新教材高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行测评(含解析)新人教版必修第二册
第七章测评(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。
第1~6小题每个小题中只有一个选项是正确的,第7~12小题有多个选项符合题目要求,全部选对的4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.下列说法符合史实的是()A.牛顿发现了行星的运动规律B.开普勒发现了万有引力定律C.卡文迪什第一次在实验室里测出了引力常量D.牛顿发现了海王星和冥王星答案C2.火箭在高空某处所受的引力为它在地面某处所受引力的一半,则火箭离地面的高度与地球半径之比为()A.(+1)∶1B.(-1)∶1C.∶1D.1∶解析设地球半径为R,火箭的轨道半径为(h+R),则:地面上:F1=G,某高空处:F2=G解得:h=(-1)R答案B3.我国曾利用一枚运载火箭成功将20颗微小卫星送入离地面髙度约为520 km的轨道,若将微小卫星的运行轨道视为圆轨道,则与地球同步卫星相比,微小卫星的()A.周期大B.角速度大C.线速度小D.向心加速度小解析由万有引力提供向心力知,G=m r,解得T=2π,因同步卫星的半径大于微小卫星的半径,所以同步卫星的周期大于微小卫星的周期,故A错误;由G=mrω2解得ω=,因同步卫星的半径大于微小卫星的半径,所以同步卫星的角速度小于微小卫星的角速度,故B正确;由G=m,解得v=,因同步卫星的半径大于微小卫星的半径,所以同步卫星的线速度小于微小卫星的线速度,故C错误;由G=ma,解得a=G,因同步卫星的半径大于微小卫星的半径,所以同步卫星的向心加速度小于微小卫星的加速度,故D错误。
所以B正确,ACD错误。
答案B4.研究表明,地球自转在逐渐变慢,3亿年前地球自转的周期约为22小时。
假设这种趋势会持续下去,地球的其他条件都不变,未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比()A.距地面的高度变大B.向心加速度变大C.线速度变大D.角速度变大解析根据卫星运行的特点“高轨、低速、长周期”可知周期延长时,轨道高度变大,线速度、角速度、向心加速度变小,A正确,B、C、D错误。
答案A5.我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。
与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的() A.周期变大 B.速率变大C.动能变大D.向心加速度变大解析根据题意,组合体的轨道半径与天宫二号相同,由=ma,得T=2π,v=,a=,组合体的周期、速率、向心加速度大小均与天宫二号相同,A、B、D错;组合体的质量大于天宫二号,而速率相同,故动能变大,C正确。
答案C6.2018年2月,我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5.1 9 ms,假设星体为质量均匀分布的球体,已知万有引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2。
以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为()A.5×109 kg/m3B.5×1012 kg/m3C.5×1015 kg/m3D.5×1018 kg/m3解析设星体“赤道”表面上有一质量为m的物体,当其刚好不脱离星体时,星体的体积最大,密度最小,其所受万有引力提供物体随星体做匀速圆周运动的向心力,有G=m r,星体密度ρ=,解得ρ=≈5×1015kg/m3,选项C正确。
答案C7.科学家预测在银河系里可能有一个“与地球相近似”的行星。
这个行星存在孕育生命的可能性,若质量可视为均匀分布的球形“与地球相近似”的行星的密度为ρ,半径为R,自转周期为T0,引力常量为G,则()A.该“与地球相近似”的行星的同步卫星的运行速率为B.该“与地球相近似”的行星的同步卫星的轨道半径为C.该“与地球相近似”的行星表面重力加速度在两极的大小为GρRπD.该“与地球相近似”的行星的卫星在星球表面附近做圆周运动的速率为2πR解析根据v=ωr行,该行星的同步卫星的轨道半径不等于行星半径R,故A错误。
根据万有引力提供向心力有:=m r行,解得r行=,由于M=ρV=πR3ρ,解得:r行=,故B错误。
对于放置于行星两极的质量为m的物体,由万有引力等于重力得出:=mg,得g=,其中m行=ρπR3,联立得g=GρRπ,故C正确;卫星绕行星表面做匀速圆周运动,万有引力等于向心力,有=m,解得v=,由于M=ρV=πR3ρ,所以有v==2πR,故D正确。
故选CD。
答案CD8.2016年8月欧洲南方天文台宣布:在离地球最近的恒星“比邻星”周围发现了一颗位于宜居带内的行星,并将其命名为“比邻星b”,这是一颗可能孕育生命的系外行星。
据相关资料表明:“比邻星b”的质量约为地球的1.3倍,直径约为地球的2.2倍,绕“比邻星”公转周期约为11.2天,与“比邻星”的距离约为日地距离的5%,若不考虑星球的自转效应,则()A.“比邻星”的质量大于太阳质量B.“比邻星”的质量小于太阳质量C.“比邻星b”表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度D.“比邻星b”表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度解析根据G=m r可得m星=,则≈0.133,故“比邻星”的质量小于太阳质量,选项A错误,B正确;根据g=,则=1.3×≈0.27,即“比邻星b”表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度,选项C错误,D正确;故选BD。
答案BD9.已知月球的半径为R,月球表面的重力加速度为g,引力常量为G,嫦娥四号离月球中心的距离为r,绕月周期为T。
根据以上信息可求出()A.嫦娥四号绕月运行的速度为B.嫦娥四号绕月运行的速度为C.月球的平均密度为D.月球的平均密度为解析月球表面任意一物体重力等于万有引力:G=mg,则有Gm月=R2g,嫦娥四号绕月运行时,万有引力提供向心力:G=m,解得:v=,联立解得v=,故A错误,B正确;嫦娥四号绕月运行时,根据万有引力提供向心力有:G=m r,解得:m月=,月球的平均密度为ρ=,故C 错误,D正确;所以B、D正确,A、C错误。
答案BD10.2018年2月6日,马斯克的SpaceX“猎鹰”重型火箭将一辆跑车发射到太空,其轨道示意图如图中椭圆Ⅱ所示,其中A、C分别是近日点和远日点,图中Ⅰ、Ⅲ轨道分别为地球和火星绕太阳运动的圆轨道,B点为轨道Ⅱ、Ⅲ的交点,若运动中只考虑太阳的万有引力,则以下说法正确的是()A.跑车经过A点时的速率大于火星绕日的速率B.跑车经过B点时的加速度等于火星经过B点时的加速度C.跑车在C的速率大于火星绕日的速率D.跑车在C的速率小于火星绕日的速率解析由题意知,Ⅰ、Ⅲ轨道分别是地球、火星围绕太阳做匀速圆周运动的轨道,则有:G=m,解得:v=,因地球轨道半径小于火星的轨道半径,故地球的线速度大于火星的线速度;而跑车从Ⅰ轨道的A点至Ⅱ轨道的A点时要加速,即跑车经过A点时的速率大于跑车在轨道Ⅰ的线速度,故跑车经过A点时的速率大于火星绕日的速率,故A正确;根据牛顿第二定律得:G=ma,解得:a=,在同一点离太阳的距离一样,故加速度相同,故B正确;根据开普勒第二定律可知,在C点和A点,跑车在相同时间内扫过相同的面积,故跑车在C点的速率小于其在A点的速率,故无法比较跑车在C点的速率与火星绕日的速率的大小关系,故C、D错误。
答案AB11.万有引力定律能够很好地将天体运行规律与地球上物体运动规律具有的内在一致性统一起来。
用弹簧测力计称量一个相对于地球静止的小物体的重量,随称量位置的变化可能会有不同的结果。
已知地球质量为m地,小物体质量为m,万有引力常量为G。
将地球视为半径为R质量均匀分布的球体。
下列选项中说法正确的是()A.在赤道地面称量时,弹簧测力计读数为F1=GB.在北极地面称量时,弹簧测力计读数为F0=GC.在北极上空高出地面h处称量时,弹簧测力计读数为F2=GD.在赤道上空高出地面h处称量时,弹簧测力计读数为F3=G解析在赤道地面称量时,万有引力等于重力加上随地球一起自转所需要的向心力,则有F1<G,故A 错误;北极地面物体不随地球自转,万有引力等于重力,则有F0=G,故B正确;在北极上空高出地面h处称量时,万有引力等于重力,则有F2=G,故C正确;在赤道上空高出地面h处称量时,万有引力和弹力的合力提供向心力,可知弹簧测力计读数F3<G,故D错误。
答案BC12.假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B,半径分别为R A和R B。
两颗行星周围卫星的轨道半径的三次方与运行周期的二次方的关系如图所示;T0为星环绕行星表面运行的周期。
则()A.行星A的质量大于行星B的质量B.行星A的密度小于行星B的密度C.行星A的第一宇宙速度等于行星B的第一宇宙速度D.当两行星的卫星轨道半径相同时,行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速度解析根据万有引力提供向心力得出=m r,解得m星=,根据图象可知,行星A的比行星B的大,所以行星A的质量大于行星B的质量,故A正确;根据图象可知,在两颗行星表面做匀速圆周运动的周期相同,密度ρ=,所以行星A的密度等于行星B的密度,故B错误;第一宇宙速度v=,行星A的半径大于行星B的半径,卫星环绕行星表面运行的周期相同,则行星A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度,故C错误;根据G=ma,得a=,当两行星的卫星轨道半径相同时,行星A的质量大于行星B的质量,则行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速度,故D错误。
答案AD二、填空题(本题共2小题,共8分)13.(4分)人造地球卫星做半径为r,线速度大小为v的匀速圆周运动。
当其角速度变为原来的后,运动半径为,线速度大小为。
解析由=mω2r得r=,ω'=ω,则r'=2r;由v=ωr得v'=×2v=v。
答案2r14.(4分)若两颗人造地球卫星的周期之比为T1∶T2=2∶1,则它们的轨道半径之比R1∶R2=,向心加速度之比a1∶a2=。
解析由开普勒第三定律得∶1,向心加速度a=,所以=1∶。
答案∶11∶三、计算题(本题共4小题,共44分。
要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)15.(10分)假设某卫星绕月球做圆周运动,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,引力常量G,试求:(1)月球的平均密度ρ。
(2)月球绕地球运动的周期T。
解析(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=m'R m,解得m=又根据ρ=,解得ρ=。
(2)设地球的质量为M,对于在地球表面的物体m表有=m表g,即GM=g月球绕地球做圆周运动的向心力来自地球引力即=mr,解得T=。
2021年高中物理第七章万有引力与宇宙航行水平测试(含解析)新人教版必修2
第七章水平测试本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷(非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题,共48分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。
在每个小题给出的四个选项中，第1～8小题,只有一个选项符合题意；第9～12小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分)1．物理学发展历史中，在前人研究基础上经过多年的尝试性计算，首先发表行星运动的三个定律的科学家是( ）A．哥白尼B．第谷C．伽利略D．开普勒答案D解析哥白尼提出了日心说，伽利略发明了望远镜，发现了围绕木星转动的卫星，进一步表明地球不是所有天体运动的中心，第谷对行星运动进行了大量的观察和记录，开普勒在第谷的观察记录的基础上提出了行星运动的三个定律，D正确,A、B、C错误。
2．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知( )A．太阳位于木星运行轨道的中心B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C．火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D．相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积答案C解析根据开普勒第一定律可知，太阳位于木星运行的椭圆轨道的一个焦点上，A错误；根据开普勒第二定律可知，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积,可推知行星的运行速度大小是变化的，B、D错误;根据开普勒第三定律可知，火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，C正确。
3。
澳大利亚科学家近日宣布，在离地球约14光年的红矮星wolf 1061周围发现了三颗行星b、c、d,它们的公转周期分别是5天、18天、67天，公转轨道可视为圆,如图所示。
已知万有引力常量为G。
下列说法不正确的是( )A．可求出b、c的公转半径之比B．可求出c、d的向心加速度之比C．若已知c的公转半径,可求出红矮星的质量D．若已知c的公转半径,可求出红矮星的密度答案D解析行星b、c的公转周期分别为5天、18天，根据开普勒第三定律公式错误!＝k，可以求解出轨道半径之比,A正确；由上述同理可求出c、d的公转半径之比，根据万有引力等于向心力列式，对行星c、d，有G错误!＝ma n，故可以求解出c、d的向心加速度之比，B正确；已知c的公转半径和周期,根据牛顿第二定律，有G错误!＝m错误!r，可以求解出红矮星的质量,但不知道红矮星的体积，无法求解红矮星的密度，C正确，D错误。
高一物理(必修二)《第七章-万有引力与宇宙航行》单元测试卷及答案-人教版
高一物理(必修二)《第七章万有引力与宇宙航行》单元测试卷及答案-人教版一、单选题1. 第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折，牛顿在他们研究的基础上，得出了科学史上最伟大的定律之一——万有引力定律．下列有关万有引力定律的说法中正确的是( )A. 开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆B. 太阳与行星之间引力的规律并不适用于行星与它的卫星C. 库仑利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值D. 牛顿在发现万有引力定律的过程中没有利用牛顿第三定律的知识2. 木星和地球都绕太阳公转，木星的公转周期约12年，地球与太阳的距离为1天文单位，则木星与太阳的距离约为( )A. 2天文单位B. 4天文单位C. 5.2天文单位D. 12天文单位3. 为探究地球表面万有引力与重力的关系，一科学爱好者用同一弹簧测力计分别在地面的不同纬度位置测量一质量为m的物体所受的重力。
假设在两极时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F1，在赤道上时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F2。
地球自转角速度为ω，设地球为标准的球体，半径为R，质量为M，引力常量为G.则以下表达式正确的是( )A. F1=F2B. F2=GMmR2=ω2RC. F1=F2+mω2RD. GMR24. 假设地球是一个质量均匀分布的球体，已知质量分布均匀的球壳对球壳内物体的引力为零。
沿地球的南北极打一个内壁光滑的洞，在洞的上端无初速释放一个小球(小球的直径略小于洞的直径)，在小球向下端运动的过程中，你可能不会推导小球速度随时间变化的表示式，但是你可以用所学过的物理知识定性画出小球的速度与时间图象，取向下为正方向，则下列图象中正确的是( )A. B.C. D.5. 2021年6月17日我国3名宇航员成功入驻我国自己的空间站，宇航员将在空间站内做各种“微重力”(物体的视重微小但不为零)环境下的科学实验。
微重力是由多种原因引起的，其中一个原因是“重力梯度”(物体在空间站内处于不同的高度时，由于物体随空间站一起运行的轨道半径微小变化引起的地球引力及向心力的变化)引起的。
高中物理(新人教版)必修第二册课后习题：万有引力定律(课后习题)【含答案及解析】
第七章万有引力与宇宙航行万有引力定律课后篇巩固提升合格考达标练1.月球在如图所示的轨道上绕地球运行,近地点、远地点受地球的万有引力分别为F1、F2,则F1、F2的大小关系是()A.F1<F2B.F1>F2C.F1=F2D.无法确定,当两物体的质量确定时,引力与物体之间的距离的二次方成反比,有F1>F2,选项B正确。
2.关于万有引力定律,下列说法正确的是()A.牛顿是在开普勒揭示的行星运动规律的基础上,发现了万有引力定律,因此万有引力定律仅适用于天体之间B.卡文迪什首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值C.两物体各自受到对方引力的大小不一定相等,质量大的物体受到的引力也大D.万有引力定律对质量大的物体适用,对质量小的物体不适用,A、D错误;根据物理学史可知卡文迪什首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值,B正确;两物体各自受到对方的引力遵循牛顿第三定律,大小相等,C错误。
3.根据万有引力定律,两个质量分别是m1和m2的物体,它们之间的距离为r时,它们之间的吸引力大,式中G是引力常量,若用国际单位制的基本单位表示G的单位应为()小为F=Gm1m2r2A.kg·m/s2B.N·kg2/m2C.m3/(s2·kg)D.m2/(s2·kg2)m、距离r、力F的基本单位分别是kg、m、kg·m/s2,根据万有引力定律,得到用国际单位制的基本单位表示G的单位为m3/(s2·kg),选项C正确。
F=Gm1m2r24.图甲是用来“显示桌(或支持)面的微小形变”的演示实验;图乙是用来“测量万有引力常量”的实验。
由图可知,两个实验共同的物理思想方法是( )A.极限的思想方法B.放大的思想方法C.控制变量的思想方法D.猜想的思想方法5.地球对月球具有相当大的引力,可它们没有靠在一起,这是因为( )A.不仅地球对月球有引力,月球对地球也有引力,这两个力大小相等,方向相反,互相抵消了B.不仅地球对月球有引力,太阳系中的其他星球对月球也有引力,这些力的合力为零C.地球对月球的引力还不算大D.地球对月球的引力不断改变月球的运动方向,使得月球围绕地球做圆周运动,作用在两个物体上,不能互相抵消,选项A 错误;地球对月球的引力提供了月球绕地球做圆周运动的向心力,从而不断改变月球的运动方向,选项B 、C 错误,D 正确。
高中物理(新人教版)必修第二册课后习题：相对论时空观与牛顿力学的局限性(课后习题)【含答案及解析】
第七章万有引力与宇宙航行相对论时空观与牛顿力学的局限性课后篇巩固提升合格考达标练1.如图所示,强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5c。
强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到该光速的传播速度为()A.0.4cB.0.5cC.0.9cD.1.0c,在任何参照系中测量的光速都是c,D正确。
2.(多选)下列运动中经典力学规律适用的是()A.子弹的飞行B.飞船绕地球的运行C.列车的运行D.粒子接近光速的运动,子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运动,经典力学能适用,选项A、B、C正确;对于微观、高速的情形经典力学不再适用,选项D错误。
3.关于经典力学,下列说法正确的是()A.仅适用于微观粒子的运动B.适用于宏观物体的低速运动C.经典力学中,物体的质量与其运动速度有关D.经典力学中,物体的长度与其运动速度有关,对微观、高速运动不再适用,选项A错误,B正确。
在狭义相对论中,物体的质量、长度与其运动速度有关,经典力学中,物体的质量、长度与其运动速度无关,选项C、D错误。
4.假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行,其内站立着一个中等身材的人,站在路旁的人观察车里的人,观察的结果是()A.这个人是一个矮胖子B.这个人是一个瘦高个子C.这个人矮但不胖D.这个人瘦但不高)2可知,在运动方向上,人的宽度要减小,在垂直于运动方向上,人的高度不变。
l=l0√1-(vc5.惯性系S中有一边长为l的正方形,从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是()l=l0√1-(vc)2可知沿速度方向即x轴方向的长度变短了,而垂直于速度方向,即y轴上的边长不变,故C对。
6.如果飞船以0.75c的速度从你身边飞过,飞船上的人看飞船上的一个灯亮了10 min,你观测到这个灯亮的时间约为多少?15 minτ,则τ=0√1-(vc)2=√1-(0.75cc)min=15 min。
高中物理(新人教版)必修第二册课后习题：第七章测评(课后习题)【含答案及解析】
第七章测评(时间:75分钟 满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(2021河北衡水月考)下列说法正确的是( )A.由开普勒第一定律可知,所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B.由F=Gm 1m2r 2可知,当r 趋于零时万有引力趋于无限大C.引力常量G=6.67×10-11N·m 2/kg 2,是由英国物理学家卡文迪什利用扭秤实验测出的D.由开普勒第三定律可知,所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等,即a 3T 2=k ,其中k 与行星有关,所有行星各自绕太阳运行的轨道为椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上,所以各行星不在同一椭圆轨道上,故A 错误;万有引力定律的研究对象是质点,当物体间距离趋于零时物体不能被视为质点,万有引力定律不再适用,故B 错误;引力常量G=6.67×10-11N·m 2/kg 2,是由卡文迪什利用扭秤实验测出的,故C 正确;由开普勒第三定律可知,所有绕同一中心天体运行的行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等,即a 3T 2=k ,其中k 与中心天体有关,与行星无关,故D 错误。
2.(2021山东日照模拟)2020年7月23日,中国首次火星探测任务天问一号探测器发射成功,已知火星的质量约为地球质量的19,火星的半径约为地球半径的12。
下列关于火星探测器的说法正确的是(选项中的宇宙速度均指地球的)( ) A.发射速度只要大于第一宇宙速度即可 B.发射速度只有达到第三宇宙速度才可以C.发射速度应大于第二宇宙速度,小于第三宇宙速度D.火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的13,可知选项A 、B 错误,选项C 正确;已知m 火=m地9,R 火=R地2,则v 火∶v 地=√Gm火R 火∶√Gm地R 地=√2∶3,选项D 错误。
新人教版高中物理必修二第七章《万有引力与宇宙航行》检测卷(答案解析)
一、选择题1．我国的“神舟”系列航天飞船的成功发射和顺利返回，显示了我国航天事业取得的巨大成就。
已知地球的质量为M，引力常量为G，飞船的质量为m，设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，则（）ABC．飞船在此圆轨道上运行的周期为2D2．若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”都遵循同样的规律（即“物体受到地球引力的大小与物体到地球中心距离的平方成反比”），在已知地球表面重力加速度、月地距离和地球半径的情况下，还需要知道（）A．地球的质量B．月球的质量C．月球公转的周期D．月球的半径3．2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心发射成功，这颗卫星为地球静止轨道卫星，距地面高度为H。
已知地球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。
下列相关说法正确的是（）A．该卫星的观测范围能覆盖整个地球赤道线B．该卫星绕地球做圆周运动的线速度大于第一宇宙速度C．可以算出地球的质量为232 4πH GTD．可以算出地球的平均密度为3233π)R HGT R+（4．如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，已知该卫星从北纬60︒的正上方按图示方向第一次运行到南纬60︒的正上方时所用时间为1h，则下列说法正确的是（）A．该卫星的运行速度—定大于7.9km/sB．该卫星与同步卫星的运行半径之比为1:4C．该卫星与同步卫星的运行速度之比为1:2D．该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能5．天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位，其数值取地球和太阳之间的平均距离。
已知哈雷彗星近日距离大约为0.6个天文单位，其周期为76年，只考虑太阳对其引）力，而忽略其它星体对其影响，则其远日距离约为（376 4.2A．4.2个天文单位B．18个天文单位C．35个天文单位D．42个天文单位6．电影《流浪地球》深受观众喜爱，地球最后找到了新的家园，是一颗质量比太阳大一倍的恒星。
假设地球绕该恒星做匀速圆周运动，地球中心到这颗恒星中心的距离是地球中心到太阳中心的距离的2倍，则现在地球绕新的恒星与原来绕太阳运动相比，说法正确的是（）A．线速度大小是原来的2倍B．角速度大小是原来的2倍C．周期是原来的2倍D．向心加速度大小是原来的2倍7．地球赤道上有一物体随地球的自转，所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略），所受的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球的同步卫星所受的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3；地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则（）A．F1=F2>F3B．a1=a2=g>a3C．v1=v2=v>v3D．ω1=ω3＜ω28．2020年诺贝尔物理学奖授予黑洞研究。
人教版(2019)高一物理必修第二册第七章万有引力和宇宙航行单元测试(含答案)
专题三 :万有引力与宇宙航行丰台二中1.海王星是绕太阳运动的一颗行星，它有一颗卫星叫海卫1。
若将海王星绕太阳的运动和海卫 1 绕海王星的运动均看作匀速圆周运动，则要计算海王星的质量，需要知道的量是（引力常量 G 为已知量）A.海卫 1 绕海王星运动的周期和半径B.海王星绕太阳运动的周期和半径C.海卫 1 绕海王星运动的周期和海卫 1 的质量D.海王星绕太阳运动的周期和太阳的质量答案 :A2．“嫦娥一号”成功发射后，探月成为同学们的热点话题．一位同学为了测算卫星在月球表面邻近做匀速圆周运动的环绕速度，提出了以下实验方案：在月球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，测出物体上涨的最大高度h，已知月球的半径为R，即可测算出绕月卫星的环绕速度．按这位同学的方案，绕月卫星的环绕速度为R h2R2hA ．v02h B．v02R C．v0h D．v0R答案 :A3．以下图， a、 b、c 是在地球大气层外同一平面内的圆形轨道上绕逆时针方向运动的 3 颗卫星，以下说法正确的选项是（）A． b、c 的线速度大小相等，且大于 a 的线速度B． b、c 的向心加快度大小相等，且大于 a 的向心加快度C．c 加快可追上同一轨道上的b，b 减速可等待同一轨道上的c D． a 卫星因为某原由，轨道半径迟缓减小，其线速度将增大a b 地球c答案 :D4. 我国发射的神州五号载人宇宙飞船的周期约为90min ，假如把它绕地球的运动看做是匀速圆周运动，飞船的运动和人造地球同步卫星的运动对比，以下判断中正确的选项是（）A．飞船的轨道半径大于同步卫星的轨道半径B．飞船的运转速度小于同步卫星的运转速度C．飞船运动的向心加快度大于同步卫星运动的向心加快度D．飞船运动的角速度小于同步卫星运动的角速度答案 : C5．星球上的物体离开星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度。
星球的第二宇宙速度v 与第一宇宙速度v的关系是v ＝ 2 v。
已知某星球的半径为 r，它表面的重力加快2121度为地球表面重力加快度g 的 1/6。
2020-2021学年新教材高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行 测评(A)(含解析)新人教版必修2
第七章测评(A)(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。
第1~5小题只有一个选项正确,第6~8小题有多个选项正确)1.许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程,下列说法正确的是()A.牛顿首次在实验室里测出了引力常量并发现了万有引力定律B.牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律C.开普勒通过研究、观测和记录发现行星绕太阳做匀速圆周运动D.开普勒发现了行星运动定律并认为“在高山上水平抛出一物体,只要速度足够大就不会再落在地球上”解析:牛顿发现了万有引力定律,卡文迪什在实验室里测出了引力常量,A项错误;在发现万有引力定律的过程中,牛顿应用了牛顿第二定律、第三定律以及开普勒行星运动定律,B项正确;开普勒通过研究、观测和记录发现了行星运动定律,根据开普勒第一定律可知,所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆,C项错误;“在高山上水平抛出一物体,只要速度足够大就不会再落在地球上”是牛顿的观点,D项错误。
答案:B2.2013年6月20日上午10时,我国首次太空授课在天宫一号空间实验室中由航天员王亚平执教,在太空中王亚平演示了一些奇特的物理现象。
授课目的主要是使青少年了解微重力环境下物体运动的特点。
如图所示,王亚平在太空舱中演示悬浮的水滴。
关于悬浮的水滴,下列说法正确的是()A.环绕地球运行的线速度一定大于7.9 km/sB.水滴处于平衡状态C.水滴处于超重状态D.水滴处于失重状态解析:7.9km/s是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度,所以神舟十号飞船和水滴的线速度要小于7.9km/s,故A错误;水滴随飞船绕地球做匀速圆周运动,水滴的万有引力完全用来提供向心力,所以水滴与飞船一起处于完全失重状态,故B、C错误,D正确。
答案:D3.不可回收的航天器在使用后,将成为太空垃圾。
飘浮在地球附近的太空垃圾示意图如图所示,对此有如下说法,其中正确的是()A.离地越低的太空垃圾运行周期越大B.离地越高的太空垃圾运行角速度越小C.由公式v=√gr得,离地越高的太空垃圾运行速率越大D.太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞行的航天器相撞解析:由Gm地mr2=mv2r=mω2r=m4π2rT2=ma可知,绕地球运行的卫星或者太空垃圾随着离地面高度的增大,它们的线速度、角速度、向心加速度均变小,而周期变大,故B正确,A、C错误;在同一轨道的太空垃圾和航天器运行速度相等,又因为它们同向飞行,故不会相撞,D错误。
2020版新教材高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行练习+测评新人教版必修第二册【共6套30页】
本套资源目录2020版新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行1行星的运动练习含解析新人教版必修第二册2020版新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行2万有引力定律练习含解析新人教版必修第二册2020版新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行3万有引力理论的成就练习含解析新人教版必修第二册2020版新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行4宇宙航行练习含解析新人教版必修第二册2020版新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行习题课天体运动练习含解析新人教版必修第二册2020版新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行测评含解析新人教版必修第二册1行星的运动1.首先对天体做圆周运动产生了怀疑的科学家是()A.布鲁诺B.伽利略C.开普勒D.第谷2已知金星绕太阳公转的周期小于地球绕太阳公转的周期,它们绕太阳的公转均可看成匀速圆周运动,则可判定()A.金星的质量大于地球的质量B.金星的半径大于地球的半径C.金星到太阳的距离大于地球到太阳的距离D.金星到太阳的距离小于地球到太阳的距离解析根据开普勒第三定律a3a2=k,因为金星绕太阳公转的周期小于地球绕太阳公转的周期,所以金星到太阳的距离小于地球到太阳的距离,选项D正确。
3太阳系有八大行星,八大行星离太阳的远近不同,绕太阳运转的周期也不相同。
下列反映周期与轨道半径关系的图象正确的是()解析由开普勒第三定律知a3a2=k,所以R3=kT2,选项D正确。
4某行星沿椭圆轨道运行,远日点离太阳的距离为a,近日点离太阳的距离为b,过远日点时行星的速率为v a,则过近日点时的速率为()A.v b=aa v a B.v b=√aav aC.v b=aa v a D.v b=√aav a,A、B分别为远日点和近日点,由开普勒第二定律,太阳和行星的连线在相等的时间里扫过的面积相等,取足够短的时间Δt,则有v a·Δt·a=v b·Δt·b,所以v b=aav a。
(新教材)人教版 物理 必修第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 单元测试题
绝密★启用前（新教材）人教版物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行单元测试题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.发现行星运动定律的科学家是()A．第谷B．卡文迪许C．牛顿D．开普勒2.极地卫星(轨道平面经过地球的南北两极)圆轨道的半径为r，周期为2 h．赤道卫星(轨道平面为赤道平面)圆轨道半径为4r.则两卫星从距离最近到下一次最近的时间为()A．hB． 14 hC． 16 hD． 30 h3.澳大利亚科学家近日宣布，在离地球约14光年的红矮星wolf 1061周围发现了三颗行星b、c、d，它们的公转周期分别是5天、18天、67天，公转轨道可视为圆，如图所示.已知万有引力常量为G.下列说法不正确的是()A．可求出b、c的公转半径之比B．可求出c、d的向心加速度之比C．若已知c的公转半径，可求出红矮星的质量D．若已知c的公转半径，可求出红矮星的密度4.我国成功发射“一箭20星”，在火箭上升的过程中分批释放卫星，使卫星分别进入离地200－600 km高的轨道．轨道均视为圆轨道，下列说法正确的是()A．离地近的卫星比离地远的卫星运动速率小B．离地近的卫星比离地远的卫星向心加速度小C．上述卫星的角速度均大于地球自转的角速度D．同一轨道上的卫星受到的万有引力大小一定相同5.物理学发展历史中，在前人研究基础上经过多年的尝试性计算，首先发表行星运动的三个定律的科学家是()A．哥白尼B．第谷C．伽利略D．开普勒6.我国的人造卫星围绕地球的运动，有近地点和远地点，由开普勒定律可知卫星在远地点运动速率比近地点的运动速率小，如果近地点距地心距离为R1，远地点距地心距离为R2，则该卫星在远地点运动速率和近地点运动的速率之比为()A．B．C．D．7.已知地球半径为R，将一物体从地面发射至离地面高h处时，物体所受万有引力减少到原来的一半，则h为()A．RB． 2RC．RD．R8.引力波现在终于被人们用实验证实，爱因斯坦的预言成为科学真理.早在70年代就有科学家发现，高速转动的双星可能由于辐射引力波而使星体质量缓慢变小，观测到周期在缓慢减小，则该双星间的距离将()A．变大B．变小C．不变D．可能变大也可能变小9.现代观测表明，由于引力作用，恒星有“聚集”的特点，众多的恒星组成了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，事实上，冥王星也是和另一星体构成双星，如图所示，这两颗行星m1、m2各以一定速率绕它们连线上某一中心O匀速转动，这样才不至于因万有引力作用而吸引在一起，现测出双星间的距离始终为L，且它们做匀速圆周运动的半径r1与r2之比为3∶2，则()A．它们的角速度大小之比为2∶3B．它们的线速度大小之比为3∶2C．它们的质量之比为3∶2D．它们的周期之比为2∶310.重力是由万有引力产生的，以下说法中正确的是()A．同一物体在地球上任何地方其重力都一样B．物体从地球表面移到空中，其重力变大C．同一物体在赤道上的重力比在两极处小些D．绕地球做圆周运动的飞船中的物体处于失重状态，不受地球的引力二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有()A．人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上B．同一卫星离地球越远，速率越小C．不同卫星，轨道越大周期越大D．同一卫星绕不同的行星运行，的值都相同12.(多选)对于公式m＝，下列说法中正确的是()A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量B．当物体的运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速的速度运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D．通常由于物体的运动速度很小，故质量的变化引不起我们的感觉．在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化13.(多选)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做匀速圆周运动，这样就不至于由于引力作用而吸引在一起，则下述物理量中，与它们的质量成反比的是()A．线速度B．角速度C．向心加速度D．转动半径14.（多选）宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不会因为万有引力的作用而吸引到一起.如图所示，某双星系统中A、B两颗天体绕O 点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比rA∶rB＝1∶2，则两颗天体的()A．质量之比m A∶m B＝2∶1B．角速度之比ωA∶ωB＝1∶2C．线速度大小之比v A∶v B＝1∶2D．向心力大小之比F A∶F B＝2∶1分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.由于银河系外某双黑洞系统的合并，美国国家科学基金会(NSF)宣布人类首次直接探测到了引力波，印证了爱因斯坦的预言.其实中国重大引力波探测工程“天琴计划”也已经正式启动，“天琴计划”的其中一个阶段就是需要发射三颗地球高轨卫星进行引力波探测，假设我国发射的其中一颗高轨卫星以速度v沿圆形轨道环绕地球做匀速圆周运动，其周期为T，地球半径为R，引力常量为G，根据以上所给条件，试求：(1)地球的质量M.(2)地球的平均密度.(球体体积V＝πR3)16.已知行星的下列数据：引力常量为G.(1)行星表面的重力加速度g；(2)行星半径R；(3)卫星A与行星两球心间的距离r；(4)行星的第一宇宙速度v1；(5)行星附近的卫星绕行星运动的周期T1；(6)卫星A绕行星运动的周期T2；(7)卫星A绕行星运动的速度v2；(8)卫星A绕行星运动的角速度ω.试选取适当的数据估算行星的质量．(要求至少写出三种方法)17.如图是在同一平面不同轨道上同向运行的两颗人造地球卫星.设它们运行的周期分别是T1、T2(T1<T2)，且某时刻两卫星相距最近.问：(1)两卫星再次相距最近的时间是多少？(2)两卫星相距最远的时间是多少？18.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＝.答案1.【答案】D【解析】发现行星运动定律的科学家是开普勒，故选D.2.【答案】C【解析】卫星绕地球做圆周运动由万有引力提供向心力，据此有G＝mR可得，由此可知，赤道卫星轨道半径是极地卫星轨道半径的4倍，其运行周期是极地卫星周期的8倍，即赤道卫星的周期T2＝8T1＝16 h．因为卫星做圆周运动，相距最近位置根据圆周的对称性可知，有两个位置，其两位置间的时间差为每个卫星周期的，因为极地卫星周期为2 h，其半周期为1 h，赤道卫星周期为16 h，其半周期为8 h，所以在赤道卫星运转＝8 h的过程中，极地卫星运转刚好是4个周期，故由第一次相距最近到第二次相距最近的时间为赤道卫星运转1个周期的时间即t＝16 h．故选C.3.【答案】D【解析】行星b、c的周期分别为5天、18天，均做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律公式＝k，可以求解出轨道半径之比，选项A正确；根据万有引力等于向心力列式，对行星c、d，有G＝ma n，故可以求解出c、d的向心加速度之比，选项B正确；已知c的公转半径和周期，根据牛顿第二定律，有G＝mr，可以求解出红矮星的质量，但不知道红矮星的体积，无法求解红矮星的密度，选项C正确，D错误.4.【答案】C【解析】同步卫星的轨道高度约为 36 000 千米．卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：G ＝m，解得：v＝，故离地近的卫星比离地远的卫星运动速率大；A错误；卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：G＝ma，解得：a＝，故离地近的卫星比离地远的卫星向心加速度大，B错误；卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：G＝mω2r，解得：ω＝.同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，同步卫星的轨道高度约为36 000 千米，卫星分别进入离地200－600 km高的轨道，是近地轨道，故角速度大于地球自转的角速度，C正确；由于卫星的质量不一定相等，故同一轨道上的卫星受到的万有引力大小不一定相等，D错误；故选C.5.【答案】D【解析】哥白尼提出了日心说，第谷对行星进行了大量的观察和记录，开普勒在第谷的观察记录的基础上提出了行星运动的三个定律，选项D正确，A、B、C错误.6.【答案】B【解析】由开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等即rmv＝c(常数)，所以v＝，v近∶v远＝R2∶R1.7.【答案】D【解析】根据万有引力定律，F＝G，F′＝G＝F，可得h＝(－1)R.8.【答案】B9.【答案】B【解析】双星的角速度和周期都相同，故A、D均错；由＝m1ω2r1，＝m2ω2r2，解得m1∶m2＝r2∶r1＝2∶3，C错误．由v＝ωr知，v1∶v2＝r1∶r2＝3∶2，B正确．10.【答案】C【解析】不同的地方，由于重力加速度不同，导致重力不同，在地球表面随着纬度越高，重力加速度越大，则重力越大，所以同一物体在赤道上的重力比在两极处小些故A错误，C正确；物体从地球表面移到空中，重力加速度变小，则重力变小，故B错误；飞船绕地球作匀速圆周运动，受地球的引力提供向心力，故D错误．11.【答案】ABC【解析】由开普勒三定律知A、B、C均正确，注意开普勒第三定律成立的条件是对同一行星的不同卫星，有＝常量．12.【答案】CD【解析】公式中m0是物体的静止质量，m是物体以速度v运动时的质量，A错．由公式可知，只有当v接近光速时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，故B错，C、D正确．13.【答案】ACD【解析】双星的角速度相等，根据G＝mr1ω2，G＝Mr2ω2得：m1r1＝Mr2，知它们的质量与转动的半径成反比．线速度v＝rω，则线速度之比等于转动半径之比，所以质量与线速度成反比．故A、D正确，B错误．根据a＝rω2知，角速度相等，则向心加速度之比等于半径之比，质量与半径成反比，则质量与向心加速度成反比．故C正确．14.【答案】AC【解析】双星都绕O点做匀速圆周运动，由两者之间的万有引力提供向心力，角速度相等，设为ω.根据牛顿第二定律，对A星：G＝mAω2rA①对B星：G＝mBω2rB②联立①②得mA∶mB＝rB∶rA＝2∶1.根据双星的条件有：角速度之比ωA∶ωB＝1∶1，由v＝ωr得线速度大小之比v A∶v B＝rA∶rB＝1∶2，向心力大小之比FA∶FB＝1∶1，选项A、C正确，B、D错误.15.【答案】(1)(2)【解析】(1)地球卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得G＝m(R＋h)，v＝.解得M＝(2)ρ＝，地球体积V＝，解得ρ＝.16.【答案】行星的质量为，或和【解析】设行星的质量为M.第一种方法：在行星表面，由重力等于万有引力，得：G＝mg解得：M＝第二种方法：对于行星附近的卫星，根据万有引力等于向心力，得：G＝m可得：M＝第三种方法：对卫星A，根据万有引力等于向心力，得：G＝mω2r解得：M＝答：行星的质量为，或和.17.【答案】(1)(2)(k＝0,1,2，…)【解析】(1)依题意，T1<T2，周期大的轨道半径大，故在外层轨道的卫星运行一周所需的时间长.设经过Δt两卫星再次相距最近.则它们运行的角度之差Δθ＝2π即t－t＝2π解得t＝.(2)两卫星相距最远时，它们运行的角度之差Δθ＝(2k＋1)π(k＝0,1,2，…)即t－t＝(2k＋1)π(k＝0,1,2，…)解得t＝(k＝0,1,2…).18.【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·①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·②由题意T观测∶T计算＝1∶③将③代入②得，G＋G＝(N＋1)·M·④联立①④，得G＝N·M·⑤联立①⑤，得＝.。