2020人教版物理必修2课时分层训练：章末质量检测卷2第6章万有引力与航天(Word版含解析)
章末质量检测(二) 万有引力与航天(时间：100分钟 满分：90分)一、选择题(共15小题，每小题3分，共45分.1～8题为单选题，9～15题为多选题)1．关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( )A ．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律B ．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C ．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D ．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律解析：选B 开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力定律，A 、C 、D 错误，B 正确．2．在某次测定引力常量的实验中，两金属球的质量分别为m 1和m 2，球心间的距离为r ，若测得两金属球间的万有引力大小为F ，则此次实验得到的引力常量为( )A.Fr m 1m 2B ．Fr 2m 1m 2 C.m 1m 2Fr D ．m 1m 2Fr 2解析：选B 由万有引力定律公式 F ＝G m 1m 2r 2得G ＝Fr 2m 1m 2，故B 选项正确． 3．北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的三维卫星定位与通信系统(CNSS)，建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星．关于这些卫星，以下说法正确的是( )A ．5颗同步卫星的轨道半径不都相同B ．5颗同步卫星的运行轨道不一定在同一平面内C ．导航系统所有卫星的运行速度一定不大于第一宇宙速度D ．导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小解析：选C 同步卫星位于赤道平面内，轨道半径都相同，A 、B 错误；第一宇宙速度是最大的环绕速度，故导航系统所有卫星的运行速度都不大于第一宇宙速度，C 正确；根据G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，得T ＝4π2r 3GM ，导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越大，D 错误． 4．人造卫星绕地球运动只受地球的引力，做匀速圆周运动，其轨道半径为r ，线速度为v ，周期为T .为使其周期变为8T ，可采用的方法有( )A ．保持轨道半径不变，使线速度减小为v 8B ．逐渐减小卫星质量，使轨道半径逐渐增大为4rC ．逐渐增大卫星质量，使轨道半径逐渐增大为8rD ．保持线速度不变，将轨道半径增加到8r解析：选B 利用万有引力提供卫星的向心力可以得到v ＝GM r ，T ＝2πr 3GM ，从中可以看出：线速度、周期与半径具有一一对应关系，与卫星的质量无关，使轨道半径逐渐增大为4r ，能使其周期变为8T ，速率同时减小为v 2，B 正确，A 、C 、D 错误．5．如图所示，在火星轨道的外侧有一小行星带，内外两颗小行星a 、b 分别绕太阳做匀速圆周运动．则( )A ．a 、b 两颗小行星的角速度相等B ．a 、b 两颗小行星的线速度可能相等C ．小行星a 表面的重力加速度可能比b 的小D ．两颗小行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等解析：选C 两颗小行星a 、b 分别绕太阳做匀速圆周运动，有F 引＝F 向，可推导出：ω＝GMr 3，v ＝ GMr ，由r a <r b 可得v a >v b ，ωa >ωb ，故A 、B 错误；小行星表面的重力加速度满足关系g ＝GM R 2，两颗小行星质量关系及其半径关系均未知，因此小行星a 表面的重力加速度可能比b 的小，故C 正确；开普勒第二定律说的是一颗小行星与太阳的连线在前后两段相同时间内扫过的面积相等，而不是两颗小行星之间的比较，故D错误．6．卫星电话在抢险救灾中能发挥重要作用．第一代、第二代海事卫星只使用静止轨道卫星，不能覆盖地球上的高纬度地区．第三代海事卫星采用同步和中轨道卫星结合的方案，它由4颗同步卫星与12颗中轨道卫星构成．中轨道卫星高度为10 354 km，分布在几个轨道平面上(与赤道平面有一定的夹角)，在这个高度上，卫星沿轨道运行一周的时间为6小时．下列说法中正确的是()A．中轨道卫星的线速度小于同步卫星的线速度B．中轨道卫星的角速度大于同步卫星的角速度C．中轨道卫星的向心加速度小于同步轨道卫星的向心加速度D．如果某一时刻某颗中轨道卫星和某颗同步卫星与地球的球心在同一直线上，那么经过6小时它们仍在同一直线上解析：选B根据v＝GMr，中轨道卫星的高度10 354 km小于同步卫星的高度3.6×104 km，中轨道卫星的线速度大于同步卫星的线速度，A错误；同步卫星的周期为24小时，中轨道卫星的周期为6小时，根据ω＝2πT可知，中轨道卫星的角速度大于同步卫星的角速度，B正确；因向心加速度a＝GMr2，所以中轨道卫星的向心加速度大于同步轨道卫星的向心加速度，C错误；因θ＝ωt，角速度ω不同，经6小时两卫星角度相差3π2，所以经过6小时后它们不会在同一直线上，D错误．7．随着航天技术的发展，在地球周围有很多人造飞行器，其中有一些已超过其设计寿命且能量耗尽．每到太阳活动期，地球的大气层会变厚，这时有些飞行器在大气阻力的作用下，运行的轨道高度将逐渐降低(在其绕地球运动的每一周过程中，轨道高度变化很小，均可近似视为匀速圆周运动)．为了避免飞行器坠入大气层后对地面设施及人员造成安全威胁，人们设想发射导弹将其在运行轨道上击碎．具体设想是：在导弹的弹头脱离推进装置后，经过一段无动力飞行，从飞行器后下方逐渐接近目标，在进入有效命中距离后引爆弹头并将该飞行器击碎．对于这一过程中的飞行器及弹头，下列说法中正确的是()A．飞行器轨道高度降低后，它做圆周运动的速率变大B ．飞行器轨道高度降低后，它做圆周运动的周期变大C ．弹头在脱离推进装置之前，始终处于失重状态D ．弹头引爆前瞬间，弹头的加速度一定小于此时飞行器的加速度解析：选A 由v ＝ GMr 知，高度降低，轨道半径减小，飞行器做圆周运动的速率增大，A 正确；由T ＝2π r 3GM 知，半径减小，周期变小，B 错误；弹头和推进器在发射过程中，有向上的加速过程，此过程弹头处于超重状态，C 错误；引爆前，弹头的轨道半径小于飞行器的轨道半径，由a ＝GM r 2知，弹头的加速度大于飞行器的加速度，D 错误．8．宇宙中两个恒星可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两星球球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )A ．双星相互间的万有引力增大B ．双星做圆周运动的角速度不变C ．双星做圆周运动的周期增大D ．双星做圆周运动的速度增大解析：选C 双星间的距离在不断缓慢增加，根据万有引力定律，F ＝G m 1m 2L 2，知万有引力减小，故A 错误；根据G m 1m 2L 2＝m 1r 1ω2，G m 1m 2L 2＝m 2r 2ω2，知m 1r 1＝m 2r 2，轨道半径之比等于质量的反比，双星间的距离变大，则双星的轨道半径都变大，根据万有引力提供向心力，知角速度变小，周期变大，又r 1＋r 2＝L ，Gm 1m 2L 2＝m 1v 1 2r 1＝m 2v 2 2v 2，知v 1＝Gm 2 2(m 1＋m 2)L ，v 2＝Gm 1 2(m 1＋m 2)L，线速度变小，故B 、D 错误，C 正确．9．2018年2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一．通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半径和地球表面的重力加速度．若将卫星绕地球的运动看做是匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响，根据以上数据可以计算出卫星的( )A ．密度B ．向心力的大小C ．离地高度D ．线速度的大小解析：选CD 根据题意，已知卫星运动的周期T ，地球的半径R ，地球表面的重力加速度g ，卫星受到的万有引力充当向心力，故有G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，卫星的质量被抵消，则不能计算卫星的密度，更不能计算卫星的向心力大小，故A 、B 错误；由G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，解得r ＝3GMT 24π2，而由GMm R2＝mg 得GM ＝gR 2，r ＝R ＋h ，故可计算卫星距离地球表面的高度，C 正确；根据公式v ＝2πr T ，轨道半径可以求出，周期已知，故可以计算出卫星绕地球运动的线速度，D 正确．10．北京时间2005年7月4日下午1时52分(美国东部时间7月4日凌晨1时52分)探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，投入彗星的怀抱，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”，如图所示．假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为5.74年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是( )A ．绕太阳运动的角速度不变B ．近日点处线速度大于远日点处线速度C ．近日点处加速度大于远日点处加速度D ．其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数解析：选BCD 由开普勒第二定律知近日点处线速度大于远日点处线速度，B 正确；由开普勒第三定律可知D 正确；由牛顿第二定律得C 正确．11．下列几组数据中能算出地球质量的是(引力常量G 是已知的)( )A ．已知地球绕太阳运动的周期T 和地球中心离太阳中心的距离rB ．已知月球绕地球运动的周期T 和地球的半径rC ．已知月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离rD ．已知月球绕地球运动的周期T 和轨道半径r解析：选CD 已知地球绕太阳运动的周期和地球的轨道半径，只能求出太阳的质量，而不能求出地球的质量，所以选项A 错误；已知月球绕地球运动的周期和地球的半径，而不知道月球绕地球运动的轨道半径，不能求出地球的质量，选项B 错误；已知月球绕地球运动的角速度和轨道半径，由G Mm r 2＝mrω2可以求出地球的质量，选项C 正确；由G Mm r 2＝mr 4π2T 2可求得地球质量为M ＝4π2r 3GT 2，所以选项D 正确．12．据报道，2016年2月18日嫦娥三号着陆器玉兔号成功自主“醒来”，嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士介绍说，自2013年12月14日月面软着陆以来，中国嫦娥三号月球探测器创造了全世界在月工作时间最长纪录．假如月球探测器在月球表面以初速度v 0竖直向上抛出一个小球，经时间t 后小球回到出发点．已知月球的半径为R ，引力常量为G ，下列说法正确的是( )A ．月球表面的重力加速度为v 0tB ．月球的质量为2v 0R 2GtC ．探测器在月球表面获得 2v 0R t 的速度就可能离开月球表面围绕月球做圆周运动D ．探测器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的绕行周期为Rtv 0 解析：选BC 根据竖直上抛运动规律Δv ＝gt 可知，月球表面的重力加速度g ＝2v 0t ，故A 错误；在月球表面重力与万有引力相等有G Mm R 2＝mg ，可得月球质量M ＝gR 2G ＝2v 0R 2Gt ，故B 正确；根据万有引力提供圆周运动向心力可知，卫星的最大运行速度v ＝GM R ＝ 2R v 0t ，故C 正确；绕月球表面匀速飞行的卫星的周期T ＝2πR v ＝π2Rtv 0，故D 错误．13．已知地球质量为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，下列表述正确的是( )A ．卫星距离地面的高度为 3GMT 24π2B ．卫星的运行速度小于第一宇宙速度C ．卫星运行时受到的向心力大小为GMm R 2D ．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度解析：选BD 根据G Mm (R ＋H )2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2(R ＋H )，得H ＝3GMT 24π2－R ，A 错误；由G Mm (R ＋H )2＝m v 2R ＋H ，得v ＝GM R ＋H，故B 正确；卫星运行时受到的万有引力提供向心力F n ＝GMm (R ＋H )2，C 错误；由牛顿第二定律F n ＝ma n 得a n ＝GM (R ＋H )2，而g ＝GM R 2，故a n ＜g ，D 正确．14．如图所示，飞船在地面指挥控制中心的控制下，由近地点圆形轨道A ，经椭圆轨道B 转变到远地点的圆轨道C .轨道A 与轨道B 相切于P 点，轨道B 与轨道C 相切于Q 点，以下说法正确的是( )A ．卫星在轨道B 上由P 向Q 运动的过程中速率越来越小B ．卫星在轨道C 上经过Q 点的速率大于在轨道A 上经过P 点的速率C ．卫星在轨道B 上经过P 点的加速度与在轨道A 上经过P 点的加速度是相等的D ．卫星在轨道B 上经过Q 点时受到地球的引力小于经过P 点时受到地球的引力 解析：选ACD 卫星在轨道B 上由P 到Q 的过程中，远离地心，由开普勒第二定律可知，速度是逐渐减小的，A 项正确；卫星在A 、C 轨道上运行时，轨道半径不同，根据v ＝ GMr 可知，轨道半径越大，线速度越小，所以有v P ＞v Q ，B项错误；卫星在A 、B 两轨道上经过P 点时，离地心的距离相等，受地球的引力相等，所以加速度是相等的，C 项正确；卫星在轨道B 上经过Q 点比经过P 点时离地心的距离要远些，受地球的引力要小些，D 项正确．15．有一极地气象卫星运行轨道是圆形的(经过地球的两极地区上方)，它的周期为地球同步卫星周期的一半，分别在每天(即卫星两个周期)两次经过某地面同一地点的上方，为拍摄同一地区上方的云层变化提供了方便．下列关于该气象卫星和地球同步卫星的比较正确的是( )A ．轨道半径之比为32∶2B ．线速度之比为2∶1C ．质量相同的上述气象卫星和地球同步卫星的向心力之比为232∶1D ．质量相同的上述气象卫星和地球同步卫星相比，气象卫星的机械能大解析：选AC 由GMm r 2＝mr 4π2T 2可求得半径之比为32∶2，A 正确；由GMm r 2＝m v 2r 及两卫星的轨道半径之比，可得线速度之比为32∶1，B 错误；由F ＝G Mm r 2及两卫星的轨道半径之比，可得向心力之比为2 32∶1，C 正确；轨道半径越大的卫星，发射速度越大，机械能越大，D 错误．二、非选择题(共5小题，55分)16．(8分)已知太阳的质量为M ，地球的质量为m 1，月球的质量为m 2，当发生日全食时，太阳、月球、地球几乎在同一直线上，且月球位于太阳与地球之间，如图所示．设月球到太阳的距离为a ，地球到月球的距离为b ，则太阳对地球的引力F 1和对月球的吸引力F 2的大小之比为多少？解析：由万有引力定律知，太阳对地球的引力F 1＝GMm 1(a ＋b )2太阳对月球的引力F 2＝G Mm 2a 2故F 1F 2＝m 1a 2m 2(a ＋b )2. 答案：m 1a 2m 2(a ＋b )2 17．(10分)已知地球的半径为R ＝6 400 km ，地球表面附近的重力加速度g ＝9.8 m/s 2，若发射一颗地球的同步卫星，使它在赤道上空运转，其高度和速度应为多大？解析：设同步卫星的质量为m ，离地面的高度为h ，速度为v ，周期为T ，地球的质量为M ，同步卫星的周期等于地球自转的周期．G Mm R 2＝mg ①G Mm (R ＋h )2＝m (R ＋h )⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2② 由①②两式得h ＝3R 2T 2g4π2－R ＝3(6 400×103)2×(24×3 600)2×9.84×3.142 －6 400×103 m ≈3.6×107 m.又因为G Mm (R ＋h )2＝m v 2R ＋h③ 由①③两式得v ＝R 2g R ＋h ＝(6 400×103)2×9.86 400×103＋3.6×107 m /s ≈3.1×103 m/s. 答案：3.6×107 m 3.1×103 m/s18．(10分)宇航员站在一星球表面上某高处，沿水平方向抛出一小球，经过时间t 小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L .若抛出时的初速度增大为原来的2倍，则抛出点与落地点之间的距离为 3L .已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R ，万有引力常量为G ，求该星球的质量M .解析：设抛出点的高度为h ，第一次平抛的水平位移为x ，则x 2＋h 2＝L 2① 由平抛运动的规律得第二次平抛过程有(2x )2＋h 2＝( 3L )2②设该星球上重力加速度为g ，由平抛运动规律得h ＝12gt 2③由万有引力定律与牛顿第二定律得G Mm R 2＝mg ④由①～④得该星球的质量M ＝23LR 23Gt 2.答案：23LR 23Gt 219．(12分)如图所示，A 是地球同步卫星，另一个卫星B 的圆轨道位于赤道平面内，距离地面高度为h .已知地球半径为R ，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g ，O 为地球中心．(1)卫星B 的运行周期是多少？(2)如果卫星B 的绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A 、B 两卫星相距最近(O 、B 、A 在同一直线上)，求至少再经过多长时间，它们再一次相距最近？解析：(1)由万有引力定律和向心力公式得G Mm (R ＋h )2＝m 4π2T 2B(R ＋h )① G Mm R 2＝mg ②联立①②解得T B ＝2π(R ＋h )3R 2g .③(2)由题意得(ωB －ω0)t ＝2π④由③得ωB ＝gR 2R ＋h 3⑤代入④得t＝2πR2gR＋h3－ω0.答案：(1)2π(R＋h)3R2g(2)2πR2g(R＋h)3－ω020．(15分)如图所示，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间的距离为L.已知A、B的中心和O点始终共线，A和B分别在O点的两侧．引力常量为G.(1)求两星球做圆周运动的周期；(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A 和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期为T2.已知地球和月球的质量分别为5.98×1024 kg和7.35×1022 kg.求T2与T1两者的平方之比．(结果保留3位小数)解析：(1)A和B绕O点做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力，则A和B的向心力相等，且A、B的中心和O点始终共线，说明A和B有相同的角速度和周期．设A、B轨道半径分别为r、R.r＋R＝L对A：GMmL2＝m⎝⎛⎭⎪⎫2πT2r①对B：GMmL2＝m⎝⎛⎭⎪⎫2πT2R②①＋②得G(M＋m)L2＝4π2T2(r＋R)∵r＋R＝L∴T2＝4π2L3G(M＋m)T ＝2π L 3G (M ＋m ). (2)将地月看成双星，由(1)得T 1＝2π L 3G (M ＋m )将月球看做绕地心做圆周运动，根据牛顿第二定律和万有引力定律得 GMm L 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 22L化简得T 2＝2π L 3GM所以T 2与T 1的平方之比为⎝ ⎛⎭⎪⎫T 2T 12＝M ＋m M ＝5.98×1024＋7.35×10225.98×1024＝1.01. 答案：(1)2π L 3G (M ＋m ) (2)1.01。
人教版高中物理必修2第6章万有引力与航天习题含答案
2020春人教版物理必修二第6章万有引力与航天习题含答案必修二第6章万有引力与航天一、选择题1、2017年10月19日，“神舟十一号”飞船与“天宫二号”空间实验室在太空成功实现交会对接．若对接前的某段时间内“神舟十一号”和“天宫二号”处在同一圆形轨道上顺时针运行，如图所示，“神舟十一号”要想追上“天宫二号”，并能一起沿原来的圆形轨道继续顺时针运动，下列方法中可行的是()A ．沿运动方向喷气B ．沿运动方向相反的方向喷气C ．先沿运动方向喷气，再沿与运动方向相反的方向喷气D ．先沿与运动方向相反的方向喷气，再沿运动方向喷气2、太阳系中的八大行星的轨道均可以近似看成圆轨道．下面的图中4幅图是用来描述这些行星运动所遵循的某一规律的图象．图中坐标系的横轴是lg(T T 0)，纵轴是lg(R R 0)．这里T 和R 分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T 0和R 0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径．下列4幅图中正确的是()3、地球的半径为R，地球表面处物体所受的重力为mg，近似等于物体所受的万有引力．关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是()A．离地面高度R处为mg2B．离地面高度R处为mg3C．离地面高度R处为mg4D．以上说法都不对4、随着太空技术的飞速发展,地球上的人们登陆其他星球成为可能。
假设未来的某一天,宇航员登上某一星球后,测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,而该星球的平均密度与地球的差不多,则该星球质量大约是地球质量的()A.0.5倍B.2倍C.4倍D.8倍5、2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆,在探测器“奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表面的距离,F表示它所受的地球引力,能够描述F随h变化关系的图象是()6、（多选）如图所示A.B.C是在地球大气层外,圆形轨道上运行的三颗人造卫星,B.C离地面的高度小于A离地面的高度,A.B的质量相等且大于C的质量.下列说法中正确的是（）A.B.C的线速度大小相等,且大于A的线速度B.B.C的向心加速度大小相等,且小于A的向心加速度C.B.C运行周期相同,且小于A的运行周期D.B的向心力大于A和C的向心力7、20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。
人教版物理必修2第6章《万有引力与航天》单元质量评估卷
第六章万有引力与航天（考试时间：90分钟分值：100分）一、选择题（本题共10小题，每题6分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对得6分，漏选得3分,错选或不选得0 分）1.耙太阳系各行星的运动近似看做匀速圆周运动，比较各行星周期，则离太阳越远的行星（B）A.周期越短B。
周期越长C.周期都一样D.无法确定2.如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中正确的是（A）A.行星受到太阳的引力，提供行星做圆周运动的向心力B.行星受到太阳的引力，但行星运动不需要向心力C.行星同时受到太阳的引力和向心力的作用D.行星受到太阳的引力与它运行的向心力可能不等3.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻借推理，建立了万有引力左律.在创建万有引力泄律的过程中，牛顿（AB）A.接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想B。
根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质疑成正比，即的结论C。
根据Focm和牛顿第三左律分析了地月间的引力关系，进而得出F-mi m=D.根据大量实验数据得出了比例系数G的大小4.关于人造地球卫星及貝中物体的超重、失重问题，下列说法中不正确的是（D）Ao在发射过程中向上加速时产生超重现象Bo任降落过程中向下减速时产生超重现象C.进入轨道时做匀速圆周运动，产生失重现象D.失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的5o 2011年11月3日和14日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器顺利完成两次交会对接。
关于它们的交会对接，以下说法正确的是（BD）Ao飞船在同轨道上加速直到追上"天宫一号”完成对接B.飞船从较低轨道，通过加速追上“天宫一号”完成对接C.在同一轨道上的“天宫一号"通过减速完成与飞船的对接Do若“神舟八号”与“天宫一号"原来在同一轨道上运动，则不能通过直接加速或减速某飞行器的方式完成对接6.下而关于同步卫星的说法中不正确的是(B)A。
人教版高中物理必修二第六章《万有引力与航天》章末检测
高中物理学习资料金戈铁骑整理制作《万有引力与航天》章末检测时间： 90 分钟满分：100分第Ⅰ卷 (选择题，共 40 分)一、选择题 (本题共 10 小题，每题 4 分，共 40 分．每题给出的四个选项中，有的只有一个选项吻合题目要求，有的有多个选项吻合题目要求 )1．由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动．关于这些做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的选项是() A．向心力都指向地心B．速度等于第一宇宙速度C．加速度等于重力加速度D．周期与地球自转的周期相等剖析本题重点观察了地球上的物体做匀速圆周运动的知识．由于地球上的物体随着地球的自转做圆周运动，则其周期与地球的自转周期相同，D 正确，不相同纬度处的物体的轨道平面是不相同的，如图，m 处的物体的向心力指向O′点，选项 A 错误；由于第一宇宙速度是围绕地球运转时，轨道半径最小时的速度，即在地表处围绕地球运行的卫星的速度，则选项 B 错误；由图可知，向心力可是万有引力的一个重量，另一个重量是重力，因此加速度不等于重力加速度，选项C 错误．答案D2．关于人造地球卫星，以下说法正确的选项是()A．人造卫星绕地球运动的轨道平时是椭圆，应遵守开普勒三定律B．人造地球同步卫星一般做通信卫星，处于赤道上空，距地面Mm2的高度能够经过以下公式计算：G4π＋2＝m(R＋h)T2 ，其中T是R h地球自转的周期，h 为卫星到地面的高度，R 为地球的半径，M 为地球质量， m 为卫星质量C ．人造地球卫星绕地球转的围绕速度(第一宇宙速度)是，能够用以下两式计算：v ＝GM、v ＝Rg.其中R为地球半km/s R径， g 为地球的重力加速度，M 为地球质量D．当人造卫星的速度等于或大于11.2 km/s 时，卫星将摆脱太阳的拘束，飞到宇宙太空剖析人造卫星绕地球转动的轨道是椭圆，卫星碰到的作用力为地球对卫星的万有引力，因此遵守开普勒三定律，选项 A 正确；同步卫星处于赤道上空，其周期与地球的自转周期相同，由万有引力提Mm2供向心力， G4π＋2＝m(R＋h) T2，选项 B 正确；人造卫星的第一R h宇宙速度，即为卫星在地球表面绕地球运转时的线速度，由GMm R2 ＝m v2GM GMmR得 v ＝R，地球表面的物体碰到的重力mg＝R2，可得Gm＝gR2，因此第一宇宙速度v＝ gR，选项 C 正确；当卫星的速度等于或大于 11.2 km/s 时，卫星将摆脱地球的拘束绕太阳运转，选项D错误．答案ABC3．宇宙飞船到了月球上空后以速度v 绕月球做圆周运动，如图所示，为了使飞船落在月球上的 B 点，在轨道 A 点，火箭发动器在短时间内发动，向外发射高温燃气，喷气的方向应当是() A．与v的方向一致B．与v的方向相反C．垂直v的方向向右D．垂直v的方向向左剖析由于要使飞船做向心运动，只有减小速度，这样需要的向心力减小，而此时万有引力大于所需向心力，因此只有向前喷气，使v 减小，从而做向心运动，落到B点，故A正确．答案A4．以下说法中正确的选项是 ()A．经典力学能够说明微观粒子的规律性B．经典力学适用于宏观物体，低速运动问题，不适用于高速运动的问题C．相对论和量子力学的出现表示经典力学已失去意义D．对宏观物体的高速运动问题，经典力学还可以适用剖析经典力学适用于低速宏观问题，不能够说明微观粒子的规律性，不能够适用于宏观物体的高速运动的问题，故 A、D 选项错误， B 选项正确；相对论和量子力学的出现，其实不否定经典力学，可是说经典力学有其适用范围，故 C 选项错误．答案B5．以下列图，图a、b、c 的圆心均在地球的自转轴线上，对环绕地球做匀速圆周运动而言()A．卫星的轨道可能为aB．卫星的轨道可能为bC．卫星的轨道可能为cD．同步卫星的轨道只可能为b剖析若卫星在 a 轨道，则万有引力可分为两个分力，一个是向心力，一个是指向赤道平面的力，卫星不牢固， A 选项错误．对 b、c 轨道，万有引力无分力，故B、 C 选项正确．答案BC6．在绕地球做圆周运动的空间实验室内，能使用以下仪器完成的实验是 ()A．用天平测物体的质量B．用弹簧秤、刻度尺考据力的平行四边形定则C．用弹簧秤测物体的重力D．用水银气压计测定实验室的舱内气压剖析绕地球做圆周运动的空间站处于完好失重状态，因此与重力有关的实验都要碰到影响，故 B 选项正确．答案B7．两颗靠得很近而与其他天体相距很远的天体称为双星，它们以两者连线上的某点为圆心做匀速圆周运动，若是两者质量不相等，则以下说法正确的选项是 ()A．它们做匀速圆周运动的周期相等B．它们做匀速圆周运动的向心加速度大小相等C．它们做匀速圆周运动的向心力大小相等D．它们做匀速圆周运动的半径与其质量成正比剖析双星系统中两个天体绕着其连线上某一点做匀速圆周运动，它们之间的万有引力是各自做圆周运动的向心力，两天体拥有相同的角速度，周期相等，故A、C 项正确．依照 F＝Gm1m2＝1ω212r m r＝m2ω2r2，两者质量不等，故两天体的轨道半径不等，且 m1r1＝m2r2，故 B、D 选项错误．答案 AC8．以下列图，卫星 A 、B 、C 在相隔不远的不相同轨道上，以地球为中心做匀速圆周运动， 且运动方向相同． 若在某时辰恰幸好同素来线上，则当卫星 B 经过一个周期时，以下关于三个卫星的地址说法中正确的选项是 ( )A ．三个卫星的地址仍在一条直线上B ．卫星 A 地址超前于 B ，卫星C 地址滞后于 BC ．卫星 A 地址滞后于 B ，卫星 C 地址超前于 BD ．由于缺少条件，无法比较它们的地址剖析由卫星 A 、B 、C 的地址可知 T A ＜T B ＜ T C ，原因是卫星运2 3动的周期 T ＝4πr.当卫星 B 运转一个周期时， A 转过一周多， CGM 转过不到一周，故答案应选 B.答案B9．下面是地球、火星的有关情况比较 .星球地球火星公转半径×108km×810 km自转周期 23时 56分24 时 37分表面温度15 ℃－100 ℃～ 0 ℃大气主要成分78% 的 N 2,21% 的约 95%的 CO 2O 2依照以上信息，关于地球及火星 (行星的运动可看做圆周运动 )，以下推测正确的选项是 ( )A ．地球公转的线速度小于火星公转的线速度B．地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度C．地球的自转角速度小于火星的自转角速度D．地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度Mm v2剖析地球和火星都绕太阳公转，由G r2＝m r，得v＝GMr，地球公转的半径小，故地球公转的线速度大， A 项错误；由MmG r2＝ma，得地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度，2πB 项正确；地球自转周期小于火星，由ω＝T得地球的自转角速度大于火星的自转角速度， C 项错误；由于题目没有给出地球和火星的质量及相应的半径，故不能够比较它们表面的重力加速度， D 项错误．答案B10．以下列图， A 为静止于地球赤道上的物体， B 为绕地球做椭圆轨道运转的卫星， C 为绕地球做圆周运动的卫星， P 为 B、C 两卫星轨道的交点．已知 A、B、C 绕地心运动的周期相同．有关于地心，以下说法中正确的选项是 ()A．物体 A 和卫星 C 拥有相同大小的加速度B．卫星 C 的运转线速度的大小大于物体 A 线速度的大小C．可能出现：在每天的某一时辰卫星 B 在 A 的正上方D．卫星 B 在 P 点的运转加速度大小与卫星 C 的运转加速度大小相等剖析A、C 两者周期相同，转动角速度相同．由 a＝ω2r 可知 A 选项错误；由 v ＝ωr，v A<v C，故B选项正确；由于物体A 随地球自转，而 B 绕地球做椭圆运动，且周期相同，当 B 物体经过地心与 A 连线与椭圆轨道的交点时，就会看到 B 在 A 的正上方，故 C 选项正确； P 点是 C 卫星的圆形轨道与 B 卫星椭圆轨道的交点，到地心的距离都是 C 卫星的轨道半径，由GMmr2＝ma可知，B 在P 点的加速度和卫星 C 的加速度大小相等时， D 选项正确．答案BCD第Ⅱ卷 (非选择题，共 60 分)二、填空题 (本题共 3 小题，共 20 分)11．(8 分)此前，我国曾发射“神舟”号载人航天器进行模拟试验翱翔，飞船顺利升空，在绕地球轨道翱翔数圈后成功回收．此刻我国已成为继前苏联和美国此后第三个实现载人航天的国家，载人航天已成为全国人民关注的焦点．航天工程是个弘大的综合工程，理科知识在航天工程中有好多重要的应用．(1)地球半径为 6 400 km，地球表面重力加速度g＝9.8 m/s2，若使载人航天器在离地面高640 km 的圆轨道上绕地球翱翔，则在轨道上的翱翔速度为 ________m/s.(保留两位有效数字 )(2)载人航天器在加速上升的过程中，宇航员处于超重状态，若在离地面不太远的地址，宇航员对支持物的压力是他在地面静止时重力的 4 倍，则航天器的加速度为________．剖析(1)航天器在轨道上运转时，地球对航天器的引力供应航GMm m v2天器所需的向心力，R＋h 2＝R＋h.在地面上GMm3 R2＝mg，解得v＝×10 m/s.(2)加速上升时宇航员处于超重状态，依照牛顿第二定律得F N－mg＝ma，由牛顿第三定律可知F N＝ 4mg，解得 a＝3g.答案×103(2)3g12．(8 分)一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入凑近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆行家星上．宇宙飞船上备有以下实验仪器：A．弹簧测力计一个B．精确秒表一只C．天平一台 (附砝码一套 ) D．物体一个为测定该行星的质量M 和半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行了一次测量，依照测量数据可求出 M 和 R(已知引力常量为 G)．(1)绕行时测量所用的仪器为________(用仪器的字母序号表示 )，所测物理量为 ________．(2)着陆后测量所用的仪器为_____，所测物理量为 ______．用测量数据求该行星的半径R＝________，质量 M ＝________.答案 (1)B周期 T(2)A、C、D物体质量 m、重力 F FT 2F3T4π 4 316Gπm4 m13 题图 13.(4 分)古希腊某地理学家经过长远察看，发现6月21日正正午刻，在北半球 A 城阳光与竖直方向成 7.5 °角下射，而在 A 城正北方，与 A 城距离 L 的 B 城，阳光恰好沿竖直方向下射，以下列图．射到地球的阳光可看作平行光．据此他估计了地球的半径，其表达式为 R＝________.剖析 B 点在 A 城的正北方，则 A、B 两点在同一经线圈上 A 与 B 的距离为弧长 L，由题意可知弧长 L 所对圆心角的 7.5 °，L＝R·θ，L L24LR＝＝＝.θ 7.5 ππ18024 L答案π三、解答题 (本题共 3 小题，共 40 分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能够得分．有数值计算的题，答案中必定明确写出数值和单位 )14．(12 分)2012 年 4 月 30 日 4 时 50 分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭首次采用“一箭双星”的方式，成功发射两颗北斗导航卫星，卫星顺利进入预定转移轨道．北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的地域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS)，其空间端包括 5 颗静止轨道卫星和 30 颗非静止轨道卫星，如图甲所示．为简略起见，认为其中一颗卫星轨道平面与地球赤道平面重合，绕地心做匀速圆周运动 (如图乙所示 )．已知地球表面重力加速度为 g，地球的半径 R，该卫星绕地球匀速圆周运动的周期为 T，求该卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径 r.甲乙剖析设该卫星的质量为 m，地球的质量为 MMm24π由万有引力供应向心力可得G r2＝m T2 r，而 GM ＝gR2，3gR2T2以上两式联立解得 r＝2.4π3gR2T2答案24π15．(13 分)晴天夜晚，人能看见卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内，一个可看作漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面，卫星自西向东运动，春分期间太阳垂直射向赤道，赤道上某处的人在日落后8 小时时在西边的地平线周边恰能看到它，此后极快地变暗而看不到了，已知地球的半径R 地＝× 106．地面上的m重力加速度为 10 m/s2估计：答案要求精确到两位有效数字.()(1)卫星轨道离地面的高度；(2)卫星的速度大小．剖析(1)依照题意作出以下列图由题意得∠ AOA′＝120°，∠ BOA＝60°，由此得卫星的轨道半径 r＝2R 地，①卫星距地面的高度h＝R 地＝×106 m，②GMm m v2(2)由万有引力供应向心力得r2＝r，③GM由于地球表面的重力加速度g＝ 2 ，④2gR地＝6由③④得 v ＝gR地＝10××10≈×3r22m/s10 m/s.答案×106 m×103 m/s16．(15 分)2008 年 12 月，天文学家们经过察看的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系．研究发现，有一星体S2 绕人马座A*做椭圆运动，其轨道半长轴为×102天文单位 (地球公转轨道的半径为一个天文单位 )，人马座 A*就处在该椭圆的一个焦点上．察看获取 S2 星的运转周期为年．(1)若将 S2 星的运转轨道视为半径r＝×102天文单位的圆轨道，试估计人马座 A*的质量 M A是太阳质量 M S的多少倍 (结果保留一位有效数字 )；(2)黑洞的第二宇宙速度极大，处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其拥有的动能也不足以战胜黑洞对它的引力拘束．由于引力的Mm作用，黑洞表面处质量为m 的粒子拥有势能为E p＝－ G R (设粒子在离黑洞无量远处的势能为零 )，式中 M 、R 分别表示黑洞的质量和半径．已知引力常量 G＝×10－11N·m2/kg2，光速 c＝×108 m/s，太阳质量 M S＝×1030 kg，太阳半径 R S＝×108 m，不考虑相对论效应，利用上问结果，在经典力学范围内求人马座 A*的半径 R A与太阳半径 R S之比应小于多少 (结果按四舍五入保留整数 )．剖析 (1)S2 星绕人马座 A*做圆周运动的向心力由人马座 A*对 S2星的万有引力供应，设 S2 星的质量为 m S2，角速度为ω，周期为T，则M A m S222πG r2＝m S2ωr，ω＝T .设地球质量为 m E，公转轨道半径为r E，周期为 T E，则M S m E2πGr E2＝m E(T E)2r E.M A r 3T E2综合上述三式得M S ＝(r E)(T)，式中 T E＝1 年， r E＝1 天文单位，M A6代入数据可得M S＝4×10 .(2)引力对粒子作用不到的地方即为无量远，此时粒子的势能为零．“处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其拥有的动能也不足以战胜黑洞对它的引力拘束”，说了然黑洞表面处以光速运动的粒子在远离黑洞的过程中战胜引力做功，粒子在到达无量远从前，其动能便减小为零．此时势能仍为负值，则其能量总和小于零．依照能量守恒定律，粒子在黑洞表面处的能量也小于零，则有21mc 2－ G Mm R <0.2GM A依题意可知 R ＝ R A ，M ＝M A ，可得 R A < c 2 ， 代入数据得 R A ×1010m ，故R A<17.R S答案(1)4×106 倍(2)17。
2020学年人教版高中物理必修二学练测练习：章末质量评估卷(二)(第6章 万有引力与航天 万有引力与航天)
章末质量评估卷(二)第六章万有引力与航天(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共15小题，每小题3分，共45分.1～8题为单选题，9～15题为多选题)1．下列说法正确的是()A．开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律B．伽利略设计实验证实了力是物体运动的原因C．牛顿通过实验测出了万有引力常量D．经典力学不适用于宏观低速运动详细分析：选A开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，选项A正确；伽利略设计实验证实了物体运动不需要力来维持，选项B错误；卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，选项C错误；经典力学不适用于微观和高速运动，选项D错误．2．“奋进”号宇航员斯蒂法尼斯海恩·派帕在一次太空行走时丢失了一个工具包，关于工具包丢失的原因可能是()A．宇航员松开了拿工具包的手，在万有引力作用下工具包“掉”了下去B．宇航员不小心碰了一下“浮”在空中的工具包，使其速度发生了变化C．工具包太重，因此宇航员一松手，工具包就“掉”了下去D．由于惯性，工具包做直线运动而离开了圆轨道详细分析：选B工具包在太空中，万有引力提供向心力处于完全失重状态，当有其他外力作用于工具包时才会离开宇航员，B选项正确．3．(2019·全国卷Ⅲ)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a 金、a 地、a 火，它们沿轨道运行的速率分别为v 金、v 地、v 火．已知它们的轨道半径R 金<R 地<R 火，由此可以判定( )A ．a 金>a 地>a 火B ．a 火>a 地>a 金C ．v 地>v 火>v 金D ．v 火>v 地>v 金详细分析：选A 由万有引力提供向心力GMm r 2＝ma ，可知轨道半径越小，向心加速度越大，故A 正确，B 错误；由G Mm R 2＝m v 2R 得v ＝GM R 可知轨道半径越小，运行速率越大，故C 、D 错误．4．据报道，研究人员从美国国家航天局“开普勒”望远镜发现的1 235颗潜在类地行星中选出86颗，作为寻找外星生命踪迹的观测对象．关于这86颗可能栖息生命的类地行星的运动，以下说法正确的是( )A ．所有行星都绕太阳做匀速圆周运动B ．所有行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道都相同C ．离太阳越近的行星，其公转周期越小D ．离太阳越远的行星，其公转周期越小详细分析：选C 所有的行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道不同，故A 、B 错误；由开普勒第三定律知，离太阳越近的行星，公转周期越小，故C 正确，D 错误．5．银河系的恒星中大约四分之一是双星．某双星由质量不等的星体S 1和S 2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C 做匀速圆周运动．由天文观测得其周期为T ，S 1到C 点的距离为r 1，S 1和S 2的距离为r ，已知万有引力常量为G .由此可求出S 2的质量为( )A.4π2r 2（r －r 1）GT 2B ．4π2r 13GT 2 C.4π2r 3GT 2 D ．4π2r 2r 1GT 2 详细分析：选D 设S 1、S 2两星体的质量分别为m 1、m 2，根据万有引力定律和牛顿定律得，对S 1有G m 1m 2r 2＝m 1⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 1，解得m 2＝4π2r 2r 1GT 2，则D 正确，A 、B、C错误．6.中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统．预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力．如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则() A．卫星a的角速度小于c的角速度B．卫星a的加速度小于b的加速度C．卫星a的运行速度大于第一宇宙速度D．卫星b的周期大于24 h详细分析：选A由万有引力提供向心力，得ω＝GMr3，则半径大的角速度小，则A正确；由万有引力提供向心力，a＝GMr2，则半径相同加速度大小相等，则B错误；第一宇宙速度为近地卫星的运行速度，其值最大，所有卫星的运行速度都小于或等于它，则C错误；b与a的周期相同，为24 h，则D错误．7.黑洞是一种密度极大的天体，以至包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力作用，当黑洞表面的物体速度达到光速c时，才能恰好围绕其表面做匀速圆周运动，科学家对猎户座中位于银河系中心附近的星体进行了多年的观察，发现了与银河系中心距离为r的星体正以速率v绕银河系中心做匀速圆周运动，推测银河系中心可能存在一个大黑洞，如图所示，由此可得出该黑洞的半径R为()A.v rc B．crvC.v2rc2D．c2rv2详细分析：选C设黑洞的质量为M，对离银河系r的星体m而言，万有引力充当向心力：G Mmr2＝m v2r，对黑洞表面的物体m′有：GMm′R2＝m′c2R.解得R＝v2c2r，故C正确．8．同步卫星位于赤道上方，相对地面静止不动．如果地球半径为R，自转角速度为ω，地球表面的重力加速度为g.那么，同步卫星绕地球的运行速度为()A.Rg B．RωgC. R2ωg D．3R2ωg详细分析：选D同步卫星的向心力等于地球对它的万有引力G Mmr2＝mω2r，故卫星的轨道半径r＝3GMω2.物体在地球表面的重力约等于所受地球的万有引力G MmR2＝mg，即GM＝gR2.所以同步卫星的运行速度v＝rω＝ω3gR2ω2＝3gR2ω，D选项正确．9．若宇航员测出自己绕地球做匀速圆周运动的周期为T，离地高度为H，地球半径为R，则根据T、H、R和引力常量G，能计算出的物理量是()A．地球的质量B．地球的平均密度C．飞船所需的向心力D．飞船线速度的大小详细分析：选ABD由GMm（R＋H）2＝m4π2T2(R＋H)，可得：M＝4π2（R ＋H ）3GT 2，选项A 正确；又根据ρ＝M 43πR 3，选项B 正确；根据v ＝2π（R ＋H ）T ，选项D 正确；由于飞船的质量未知，所以无法确定飞船的向心力．10．火星直径约为地球的一半，质量约为地球的19，它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍．根据以上数据，以下说法正确的是( )A ．火星表面重力加速度的数值比地球表面的小B ．火星公转的周期比地球的长C ．火星公转的线速度比地球的大D ．火星公转的向心加速度比地球的大详细分析：选AB 由G Mm r 2＝mg 得g ＝GM r 2，计算得火星表面的重力加速度约为地球表面的49，A 对；由G Mm r 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 得T ＝2π r 3GM ，公转轨道半径大的周期长，B 对；由v ＝ GMr ，判断轨道半径大的线速度小，C 错；公转向心加速度a ＝GM r 2，公转半径大的向心加速度小，D 错．11．如图所示，一飞行器围绕地球沿半径为r 的圆轨道1运动．经P 点时，启动推进器短时间向前喷气使其变轨，2、3是与轨道1相切于P 点的可能轨道．则飞行器( )A ．变轨后将沿轨道3运动B ．相对于变轨前运行周期变长C ．变轨前、后在两轨道上经P 点的速度大小相等D ．变轨前、后在两轨道上经P 点的加速度大小相等详细分析：选AD 推进器短时间向前喷气，飞行器将被减速，故选项C 错误；此时有G Mm r 2>m v 2r ，所以飞行器将做向心运动，即变轨后将沿较低轨道3运动，故选项A 正确；根据开普勒第三定律可知，公转周期将变短，故选项B 错误；由于变轨前、后在两轨道上经P 点时，所受万有引力不变，因此加速度大小不变，故选项D 正确．12．三颗人造地球卫星A 、B 、C 绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知m A ＝m B <m C ，则对于三颗卫星，正确的是( )A ．运行线速度关系为v A >vB ＝v CB ．运行周期关系为T A <T B ＝T CC ．向心力大小关系为F A ＝F B <F CD ．半径与周期关系为R A 3T A 2＝R B 3T B 2＝R C 3T C2 详细分析：选ABD 由G Mm r 2＝m v 2r 得v ＝GM r ，所以v A >v B ＝v C ，选项A 正确；由G Mm r 2＝mr 4π2T 2得T ＝2π r 3GM ，所以T A <T B ＝T C ，选项B 正确；由G Mm r 2＝ma n 得a n ＝G M r 2，所以a A >a B ＝a C ，又m A ＝m B <m C ，所以F A >F B ，F B <F C ，选项C 错误；三颗卫星都绕地球运行，故由开普勒第三定律得R A 3T A 2＝R B 3T B 2＝R C 3T C 2，选项D 正确．13．在圆轨道上做匀速圆周运动的国际空间站里，一宇航员手拿一只小球相对于太空舱静止“站立”于舱内朝向地球一侧的“地面”上，如图所示．下列说法正确的是( )A ．宇航员相对于地球的速度介于7.9 km/s 与11.2 km/s 之间B ．若宇航员相对于太空舱无初速度释放小球，小球将继续做匀速圆周运动C ．宇航员不受地球的引力作用D ．宇航员对“地面”的压力等于零详细分析：选BD 7.9 km/s 是发射卫星的最小速度，也是卫星环绕地球运行的最大速度．可见，所有环绕地球运转的卫星、飞船等，其运行速度均小于7.9 km/s ，故A 错误；若宇航员相对于太空舱无初速度释放小球，由于惯性，小球仍具有原来的速度，所以地球对小球的万有引力正好提供它做匀速圆周运动需要的向心力，即G Mm ′r 2＝m ′v 2r ，故选项B 正确；在太空中，宇航员也要受到地球引力的作用，选项C 错误；在宇宙飞船中，宇航员处于完全失重状态，故选项D 正确．14.如图所示，人造卫星P (可看成质点)绕地球做匀速圆周运动．在卫星运动轨道平面内，过卫星P 作地球的两条切线，两条切线的夹角为θ，设卫星P 绕地球运动的周期为T ，线速度为v ，引力常量为G .下列说法正确的是( )A ．θ越大，T 越大B ．θ越小，v 越小C ．若测得T 和θ，则地球的平均密度D ．若测得T 和θ，则地球的平均密度详细分析：选BD 地球半径不变，夹角θ越大，卫星的轨道半径越小，则T 就越小，A 错误；夹角θ越小，卫星的轨道半径越大，v 就越小，B 正确；若测得T 和θ，由万有引力充当向心力，有G Mm r 2＝m 4π2r T 2，求得地球的质量M ＝4π2r 3GT 2，地球的体积V ＝43πR 3，由几何关系得R r ＝sin θ2，联立解得ρ＝错误!，C 错误，D 正确．15.北斗卫星的核心功能是导航和定位．据了解，国产北斗技术的导航系统的精准误差不超过2米，是美国GPS(技术6米误差)精准度的3倍．“北斗”系统中两颗质量不相等的工作卫星沿同一轨道绕地心O 做匀速圆周运动，轨道半径为r ，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A 、B 两位置，如图所示，若卫星均沿顺时针方向运行，地球表面的重力加速度为g ，地球半径为R ，∠AOB ＝60°，则以下判断正确的是( )A ．这两颗卫星的加速度大小相等B ．卫星1向后喷气就一定能追上卫星2C ．卫星1由位置A 运动到位置B 所需的时间为πr 3R r gD ．卫星1由位置A 运动到位置B 的过程中地球对卫星的引力做功不为零 详细分析：选AC 两卫星的轨道半径相同，加速度大小相等，故A 正确；卫星1向后喷气时需要加速，所需要的向心力增大，而万有引力不变，卫星将做离心运动，轨道半径增大，不可能追上卫星2，故B 错误；物体在地球表面时，重力等于万有引力，则G Mm ′R 2＝m ′g ，得g ＝GM R 2.卫星围绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，GMm r 2＝m 4π2r T 2，所以T ＝2πr Rr g ，所以卫星1由A 到B 所需时间t ＝T 6＝πr 3R rg ，故C 正确；因卫星受到的万有引力与速度垂直，故万有引力不做功，D 错误．二、非选择题(本题共5小题，共55分)16．(8分)我国宇航员在“天宫一号”中处于完全失重状态(如图甲)，此时无法用天平称量物体的质量．某同学设计了在这种环境中测量小球质量的实验装置，如图乙所示：光电传感器B 能够接受光源A 发出的细激光束，若B 被挡光就将一个电信号给予连接的电脑．将弹簧测力计右端用细线水平连接在空间站壁上，左端拴在另一穿过了光滑水平小圆管的细线MON 上，N 处系有被测小球，让被测小球在竖直面内以O 点为圆心做匀速圆周运动．(1)实验时，从电脑中读出小球自第1次至第n 次通过最高点的总时间t 和测力计示数F ，除此之外，还需要测量的物理量是________________________________________________________________________．(2)被测小球质量的表达式为m ＝____________[用(1)中的物理量的符号表示]．详细分析：由圆周运动公式F ＝m 4π2T 2r ，小球自第一次至第n 次过最高点，共转动n －1周，用时t ，则周期T ＝t n －1，则可导出小球质量m ＝Ft 24π2（n －1）2r，则需测小球转动半径r .答案：(1)小球圆周运动半径 (2)Ft 24π2（n －1）2r17．(10分)假如你将来成为一名宇航员，你驾驶一艘宇宙飞船飞临一未知星球，你发现当你关闭动力装置后，你的飞船贴着星球表面飞行一周用时为t ，而飞船仪表盘上显示你的飞行速度大小为v .已知引力常量为G .问该星球的：(1)半径R 多大？(2)第一宇宙速度v 1多大？(3)质量M 多大？(4)表面重力加速度g多大？详细分析：(1)由2πR＝v t得：R＝v t 2π.(2)第一宇宙速度v1＝v.(3)由G MmR2＝m v2R得：M＝R v2G＝v3t2πG.(4)根据mg＝m v2R得：g＝v2R＝2πvt.答案：(1)v t2π(2)v(3)v3t2πG(4)2πvt18．(10分)某星球的质量约为地球质量的9倍，半径为地球半径的一半，若从地球表面高为h处平抛一物体，水平射程为60 m，则在该星球上从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，水平射程为多少？详细分析：平抛运动水平位移x＝v0t，竖直位移h＝12gt2，解以上两式得x＝v02hg.由重力等于万有引力mg＝G MmR2得g＝GMR2，所以g星g地＝M星M地⎝⎛⎭⎪⎪⎫R地R星2＝9×41＝36，x星x地＝g地g星＝16，x星＝16x地＝10 m.答案：10 m19．(13分)设嫦娥三号卫星绕月球表面做圆周运动，月球绕地球也做圆周运动，且轨道都在同一平面内．已知卫星绕月球运动的周期T0，地球表面处的重力加速度g，地球半径R0，月心与地心间的距离r，万有引力常量为G，试求：(1)月球的平均密度ρ；(2)月球绕地球运动的周期T .详细分析：(1)设月球质量为m ，卫星质量为m ′，月球的半径为R m ，对于绕月球表面飞行的卫星，由万有引力提供向心力有Gmm ′R m 2＝m ′4π2T 02R m ，解得m ＝4π2R m 3GT 02，又根据ρ＝m 43πR m 3，解得ρ＝3πGT 02. (2)设地球的质量为M ，对于在地球表面的物体m 表有GMm 表R 02＝m 表g ，即GM ＝R 02g .月球绕地球做圆周运动的向心力来自地球引力，即GMm r 2＝mr 4π2T 2，解得T ＝2πr R 0r g .答案：(1)3πGT 02 (2)2πr R 0r g 20．(14分)发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为h 1的近地圆轨道上，在卫星经过A 点时点火实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地点B 点再次点火将卫星送入同步轨道，如图所示，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 ，忽略地球自转的影响．求：(1)卫星在近地点A 的加速度大小；(2)远地点B 距地面的高度．详细分析：(1)设地球质量为M ，卫星质量为m ，万有引力常量为G ，卫星在A 点的加速度为a ，根据牛顿第二定律得：G Mm （R ＋h 1）2＝ma ， 物体在地球赤道表面上受到的万有引力等于重力 G Mm R 2＝mg ，由以上两式得a ＝R 2g （R ＋h 1）2. (2)设远地点B 距地面高度为h 2，卫星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有：G Mm （R ＋h 2）2＝m 4π2T 2(R ＋h 2)， 解得：h 2＝3gR 2T 24π2－R .答案：(1)R 2g （R ＋h 1）2(2)3gR 2T 24π2－R。
人教版高中物理必修2第六章《万有引力与航天》检测卷(含答案)
(2)该星球表面附近的重力加速度 ______；
(3)该星球的第一宇宙速度 ______。
16．甲、乙两个质点间的万有引力大小为F，若甲质点的质量不变，乙质点的质量增大为原来的2倍，同时它们间的距离减为原来的 ，则甲．乙两个质点间的万有引力大小将变为________
D．该行星的同步卫星与地球同步卫星的轨道半径一定不同
8．两颗互不影响的行星P1、P2，各有一颗近地卫星S1、S2绕其做匀速圆周运动。图中纵轴表示行星周围空间某位置的向心加速度a，横轴表示某位置到行星中心距离r平方的倒数，a- 关系如图所示，卫星S1、S2的向心加速度大小均为a0.则（ ）
A．S1的质量比S2的大B．P1的质量比P2的大
18．两颗行星A和B各有一颗卫星a和b，卫星轨道接近各自行星的表面，如果两行星的质量之比为 =p，两行星半径之比为 =q，则两个卫星的周期之比 为_______。
14．人造地球同步卫星的运行周期与地球的自转周期_____（填“相同”或“不同”），它的线速度_____第一宇宙速度（填“大于”、“等于”或“小于”）。
15．宇航员到达一个半径为R、没有大气的星球上，捡起一个小石子将其沿水平方向以速度v0抛出，得出石子运动的频闪照片的一部分如图所示。已知背景方格最小格子的边长为L，频闪周期为T，完成下面的问题。
12．如图所示是卫星绕行星不同轨道运动的lgT-lgr图像，其中T为卫星的周期，r为卫星的轨道半径。卫星M绕行星P运动的图线是a，卫星N绕行星Q运动的图线是b，若卫星绕行星的运动可以看成匀速圆周运动，则下列说法不正确的是（ ）
A．直线a的斜率与行星P质量有关
B．行星P的质量大于行星Q的质量
C．卫星M在1处的角速度小于在2处的角速度
人教版高中物理必修二第六章 万有引力和航天测试含答案
绝密★启用前2020年秋人教版高中物理必修二第六章万有引力与航天测试本试卷共100分，考试时间90分钟。
一、单选题(共10小题，每小题4.0分,共40分)1.美国宇航局宣布，他们发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星——“开普勒－226”，其直径约为地球的2.4倍．至今其确切质量和表面成分仍不清楚，假设该行星的密度和地球相当，根据以上信息，估算该行星的第一宇宙速度等于()A． 3.3×103m/sB． 7.9×103m/sC． 1.2×104m/sD． 1.9×104m/s2.将火星和地球绕太阳的运动近似看成是同一平面内的同方向绕行的匀速圆周运动，已知火星的轨道半径r1＝2.3×1011m，地球的轨道半径为r2＝1.5×1011m，根据你所掌握的物理和天文知识，估算出火星与地球相邻两次距离最小的时间间隔约为()A． 1年B． 2年C． 3年D． 4年3.“月－地检验”的结果说明()A．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力B．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种性质的力C．地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关，即G＝mgD．月球所受地球的引力只与月球质量有关4.下列哪些运动不服从经典力学的规律()A．发射同步人造卫星B．电子绕原子核的运动C．云层在天空的运动D．子弹射出枪口的速度5.下列说法正确的是()A．“科学总是从正确走向错误”表达的并不是一种悲观失望的情绪B．提出“日心说”人是托勒密C．开普勒通过天文观测，发现了行星运动的三定律D．托勒密的“日心说”阐述了宇宙以太阳为中心，其它星体围绕太阳旋转6.设地球自转周期为T，质量为M，引力常量为G.假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R.同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为()A．B．C．D．7.某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为T，S1到C点的距离为r1，S1和S2之间的距离为r，已知引力常量为G，由此可求出S2的质量为()A．B．C．D．8.(多选)a是静置在地球赤道上的物体，b是近地卫星，c是地球同步卫星，a、b、c在同一平面内绕地心做逆时针方向的圆周运动，某时刻，它们运行到过地心的同一直线上，如图所示．一段时间后，它们的位置可能是图中的()A．B．C．D．9.经长期观测，人们在宇宙中已经发现了双星系统．双星系统由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体．如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1∶m2＝3∶2，下列说法中正确的是()．A．m1、m2做圆周运动的线速度之比为3∶2B．m1、m2做圆周运动的角速度之比为3∶2C．m1做圆周运动的半径为LD．m2做圆周运动的半径为L10.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳位于()A．F2B．AC．F1D．B二、多选题(共4小题，每小题5.0分,共20分)11.(多选)关于重力和万有引力，下列说法正确的是()A．重力在数值上等于物体与地球间的万有引力B．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力C．由于万有引力的作用，人造地球卫星绕地球转动而不离去D．地球和月亮虽然质量很大，但由于它们的距离也很大，所以它们间的万有引力不大12.(多选)随着太空探测的发展，越来越多的“超级类地行星”被发现，某“超级类地行星”半径是地球的1.5倍，质量是地球的4倍，下列说法正确的是()A．该星球表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的倍B．该星球第一宇宙速度小于地球第一宇宙速度C．绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍D．绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍13.(多选)如图所示，牛顿在思考万有引力定律时就曾设想，把物体从高山上O点以不同的速度v 水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远.如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星，则下列说法正确的是()A．以v<7.9 km/s的速度抛出的物体可能落在A点B．以v<7.9 km/s的速度抛出的物体将沿B轨道运动C．以7.9 km/s<v<11.2 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动D．以11.2 km/s<v<16.7 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动14.(多选)有甲乙两颗近地卫星均在赤道平面内自西向东绕地球做匀速圆周运动，甲处于高轨道，乙处于低轨道，并用绳子连接在一起，下面关于这两颗卫星的说法正确的是()A．甲卫星一定处在乙卫星的正上方B．甲卫星的线速度小于乙卫星的线速度C．甲卫星的加速度大于乙卫星的加速度D．甲卫星的周期小于乙卫星的周期三、计算题(共4小题，每小题10.0分,共40分)15.事实证明，行星与恒星间的引力规律也适用于其他物体间，已知地球质量约为月球质量的81倍，宇宙飞船从地球飞往月球，当飞至某一位置时(如图)，宇宙飞船受到地球与月球引力的合力为零。
人教版高一物理必修二 第6章 万有引力与航天优练(带解析)
2020春人教版物理必修二第6章万有引力与航天优练含答案必修二第6章万有引力与航天一、选择题1、（多选）如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动，下列判断正确的是()A．小行星带内的小行星都具有相同的角速度B．小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度C．各小行星绕太阳运动的周期均大于一年D．要从地球发射卫星探测小行星带，发射速度应大于地球的第二宇宙速度2、太阳系八大行星公转轨道可近似看作圆轨道，“行星公转周期的二次方”与“行星与太阳的平均距离的三次方”成正比．地球与太阳之间平均距离约为1.5亿千米，结合下表可知，火星与太阳之间的平均距离约为()水星金星地球火星木星土星公转周期/年0.241 0.615 1.0 1.88 11.86 29.5A.1.2亿千米B．2.3亿千米C．4.6亿千米D．6.9亿千米3、下列关于万有引力的说法正确的是()A．万有引力定律是卡文迪许发现的B．F＝G m1m2r2中的G是一个比例常数，是没有单位的C．万有引力定律只是严格适用于两个质点之间D．两物体引力大小与质量成正比，与两物体间距离平方成反比4、紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星,该小行星的半径为16 km。
若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体。
小行星的密度与地球相同。
已知地球半径R=6 400 km,地球表面重力加速度为g,这个小行星表面的重力加速度为( )A.400gB.gC.20gD.g5、如有两艘轮船,质量都是1.0×107 kg,相距10 km,已知引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,则它们之间的万有引力的大小为( )A.6.67×10-5 N,相比于船自身的重力,该引力可忽略B.6.67×10-5 N,相比于船自身的重力,该引力不能忽略C.6.67×106 N,相比于船自身的重力,该引力可忽略D.6.67×106 N,相比于船自身的重力,该引力不能忽略6、（双选）太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动．当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”．据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日．已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径见下表．则下列判断正确的是（）地球火星木星土星天王星海王星轨道半径（AU）1.0 1.5 5.2 9.5 19 30A. 各地外行星每年都会出现冲日现象B. 在2015年内一定会出现木星冲日C. 地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短D. 天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半7、金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动,它们的向心加速度大小分别为a金,a地,a火,它们沿轨道运行的速率分别为v金,v地,v火。
高中物理 第6章《万有引力与航天》全章测评 新人教版必修2(含解析)-新人教版高一必修2物理试题
第6章《万有引力与航天》全章测评(时间:60分钟总分为:100分)一、选择题(此题共10小题,每一小题5分,共50分。
在每一小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。
全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.人造卫星绕地球做匀速圆周运动,卫星所受万有引力F与轨道半径r的关系是( )A.F与r成正比B.F与r成反比C.F与r2成正比D.F与r2成反比解析:根据F=G可知,选项D正确。
答案:D2.如下列图,三颗人造地球卫星正在围绕地球做匀速圆周运动,如此如下有关说法中正确的答案是( )A.卫星可能的轨道为a、b、cB.卫星可能的轨道为a、cC.同步卫星可能的轨道为a、cD.同步卫星可能的轨道为a解析:不管什么轨道的卫星,均由万有引力提供向心力,所以所有卫星的轨道平面都必须通过地心。
而同步卫星与地球保持相对静止,其轨道平面一定与地球的赤道平面重合。
答案:BD3.某星球的半径为R,一重物在该星球外表附近做竖直下抛运动(忽略阻力),假设测得重物在连续两个T时间内下落的高度依次是h1和h2,如此该星球的第一宇宙速度为( )A. B.C. D.解析:由运动学公式可得h2-h1=gT2,如此g=,由mg=m得v=。
答案:B4.月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a,设月球外表的重力加速度大小为g1,在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的重力加速度为g2。
如此( )A.g1=aB.g2=aC.g1+g2=aD.g2-g1=a解析:根据月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供,选项B正确。
答案:B5.火星直径约为地球的一半,质量约为地球的十分之一,它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍。
根据以上数据,以下说法正确的答案是( )A.火星外表重力加速度的数值比地球外表小B.火星公转的周期比地球的长C.火星公转的线速度比地球的大D.火星公转的向心加速度比地球的大解析:由G=mg得g=,计算得火星外表的重力加速度约为地球外表的,A正确;由G=m()2r得T=2π,公转轨道半径大的周期长,B对;周期长的线速度小(或由v=判断轨道半径大的线速度小),C错;公转向心加速度a=,D错。
人教版高中物理必修2 第六章《万有引力和航天》测试卷
第六章《万有引力与航天》测试卷一、单选题(共12小题)1.(多选) 地球赤道上的重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a.卫星甲、乙、丙在如图所示的三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切．不计阻力，以下说法正确的是()A．卫星甲、乙分别经过P点时的速度相等B．卫星甲、乙在P点时受到的万有引力相等C．如果地球的转速为原来的倍，那么赤道上的物体将会“飘”起来D．卫星中航天员始终处于完全失重状态2.以下说法正确的是()A．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物体的质量也不随运动状态而改变B．在经典力学中，物体的质量随物体运动速度增大而减小，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大C．在经典力学中，物体的质量是不变的，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度增大而增大D．上述说法都是错误的3.第一宇宙速度是()A．物体在宇宙中所能达到的最高速度B．物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度C．物体摆脱地球引力所必须具有的速度D．物体摆脱太阳引力所必须具有的速度4.下面关于万有引力的说法中正确的是()A．万有引力是普遍存在于宇宙空间中所有具有质量的物体之间的相互作用B．重力和引力是两种不同性质的力C．万有引力的大小与两物体之间的距离成反比D．当两个物体间距为零时，万有引力将无穷大5.利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为()A． 1 hB． 4 hC． 8 hD． 16 h6.若已知月球质量为m月，半径为R，引力常量为G，如果在月球上()A．以初速度v0竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为B．以初速度v0竖直上抛一个物体，则物体落回到抛出点所用时间为C．发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最大运行速度为D．发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最小周期为2π7.由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道．当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行．已知同步卫星的环绕速度约为 3.1×103m/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103m/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30°，如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为()A．西偏北方向，1.9×103m/sB．东偏南方向，1.9×103m/sC．西偏北方向，2.7×103m/sD．东偏南方向，2.7×103m/s8.物理学史上哪位科学家、由于哪项贡献被人们称为“能称出地球质量的人”()A．阿基米德，发现了杠杆原理B．牛顿，发现了万有引力定律C．伽利略，测出了重力加速度的值D．卡文迪许，测出了万有引力常量9.设地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，月球绕地球公转周期为T，“玉兔号”月球车所拍摄的月面照片从月球以电磁波形式发送到北京航天飞行控制中心所用时间约为(真空中的光速为c，月地距离远大于地球半径)()A．B．C．D．10.宇航员站在某一星球上，将一个小球距离星球表面h高度处由静止释放使其做自由落体运动，经过t时间后小球到达星球表面，已知该星球的半径为R，引力常量为G，则下列选项正确的是()A．该星球的质量为B．该星球表面的重力加速度为C．该星球的第一宇宙速度为D．通过以上数据无法确定该星球的密度11.如图所示，“神舟10号” 绕地球沿椭圆形轨道运动，它在A、B、C三点运动速率()A．一样大B．经过A点时最大C．经过B点时最大D．经过C点时小于经过B点时12.如图所示，一个质量均匀分布的星球，绕其中心轴PQ自转，AB是与PQ互相垂直的直径．星球在A点的重力加速度是P点的90%，星球自转的周期为T，万有引力常量为G，则星球的密度为()A．B．C．D．二、填空题(共3小题)13.已知地球半径为R，质量为M，自转周期为T.一个质量为m的物体放在赤道处的海平面上，则物体受到的万有引力F＝______，重力G＝______.14.两个质量都是1 kg的物体(可看成质点)，相距1 m时，两物体间的万有引力F＝________ N，一个物体的重力F′＝________ N，万有引力F与重力F′的比值为________.(已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，重力加速度g＝10 m/s2).15.经典力学认为时间是________，质量是_________，空间是________．经典力学深入到高速领域将被______所代替，深入到微观领域将被________所代替．三、计算题(共3小题)16.经过观察，科学家在宇宙中发现许多双星系统，一般双星系统距离其它星体很远，可以当作孤立系统处理，若双星系统中每个星体的质量都是M，两者相距为L(远大于星体半径)，它们正绕着两者连线的中点做圆周运动．(1)试计算该双星系统的运动周期T计算．(2)若实际观察到的运动周期为T观测，且T观测∶T计算＝1∶(N＞0)，为了解释T观测与T计算的不同，目前有理论认为，宇宙中可能存在观测不到的暗物质，假定有一部分暗物质对双星运动产生影响，该部分物质的作用等效于暗物质集中在双星连线的中点，试证明暗物体的质量M′与星体的质量M之比＝.17.两颗靠得很近的天体称为双星，它们以两者连线上某点为圆心作匀速圆周运动，这样就不至于由于万有引力而吸引在一起(忽略其他外力的影响)，设两双星质量分别为m和10m，两星间距为L，在相互万有引力的作用下，绕它们连线上某点O转动，则：OM间距为多少？万有引力恒量为G.18.设地球半径为R，地球自转周期为T，地球同步卫星距赤道地面的高度为h，质量为m，此卫星处在同步轨道上运行时与处在赤道地面上静止时相比，试求：(1)线速度之比．(2)向心加速度之比．(3)所需向心力之比．答案解析1.【答案】C【解析】物体在椭圆形轨道上运动，轨道高度越高，在近地点时的速度越大，故A错误；由于未知卫星质量，故不能仅根据与地心距离的大小相等判断万有引力的大小相等，故B错误；使地球上的物体“飘”起来即物体处于完全失重状态，即此时物体所受地球的重力完全提供物体随地球自转时的向心力，则有G－mg＝ma，当物体飘起来的时候，万有引力完全提供向心力，G＝mg ＋ma，则此时物体的向心加速度为a′＝m(g＋a)，根据向心加速度和转速的关系有a＝R(n2π)2，a′＝R(n′2π)2，可得n′＝n＝n，故C正确；令卫星做匀速圆周运动时，万有引力完全提供圆周运动的向心力，故此时卫星中宇航员处于完全失重状态，但当卫星沿椭圆轨道运动时，卫星所受万有引力不是完全提供卫星的向心力，故卫星中宇航员始终处于完全失重状态是错误的．2.【答案】C【解析】经典力学适用于宏观物体的低速运动，对于微观粒子的高速运动问题，经典力学不再适用，但相对论适用，狭义相对论中物体的质量随物体速度增大而增大，C选项正确．3.【答案】B【解析】第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球运动的最大速度，即为在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，同时也是发射卫星的最小速度，而不是物体在宇宙中所能达到的最高速度，故A错误，B正确．物体要脱离地球引力的束缚，逃逸到地球的引力之外，最小的速度是第二宇宙速度，故C错误．物体要摆脱太阳引力的束缚必须能够达到第三宇宙速度，故D错误．4.【答案】A【解析】万有引力定律适用于任意两个物体之间，故A正确；重力是由于地球吸引而受到的力，在不考虑地球自转的情况下，重力等于万有引力，故B错误；万有引力的大小与两物体之间的距离的二次方成反比，故C错误；万有引力定律适用于两个质点之间，当两个物体间的距离为零时，两个物体已经不能简化为质点，万有引力定律已经不适用，故D错误．5.【答案】B【解析】地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由开普勒第三定律＝k可知卫星离地球的高度应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，则卫星周期最小时，由数学几何关系可作出他们间的位置关系如图所示．卫星的轨道半径为r＝＝2R由＝得＝.解得T2≈4 h.6.【答案】A【解析】月球表面的重力加速度为g＝，以初速度v0竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为h＝＝，选项A正确；以初速度v0竖直上抛一个物体，则物体落回到抛出点所用时间为t＝＝，选项B错误；发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最大运行速度满足＝m，解得：v＝，选项C错误；最小周期满足＝m R，解得T＝2π，选项D错误；故选A.7.【答案】B【解析】合速度为同步卫星的线速度，为v＝3.1×103m/s；一个分速度为在转移轨道上的速度，为v1＝1.55×103m/s；合速度与该分速度的夹角为30度，根据平行四边形定则，另一个分速度v2如图所示：该分速度的方向为东偏南方向，根据余弦定理，大小为：v2＝＝≈1.9×103m/s.故选B.8.【答案】D【解析】牛顿发现了万有引力定律，但是由于不知道引力常量，不能测量地球质量，卡文迪许通过扭秤实验测量出引力常量后可计算地球的质量，故他被人们称为“能称出地球质量的人”，D正确．9.【答案】B【解析】研究月球绕地球的运动，根据万有引力定律和向心力公式：G＝m，物体在地球表面上时，由重力等于地球的万有引力得：mg＝G，两式联立解得月地的距离：r＝；再由t＝有；照片从月球以电磁波形式发送到北京航天飞行控制中心所用时间约：t＝，故选项B正确．10.【答案】A【解析】设该星球的重力加速度为g，则根据自由落体运动规律：h＝gt2，得到：g＝，选项B 错误；根据在表面重力等于万有引力：＝mg，可以得到：M＝＝，选项A正确；根据＝mg＝m，则第一宇宙速度为：v＝＝，选项C错误；根据密度公式：ρ＝＝＝，选项D错误．11.【答案】B【解析】由图可知：A点离地球最近，B点最远，根据开普勒第二定律知：到中心(地球)的距离越近速度越大，A点速率最大，B点最小．12.【答案】D【解析】两极处的万有引力等于物体的重力，故：GP＝；由于赤道处的向心力等于万有引力与物体在赤道处的重力之差，故：－0.9＝m R；解得：M＝，则星球的密度ρ＝＝，故选D.13.【答案】－【解析】根据万有引力定律的计算公式，得F万＝.物体的重力等于万有引力减去向心力，即mg＝F万－F向＝－.14.【答案】6.67×10－1110 6.67×10－12【解析】15.【答案】绝对的不变的三维的相对论量子力学【解析】略16.【答案】(1)T计算＝πL(2)＝【解析】(1)双星均绕它们连线的中点做圆周运动，根据牛顿第二定律得G＝M·∶解得T计算＝πL.(2)因为T观测＜T计算，所以双星系统中受到的向心力大于本身的引力，故它一定还受到其它指向中心的力，按题意这一作用来源于暗物质，根据牛顿第二定律得G＋G＝M·∶由题意T观测∶T计算＝1∶∶将∶代入∶得，G＋G＝(N＋1)·M·∶联立∶∶，得G＝N·M·∶联立∶∶，得＝.17.【答案】L【解析】对图中左边的天体m运用牛顿第二定律，有G＝mr1ω2，对图中右边的天体M运用牛顿第二定律，有G＝10mr2ω2，可知mr1＝10mr2，r1＋r2＝L，解得OM的间距为r2＝L.18.【答案】(1)(2)(3)【解析】由于卫星在同步轨道上运行时与处在赤道地面上静止时，具有相同的运转角速度，故(1)二者的线速度之比＝＝.(2)二者的向心加速度之比＝＝.(3)二者所需向心力之比＝＝.。
人教版高中物理必修二第六章《万有引力与航天》测试试题(含答案)
人教版高中物理必修二第六章《万有引力与航天》测试试题（含答案）1 / 7《万有引力与航天》测试题一、单选题1．理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零．现假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的实心球体，O 为球心，以O 为原点建立坐标轴Ox ，如图所示．一个质量一定的小物体(假设它能够在地球n 内部移动)在x 轴上各位置受到的引力大小用F 表示，则F 随x 变化的关系图中正确的是A ．B ．C ．D ．2．两个质量不同的天体构成双星系统，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。
不考虑其它天体的作用力，下列说法不正确的是 ( ) A ．质量大的天体线速度较小 B ．两天体的角速度总是相同C ．若两天体的距离不变，则周期也不变D ．若在圆心处放一个质点，它受到的合力不为零3．关于科学家在物理学上做出的贡献，下列说法正确的是 A ．奥斯特发现了申磁感应现象 B ．爱因斯坦发现了行星运动规律 C ．牛顿提出了万有引力定律D ．开普勒提出了狭义相对论4．“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球，在距月球表面200km 的P 点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，如图所示．之后，卫星在P 点经过几次“刹车制动”，最终在距月球表面200km 的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动．用T 1、T 2、T 3分别表示卫星在椭圆轨道Ⅰ、Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运动的周期，用a 1、a 2、a 3分别表示卫星沿三个轨道运动到P 点的加速度，则下面说法正确的是（ ）A．a1＜a2＜a3B．T1＜T2＜T3C．T1＞T2＞T3D．a1＞a2＞a35．下列说法正确的是（）A．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因B．月球绕地球运动时受到地球的引力和向心力的作用C．哥白尼提出了日心说，牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量的数值D．物体在转弯时一定受到力的作用6．下列说法正确的是（）A．牛顿通过实验测出了万有引力常量B．同步卫星运行的角速度与地球自转角速度相同，相对地球静止，且处于平衡状态C．第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的速度D．发射人造地球卫星所需的速度大小只决定于轨道高度，而与卫星的质量无关7．太空舱围绕地球做匀速圆周运动时，太空舱内的物体（）A．处于完全失重状态，所受重力为零B．处于完全失重状态，所受重力不为零C．处于失重状态但不是完全失重，所受重力不为零D．处于平衡状态，所受合力为零8．下列说法中正确的是（）A．两个互成角度(不共线)的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动B．匀速圆周运动是加速度不变的曲线运动C．牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律并测定了万有引力常量GD．地球绕太阳公转运动轨道半径R的三次方与其周期T的平方之比为常数，即32RkT，那么人教版高中物理必修二第六章《万有引力与航天》测试试题（含答案）3 / 7k 的大小只与太阳的质量有关，与地球的质量无关9．一颗人造卫星在不同轨道上绕地球做匀速圆周运动，下列正确的是： A ．轨道半径越大，所受向心力越大B ．轨道半径越大，运行的角速度越大C ．轨道半径越大，运行的线速度越大D ．轨道半径越大，运行的周期越大10．已知某质量分布均匀的星球密度为ρ，有一个物体静止在该星球表面的“赤道”上，若由于星球自转使物体对星球表面的压力恰好为零，则该星球自转的周期为（万有引力常量为G ）（ ） AB ．3Gπρ C ．43G ρπD11．如图所示，两个卫星 A 、 B 绕着同一行星做匀速圆周运动，轨道半径分别为 R 1 和 R 2， R 1>R 2。