人教版高中物理必修二同步练习宇宙航行(含答案)

人教版（2019）物理必修第二册同步练习

7.4宇宙航行

一、单选题

1.2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有( )

A.在轨道Ⅱ上经过A的速度大于经过

B.的速度B.在轨道Ⅱ上经过A的速度等于在轨道Ⅰ上经过A 的速度

C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期

D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度

2.我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时);然后,经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”;最后奔向月球。如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,则在每次变轨完成后与变轨前相比( )

A.卫星动能增大,引力势能减小

B.卫星动能增大,引力势能增大

C.卫星动能减小,引力势能减小

D.卫星动能减小,引力势能增大

3.我国已发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”设该卫星的轨道是圆形的且贴近月球表面.已知月球的质

量约为地球质量的1

81,月球的半径约为地球半径的1

4

,地球上的第一宇宙速度约为7.9/

km s,则该探月卫星绕

月球运行的速率约为( )

A.0.4/

km s

B.1.8/

km s

C.11/

km s

D.36/

km s

4.我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是( )

A、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接

B、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接

C、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接

D、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接

二、多选题

5.我国发射的神舟五号宇宙飞船的周期约为90min,如果把它绕地球的运动看作是匀速圆周运动,飞船的运动和一颗周期为120min的绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星相比,下列判断中正确的是( )

A.飞船的轨道半径大于卫星的轨道半径

B.飞船的运行速度小于卫星的运行速度

C.飞船运动的向心加速度大于卫星运动的向心加速度

D.飞船运动的角速度小于卫星运动的角速度

6.关于第一宇宙速度,下面说法中错误的是( )

A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度

B.它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度

C.它是能使卫星进人近地圆形轨道的最小发射速度

D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度

7.已知地球的质量为M ,半径为R ,自转周期为T ,地球同步卫星质量为m ,引力常量为G 。有关同步卫星,下列结论正确的是( )

A.B.卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C.卫星运行时受到向心力的大小为

2

GMm

R

D.卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 三、计算题

8.已知地球半径为R ,地球表面重力加速度为g ,万有引力常量为G ,不考虑地球自转的影响. 1.求卫星环绕地球运行的第一宇宙速度1v ;

2.若卫星绕地球做匀速圆周运动且运行周期为T ,求卫星运行半径r ;

3.由题目所给条件,请提出一种估算地球平均密度的方法,并推导出密度表达式.

参考答案

1.答案：C 解析：

2.答案：D

解析：周期变长,表明轨道半径变大,速度减小,动能减小,引力做负功,故引力势能增大,选D. 3.答案：B

解析：星球的第一宇宙速度即为围绕星球做圆周运动的轨道半径为该星球半径时的环绕速度,由万有引力提供

向心力即可得出这一最大环绕速度。卫星所需的向心力由万有引力提供, 2

2,Mm v G m r r

=得Gm

v r =,

又由故月球和地球上第一宇宙速度之比 1.8km/s,因此B 正确。

4.答案：C

解析：A. B. 在同一轨道上运行加速做离心运动，减速做向心运动均不可实现对接。则AB 错误

C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，则其做离心运动可使飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接。则C 正确

D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，则其做向心运动，不可能与空间实验室相接触。则D 错误。

故选：C 5.答案：AC

解析：卫星绕地球运行时,地球对卫星的万有引力提供卫星运行的向心力,由2

222Mm mv G m r r r T π⎛⎫

== ⎪⎝⎭得

v =2T =由于地球同步卫星的周期较长,故同步卫星的轨道半径较大,同步卫星的运行速度较

小,A 正确、B 错误;由2

2Mm G

m r r ω=得ω=,D 错误;由2GMm ma r =得, 2

GM a r =

,知飞船运动的向心加速度大于同步卫星运动的向心加速度.C 正确。 6.答案：AD

解析：第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大运行速度,即近地圆形轨道上的运行速度,也是使人造地球卫星进人近地圆形轨道运行的最小发射速度, A 选项错, ,B C 选项正确;当7.9/v km s >时.卫星在椭圆轨道上运动, D 选项错. 7.答案：BD

解析：根据2

2

2()()GMm m R H R H T π⎛⎫

=+ ⎪+⎝⎭

,A 错;由22()GMm v m R H R H =++,B 正确;由2()GMm ma R H =+,C 错、D 正确。

8.答案：

3.

34g

GR

π 解析：1.重力等于向心力2

1v mg m R

=

解得1v

即卫星环绕地球运行的第一宇宙速度1v .

2.若不考虑地球自转的影响,地面上质量为m 的物体所受的重力mg 等于地球对物体的引力,即2

mM

mg G

R =① 卫星受到的万有引力等于向心力2

22'4'm M G m r r T

π=②

由①②两式解得r =

即卫星运行半径r =3.由①式解得2

gR M G

=

因而2

33443

gR M g

G V GR R ρππ===.

即地球的密度为 34g

GR

π.

人教版新教材必修三期末综合检测（B 卷） 考试时间：90分钟 考试总分：100分

第I 卷（选择题)

一．选择题(本题共12小题;每小题4分,共48分。其中1-8题为单选题，9-12为多选题，全部选对得4分，选对但不全得2分)

1.从奥斯特发现电流周围存在磁场后，法拉第坚信磁一定能生电.他使用如图所示的装置进行实验研究，以至于经过了10年都没发现“磁生电”. 主要原因是( )

A ．励磁线圈A 中的电流较小，产生的磁场不够强

B ．励磁线圈A 中的电流是恒定电流，不会产生磁场

C ．感应线圈B 中的匝数较少，产生的电流很小

D．励磁线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场

2.指南针静止时，其位置如图中虚线所示．若在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则指南针转向图中实线所示位置．据此可能是（）

A．导线南北放置，通有向北的电流

B．导线南北放置，通有向南的电流

C．导线东西放置，通有向西的电流

D．导线东西放置，通有向东的电流

3.某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m，功率为5.0×10－3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的

A．是紫外线

B．是红外线

C．光子能量约为1.3×10－13 J

D．光子数约为每秒3.8×1017个

4.如图所示是某种电度表的表盘．表盘上标有“720r kW h⋅”，即每耗电1kW h⋅电度表的转盘转720圈．将该电度表与一个电动机连接以测定电动机消耗的电能．当电动机匀速提升50kg的重物时，电度表的转盘在40s内转2圈．已知电动机将电能转化成机械能的效率为80 ％．重力加速度g取2

10m s，则该电动机总功率和重物上升的速度分别为（）

A．250W，0.4m s B．250W，0.5m s

C．2500W，0.4m s D．2500W，0.5m s

5.如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，场强方向平行正方形ABCD所在平面．已知A、

B、C三点的电势分别为φA=9V，φB=3V，φC=-3V，则

A．D点的电势φD=3V，场强方向平行AB方向

B．D点的电势φD=3V，场强方向平行AC方向

C．D点的电势φD=6V，场强方向平行BC方向

D．D点的电势φD=6V，场强方向平行BD方向

6.如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相同，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，由此可知（）

A．三个等势面中，c等势面电势最高

B．电场中Q点的电势能大于P点

C．该带电质点通过P点时动能较大

D．该带电质点通过Q点时加速度较大

7.如图所示，空间正四棱锥型的底面边长和侧棱长均为a，水平底面的四个顶点处均固定着电量为+q的小球，

顶点P 处有一个质量为m 的带电小球，在库仑力和重力的作用下恰好处于静止状态．若将P 处小球的电荷量减半，同时加竖直方向的匀强电场强度E ，此时P 处小球仍能保持静止．重力加速度为g ，静电力常量为k ，则所加匀强电场强度大小为（ ）

A ．2mg q

B ．4mg q

C ．2

2kq

a D ．

2

22kq

a 8.如图所示的电路中，电源电动势为E ，内电阻为r ，平行板电容器C 的两金属板水平放置，1R 和2R 为定值电阻，P 为滑动变阻器R 的滑动触头，G 为灵敏电流计，A 为理想电流表。开关S 闭合后，C 的两板间恰好有一质量为m 、电荷量为q 的油滴处于静止状态，则以下说法正确的是（ ）

A ．在P 向上移动的过程中，A 表的示数变大，油滴仍然静止，G 中有由a 至b 的电流

B ．在P 向上移动的过程中，A 表的示数变小，油滴向上加速运动，G 中有由b 至a 的电流

C ．在P 向下移动的过程中，A 表的示数变大，油滴向下加速运动，G 中有由b 至a 的电流

D ．在P 向下移动的过程中，A 表的示数变小，油滴向上加速运动，G 中有由b 至a 的电流

9.如图所示，用绝缘细线拴一个带负电的小球，让它在竖直向下的匀强电场中绕O 点做竖直平面内的圆周运动，a 、b 两点分别是圆周的最高点和最低点，则（ ）

A ．小球经过a 点时，线中的张力最小

B ．小球经过b 点时，电势能最小

C ．小球经过a 点时，电势能最小

D ．小球经过b 点时，机械能最小

10.调整如图所示电路的可变电阻R 的阻值，使电压表V 的示数增大ΔU ，在这个过程中（ ）

A ．通过R 1的电流增加，增加量一定等于1

U

R ∆ B ．R 2两端的电压减小，减少量一定等于ΔU

C ．通过R 2的电流减小，但减少量一定小于2

U

R ∆ D ．路端电压增加，增加量一定等于ΔU

11.如图1，水平地面上边长为L 的正方形ABCD 区域，埋有与地面平行的金属管线．为探测金属管线的位置、走向和埋覆深度，先让金属管线载有电流，然后用闭合的试探小线圈P （穿过小线圈的磁场可视为匀强磁场）在地面探测，如图2所示，将暴露于地面的金属管接头接到电源的一段，将接地棒接到电源的另一端．这样金属管线中就有沿管线方向的电流．使线圈P 在直线BD 上的不同位置保持静止时（线圈平面与地面平行），线圈中没有感应电流．将线圈P 静置于A 处，当线圈平面与地面平行时，线圈中有感应电流，当线圈平面与射线AC 成37°角且保持静止时，线圈中感应电流消失．下列说法正确的是（ ）（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）

A ．金属管线沿AC 走向

B ．图2中的电源为电压恒定并且较大的直流电源

C ．金属管线的埋覆深度为

22

3

L D ．线圈P 在A 处，当它与地面的夹角为53时，P 中的感应电流可能最大

12.如图所示，质量为m 、带电量为q 的小球，用长为L 的细线固定在O 点，当加上水平向右的匀强电场时静置于图示A 位置，此时细线与竖直方向夹角为30°。当给小球以垂直于细线的某一初速度后，小球刚好可在该竖直平面内完成圆周运动。则下列判断正确的是（ ）

A ．小球一定带正电

B ．电场强度大小为

33mg q

C ．在A 点的速度大小为

1033

gL

D ．圆周运动过程中的最小速度大小为

233

gL

第II 卷（非选择题)

二．实验题：(本题共2小题,共14分）

13.（7分）某实验小组使用多用电表测量电学中的物理量。

(1)甲同学用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示。若所选挡位为直流50mA 挡，则示数为________mA ；若所选挡位为×10Ω挡，则示数为___Ω。

(2)乙同学用该表正确测量了一个约150Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约20Ω的电阻。在测量这个电阻之前，请选择以下必须的操作步骤，其合理的顺序是________（填字母代号）。 A ．将红表笔和黑表笔短接 B ．把选择开关旋转到×100Ω挡

C．把选择开关旋转到×1Ω挡

D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点

(3)丙同学在图乙所示实验中，闭合开关后发现小灯泡不发光。该同学检查接线均良好。保持开关闭合，用多用电表2.5V直流电压挡进行检测。下列说法正确的是_________

A．将多用电表红、黑表笔分别接触A、B，若电压表几乎没有读数，说明灯泡可能出现短路故障

B．将多用电表红、黑表笔分别接触C、D，若电压表几乎没有读数，说明开关出现断路故障

C．将多用电表红、黑表笔分别接触E、F，若电压表读数接近1.5V，说明灯泡和灯泡座可能接触不良

(4)丁同学想测定×1Ω挡欧姆表的内阻R g。他将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点，然后将红、黑表笔连接阻值约20Ω左右的电阻，从表盘上读出该电阻的阻值为R，并记下指针所指的电流挡的格数n以及电流挡的总格数N。请分析说明丁同学是否能利用这些数据得出欧姆表的内阻R g_________。14.（7分）某同学利用图甲中的电路测量电流表的内阻R A（约为5 ），图中R1是滑动变阻器，R2是电阻箱，S1和S2为开关。已知电流表的量程为10mA。

（1）请根据电路图连接图乙中的实物图_________；

（2）断开S2，闭合S1，调节R1的阻值，使A满偏；保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值如图丙所示时，A恰好半偏。若忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，则可知R A＝________Ω；

（3）考虑电路中总电阻的变化，则电流表的内阻R A的测量值R测和真实值R真相比，R测________R真（填“＞”

或“＜”）；若选用一个电动势E更大的电源并能完成该实验时，相对误差|-|

R R

R

测真

真

将变_________（填“大”

或“小”）。

（4）将（2）中电流表内阻的测量值作为该表内阻，若要改装成量程为3 V的电压表，则需与该电流表串联一个阻值为__________Ω的电阻。

三．解答题：共 4个⼩题，共 38分。应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题必须明确写出数据值和单位。

15.（8分）如图所示，内壁光滑、内径很小的1

4

圆弧管固定在竖直平面内，圆弧的半径r为0.2m，在圆心O

处固定一个电荷量为﹣1.0×10﹣9C的点电荷．质量为0.06kg、略小于圆管截面的带电小球，从与O点等高的A点沿圆管内由静止运动到最低点B，到达B点小球刚好与圆弧没有作用力，然后从B点进入板距d=0.08m的两平行板电容器后刚好能在水平方向上做匀速直线运动，且此时电路中的电动机刚好能正常工作．已知电源的电动势为12V，内阻为1Ω，定值电阻R的阻值为6Ω，电动机的内阻为0.5Ω．求（取g=10m/s2，静电力常量k=9.0×109N•m2/C2）

（1）小球到达B点时的速度；

（2）小球所带的电荷量；

（3）电动机的机械功率．

16.（8分）如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点。现有一质量为m、电荷量为q 、套在杆上的带负电小球从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为5gR。则

(1)正点电荷的电场在B点和C点的电势有何关系？

(2)求小球滑到C点时的速度大小；

(3)若以B点作为参考点（零电势点），试确定A点的电势。

17.（10分）如图所示，电源电动势E=12V，灯A标有“10V，10W”；灯B只有9V的字样，变阻器最大阻值为180Ω，当滑动头C滑到E处时灯A正常发光，当C滑到F处时灯B正常发光（E、F点为滑动变阻器的两端点）。求：

⑴灯A的电阻为多少？

⑵电源的内电阻是多少？

⑶灯B的额定功率是多少？

18.（12分）如图所示，光滑倾斜导轨PA与固定在地面上的光滑水平导轨AB的夹角θ=53°，两导轨在A点平滑连接。导轨AB与半径R=0.5m的光滑半圆轨道BCD在B点相切，O是半圆BCD的圆心，B、O、D在同一竖直线上。BD右方中存在着水平向左的匀强电场，场强大小6

610

E=⨯V/m。让质量m=8g的绝缘小球a在倾斜轨道PA上的某位置由静止开始自由下滑，g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6。

(1)若小球a恰好能从D点飞出，求a释放时的高度h a；

(2)让质量m=8g、带电量为8

q-

=+⨯C的b球从斜面上某处静止释放，恰好能通过与圆心等高的C点，求b

110

球释放时的高度h b；

(3)在(2)的条件下，若轨道AB长为1.3m，b小球沿着轨道通过D点以后垂直打在轨道PA上，求b球释放时的高度h b′。