个质点间的距离（对于质量分布均匀的球体，指的是两个球心之间的距离），G为引力常量。设有一个质量分布均匀的星球，质量为M，半径为R。 （1）该星球的第一宇宙速度是多少？ （2）为了描述电场的强弱，引入了电场强度的概念，请写出电场强度的定义式。类比电场强度的定义，请在引力场中建立“引力场强度”的概念，并计算该星球表面处的引力场强度是多大？ （3）该星球的第二宇宙速度是多少？ （4）如图所示是一个均匀带电实心球的剖面图，其总电荷量为+Q（该带电实心球可看作电荷集中在球心处的点电荷），半径为R，P为球外一点，与球心间的距离为r，静电力常量为k。现将一个点电荷-q（该点电荷对实心球周围电场的影响可以忽略）从球面附近移动到p点，请参考引力势能的概念，求电场力所做的功。 5．（2020·江苏省海安高级中学高一月考）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零，一个质量为的质点距质量为的引力源中心为时，其万有引力势能（式中为引力常数）．如图所示，一颗质量为的人造地球卫星在离地面高度为的圆形轨道上环绕地球飞行，已知地球的质量为，地球半径为．求 （1）该卫星在距地面高度为的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动时卫星的周期为多少？ （2）该卫星在距地面高度为的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动时卫星的动能为多少？ （3）假定该卫星要想挣脱地球引力的束缚，卫星发动机至少要做多少功？ 6．（2020·石家庄实验中学高一月考）宇航员驾驶宇宙飞船成功登上月球，他在月球表面做了一个实验：在停在月球表面的登陆舱内固定一倾角为的斜面，让一个小物体以速度v0沿斜面上冲，利用速度传感器得到其往返运动的v—t图象如图所示，图中t0已知。已知月球的半径为R，万有引力常量为G。不考虑月球自转的影响。求： (1)物体返回出发点时的速度大小以及下滑过程中的加速度大小； (2)月球的密度ρ； (3)宇宙飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v1。 7．（2020·河北省正定中学高一月考）中国计划在2017年实现返回式月球软着陆器对月球进行科学探测，宇航员在月球上着陆后，自高h处以初速度v0水平抛出一小球，测出水平射程为L（这时月球表面可以看作是平坦的），已知月球半径为R，万有引力常量