山東省專用2018_2019學(xué)年高中物理第六章萬有引力與航天階段驗(yàn)收評(píng)估二萬有引力與航天含解析新人教版.docx

階段驗(yàn)收評(píng)估（二） 萬有引力與航天(時(shí)間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第15小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，第68小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，下列說法符合史實(shí)的是()A開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律B開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的原因D開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律解析：選B開普勒在前人觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，與牛頓定律無聯(lián)系，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，但沒有找出行星按照這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的原因，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2星球上的物體脫離星球引力所需的最小速度稱為第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2與第一宇宙速度v1的關(guān)系是v2v1。已知某星球的半徑為r，它表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的，不計(jì)其他星球的影響，則該星球的第二宇宙速度為()A. B. C. D.gr解析：選C由題意v1，v2v1，所以C項(xiàng)正確。3有研究表明300年后人類產(chǎn)生的垃圾將會(huì)覆蓋地球1米厚。有人提出了“將人類產(chǎn)生的垃圾分批轉(zhuǎn)移到無人居住的月球上”的設(shè)想，假如不考慮其他星體的影響，且月球仍沿著原來的軌道繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用您所學(xué)物理知識(shí)，分析垃圾轉(zhuǎn)移前后，下列說法中正確的是()A地球與月球間的萬有引力會(huì)逐漸減小B月球繞地球運(yùn)行的線速度將會(huì)逐漸變小C月球繞地球運(yùn)行的向心加速度將會(huì)逐漸變大D月球繞地球運(yùn)行的周期將變小解析：選B月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律列式求解出線速度、周期和萬有引力的表達(dá)式進(jìn)行分析。設(shè)地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m，地球與月球間的萬有引力FG，由于Mm，M減小、m增加、Mm固定，故Mm會(huì)增加，故地球與月球間的萬有引力會(huì)逐漸增加，直到兩者質(zhì)量相等為止，A錯(cuò)誤；萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有Gmmrma，解得T2 ，v，a，由于M減小，故月球的運(yùn)行速度減小，向心加速度減小，周期將會(huì)增大，故B正確，C、D錯(cuò)誤。4.國務(wù)院批復(fù)，自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”。1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行，其軌道近地點(diǎn)高度約為440 km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2 060 km；1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號(hào)在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a1，東方紅二號(hào)的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3，則a1、a2、a3的大小關(guān)系為()Aa2a1a3Ba3a2a1Ca3a1a2 Da1a2a3解析：選D衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)行時(shí)，萬有引力提供向心力，對(duì)于東方紅一號(hào)，在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)有Gm1a1，即a1，對(duì)于東方紅二號(hào)，有Gm2a2，即a2，由于h2h1，故a1a2，東方紅二號(hào)衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等，由于東方紅二號(hào)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑大于地球赤道上物體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，根據(jù)a2r，故a2a3，所以a1a2a3，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤。5.在同一軌道平面上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星A、B、C，某時(shí)刻恰好在同一過地心的直線上，如圖所示，當(dāng)衛(wèi)星B經(jīng)過一個(gè)周期時(shí)()A各衛(wèi)星角速度相等，因而三星仍在一直線上BA超前于B，C落后于BCA超前于B，C超前于BDA、C都落后于B解析：選B由Gmr2，可知，可見選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由T，即T可知，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。6.中國將于2020年左右建成空間站，它將成為中國空間科學(xué)和新技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)的重要基地，在軌運(yùn)營10年以上。設(shè)某個(gè)空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)周期為T，軌道半徑為r，萬有引力常量為G，地球表面重力加速度為g。下列說法正確的是()A空間站的線速度大小為vB地球的質(zhì)量為MC空間站的向心加速度為aD空間站質(zhì)量為M空解析：選BC空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力提供向心力，Gm，得v，在地球表面，根據(jù)重力等于萬有引力得mgG，R為地球的半徑，所以v，A錯(cuò)誤；根據(jù)萬有引力等于向心力得Gmr，解得M，B正確；空間站的向心加速度a2r2rr，C正確；空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力提供向心力只能求出中心體質(zhì)量，空間站質(zhì)量無法求解，故D錯(cuò)誤。7地球同步衛(wèi)星離地心距離為r，環(huán)繞速度大小為v1，加速度大小為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列關(guān)系式正確的是()A. B.2C. D.解析：選AD因?yàn)榈厍蛲叫l(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，所以角速度相等，根據(jù)ar2得，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)萬有引力提供向心力G，解得v，則，故C錯(cuò)誤，D正確。8.航天飛機(jī)在完成對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后，在A點(diǎn)從圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道，B為軌道上的一點(diǎn)，如圖所示，關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的有()A在軌道上經(jīng)過A點(diǎn)的速度小于經(jīng)過B點(diǎn)的速度B在軌道上經(jīng)過A點(diǎn)的速度小于在軌道上經(jīng)過A點(diǎn)的速度C在軌道上經(jīng)過A點(diǎn)的加速度小于在軌道上經(jīng)過A點(diǎn)的加速度D在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期解析：選ABD在軌道上由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，引力做正功，動(dòng)能增加，所以經(jīng)過A點(diǎn)的速度小于經(jīng)過B點(diǎn)的速度，故A正確；從軌道上的A點(diǎn)進(jìn)入軌道需減速，使萬有引力大于所需要的向心力，做近心運(yùn)動(dòng)，所以在軌道上經(jīng)過A點(diǎn)的速度小于在軌道上經(jīng)過A點(diǎn)的速度，故B正確；在軌道上和在軌道上通過A點(diǎn)時(shí)所受的萬有引力相等，根據(jù)牛頓第二定律，加速度相等，故C錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律C，橢圓軌道的半長軸小于圓軌道的半徑，所以在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期，故D正確。二、非選擇題(本題共3小題，共52分)9.(16分)A是地球的同步衛(wèi)星，另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi)，離地面高度為h，已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為0，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。(1)求衛(wèi)星B的運(yùn)行周期；(2)若衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星相距最近(O、B、A在同一直線上)，則至少經(jīng)過多少時(shí)間，它們再一次相距最近？解析：(1)根據(jù)萬有引力提供向心力，Gm(Rh)Gmg聯(lián)立兩式得TB2。(2)因?yàn)閞ArB，所以0B，用t表示所需的時(shí)間(B0)t2因?yàn)锽由兩式得B將式代入式得t。答案：(1)2(2)10.(18分)已知月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0，飛船在繞月球的圓形軌道上運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，r4R，到達(dá)軌道的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道，到達(dá)軌道的近月點(diǎn)B時(shí)再次點(diǎn)火進(jìn)入近月軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)。已知引力常量G，求：(1)月球的質(zhì)量；(2)飛船在軌道上的運(yùn)行速率；(3)飛船在軌道上繞月運(yùn)行一周所需的時(shí)間。解析：(1)設(shè)月球的質(zhì)量為M，對(duì)月球表面上質(zhì)量為m的物體有Gmg0得M。(2)設(shè)飛船的質(zhì)量為m，對(duì)于飛船在圓形軌道上的運(yùn)動(dòng)，有：Gm解得飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)的速率為v1。(3)設(shè)飛船在軌道上繞月球運(yùn)行一周所需的時(shí)間為T，有mg0m2R解得T2。答案：(1)(2)(3)211(18分)在我國“嫦娥一號(hào)”月球探測器在繞月球成功運(yùn)行之后，為進(jìn)一步探測月球的詳細(xì)情況，又發(fā)射了一顆繞月球表面飛行的科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星。假設(shè)該衛(wèi)星繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)，月球繞地球也做圓周運(yùn)動(dòng)，且軌道都在同一平面內(nèi)。已知衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的周期為T0，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R0，月心與地心間的距離為r，引力常量為G，試求：(1)月球的平均密度；