人教版物理必修二天体运动测试题（含参考答案）
总分：100分 时间：60min
一、选择题（除特殊说明外，本题仅有一个正确选项，每小题4分，共计40分） 1． 人造卫星在运行中因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道半径会慢慢减小，在半径缓慢变化过程中，卫星的运动还可近似当作匀速圆周运动。

当它在较大的轨道半径r 1上时运行线速度为v 1，周期为T 1，后来在较小的轨道半径r 2上时运行线速度为v 2，周期为T 2，则它们的关系是
（ ）
A ．v 1﹤v 2，T 1﹤T 2
B ．v 1﹥v 2，T 1﹥T 2
C ．v 1﹤v 2，T 1﹥T 2
D ．v 1﹥v 2，T 1﹤T 2
2. 土星外层上有一个土星环,为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群,可以测量环中各层的线速度v 与该层到土星中心的距离R 之间的关系来判断 ① 若v R ∝,则该层是土星的一部分 ②2v R ∝,则该层是土星的卫星群. ③若1v R
∝,则该层是土星的一部分
④若21v R
∝,则该层是土星的卫星群.以上说法正确的是
A. ①②
B. ①④
C. ②③
D. ②④
3.假如地球自转速度增大,关于物体重力的下列说法中不正确的是 ( ) A 放在赤道地面上的物体的万有引力不变 B.放在两极地面上的物体的重力不变
C 赤道上的物体重力减小
D 放在两极地面上的物体的重力增大
4．在太阳黑子的活动期，地球大气受太阳风的影响而扩张，这样使一些在大气层外绕地球飞行的太空垃圾被大气包围，而开始下落。

大部分垃圾在落地前烧成灰烬，但体积较大的则会落到地面上给我们造成威胁和危害．那么太空垃圾下落的原因是（ ）
A ．大气的扩张使垃圾受到的万有引力增大而导致的
B ．太空垃圾在燃烧过程中质量不断减小，根据牛顿第二定律，向心加速度就会不断增大，所以垃圾落向地面
C ．太空垃圾在大气阻力的作用下速度减小，那么它做圆运动所需的向心力就小于实际受到的万有引力，因此过大的万有引力将垃圾拉向了地面
D ．太空垃圾上表面受到的大气压力大于下表面受到的大气压力，所以是大气的力量将它推向地面的
5.用 m 表示地球通讯卫星（同步卫星）的质量，h 表示它离地面的高度，R 表示地球的半径，g 表示地球表面处的重力加速度，ω表示地球自转的角速度，则通讯卫星所受万有引力的大小为（ ） A .等于零 B .等于22
()R g m R h +
C .等于3
4
2ωg R m D .以上结果都不正确
6． 关于第一宇宙速度，下列说法不正确的是 （ ） A 第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度 B ．第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最大速度 C ．第一宇宙速度是地球同步卫星环绕运行的速度 D ．地球的第一宇宙速度由地球的质量和半径决定的
7.某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如它的轨道半径增加到原来的n 倍后，仍能够绕地球做匀速圆周运动，则（ ）
A ．根据r v ω=，可知卫星运动的线速度将增大到原来的n 倍。

B ．根据r
mv F 2
=，可知卫星受到的向心力将减小到原来的n
1倍。

C ．根据2r
GMm F =，可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的
2
1n 倍。

D ．根据r
mv r
GMm 2
2
=，可知卫星运动的线速度将减小到原来的
n
1倍。

8.设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度之比为k(均不计空气阻力),且已知地球和该天体的半径之比也为k,则地球质量与天体的质量之比为( )
A. 1
B. K
C. K 2
D. 1/K
9.假设在质量与地球质量相同，半径为地球半径两倍的天体上进行运动比赛，那么与在地球上的比赛成绩相比，下列说法正确的是（ ） A ．跳高运动员的成绩会更好 B ．用弹簧秤称体重时，体重数值变得更大
C．从相同高度由静止降落的棒球落地的时间会更短些
D．用手投出的篮球，水平方向的分速度变化更慢
10．在地球大气层外有很多太空垃圾绕地球做匀速圆周运动，每到太阳活动期，由于受太阳的影响，地球大气层的厚度开始增加，使得部分垃圾进入大气层．开始做靠近地球的近心运动，产生这一结果的初始原因是（）A．由于太空垃圾受到地球引力减小而导致做近心运动
B．由于太空垃圾受到地球引力增大而导致做近心运动
C．由于太空垃圾受到空气阻力而导致做近心运动
D．地球引力提供了太空垃圾做匀速圆周运动所需的向心力，故产生向心运动的结果与空气阻力无关
二、填空题（第11小题6分，第12小题4分，共计10分）
11.1957年10月4日,前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星以来,人类活动范围从陆地、海洋、大气层扩展到宇宙空间,宇宙空间成为人类的第四疆域,人类发展空间技术的最终目的是开发太空资源.
(1)宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的航天飞机中,会处于完全失重的状态,下列说法正确的是( )
A. 宇航员仍受重力作用
B. 宇航员受力平衡
C.重力正好为向心力
D. 宇航员不受任何力的作用
(2)宇宙飞船要与空间站对接,飞创为了追上空间站( )
A.只能从较低轨道上加速
B.只能从较高轨道上加速
C. 只能从空间站同一高度上加速
D.无论在什么轨道上,只要加速都行
(3).已知空间站周期为T ,地面重力加速度约为g ,地球半径为R.由此可计算出国际空间站离地面的高度为________
12.了充分利用地球自转的速度，人造卫星发射时，火箭都是从向_______ （填东、南、西、北）发射。

考虑这个因素，火箭发射场应建在纬度较（填高或低）的地方较好。

三、计算题（本题共计50分）
13.（8分）已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T，试求地球同步卫星的向心加速度大小。

14.（10分）发射地球同步卫星时，可认为先将卫星发射至距地面高度为h 1的圆形轨道上，在卫星经过A 点时点火（喷气发动机工作）实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点为A ，远地点为B .在卫星沿椭圆轨道运动经过B 点再次点火实施变轨，将卫星送入同步轨道（远地点B 在同步轨道上），如图所示.两次点火过程都使卫星沿切线方向加速，并且点火时间很短.已知同步卫星的运动周期为T ，地球的半径为R ，地球表面重力加速度为g ，求： ⑴卫星在近地圆形轨道运行接近A 点时的加速度大小； ⑵卫星同步轨道距地面的高度。

15.（12分）现代观测表明，由于引力的作用，恒星有“聚焦”的特点，众多的恒星组成不同层次的恒星系统，最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星．它们以两者连线上的某点为圆心做匀速圆周运动，这样就不至于由于万有引力的作用而吸引在一起．设某双星中A 、B 两星的质量分别为 m 和 3m ，两星间距为L ，在相互间万有引力的作用下，绕它们连线上的某点O 转动，则O 点距B 星的距离是多大？它们运动的周期为多少？
16.（10分）.宇宙中某星体每隔4.4×10-4 s 就向地球发出一次电磁波脉冲．有人
B
同步轨
地球 A
曾经乐观地认为，这是外星人向我们地球人发出的联络信号，而天文学家否定了这种观点，认为该星体上有一个能连续发出电磁波的发射源，由于星体围绕自转轴高速旋转，才使得地球上接收到的电磁波是不连续的．试估算该星体的最小密度．（结果保留两位有效数字）
注：星体的最小密度是保持星体表面物体不脱离星体
17. （10分）.已知物体从地球上的逃逸速度（第二宇宙速度）v 2=
R
Gm 2，其中
G 、
m 、R 分别是引力常量、地球的质量和半径。

已知G =6.67×10-11N ·m 2/kg 2，c =2.9979×108 m/s 。

求下列问题：（1）逃逸速度大于真空中光速的天体叫作黑洞，设某黑洞的质量等于太阳的质量m =1.98×1030 kg ，求它的可能最大半径；（2）在目前天文观测范围内，物质的平均密度为10-27 kg/m 3，如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体，其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c ，因此任何物体都不能脱离宇宙，问宇宙的半径至少多大？
参考答案
一、选择题（每小题4分，共计40分）
二、填空题（第11小题6分，第12小题4分）
11.（1）AC ；（2）A ；（3）12.西，东，低
三、计算题（共计50分）
13.34
2416T
gR π 14.⑴()g h R R a A 2
12
+=
⑵R T gR h -=
3
2
2
224π
15. T =πL
L Gm
16.ρ=7.3×1017kg/m 3
17.（1）质量为1.98×1030 kg 的黑洞的最大半径为2.94×103 m. （2）R =4.01×1026 m ，合4.24×1010光年，即宇宙的最小半径。