2019-2020學(xué)年新教材高中物理 第7章 萬(wàn)有引力與宇宙航行 章末檢測(cè)試卷（三）（含解析）新人教版必修第二冊(cè).VIP

章末檢測(cè)試卷(三)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分.18為單項(xiàng)選擇題，912為多項(xiàng)選擇題)1.(2019沈陽(yáng)市高一下期中)下列說(shuō)法不符合物理學(xué)史的是()a.牛頓對(duì)引力常量g進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，并于1687年發(fā)表在其傳世之作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中b.英國(guó)物理學(xué)家卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)幾個(gè)鉛球之間萬(wàn)有引力的測(cè)量，得出了引力常量g的數(shù)值c.20世紀(jì)初建立的量子力學(xué)理論，使人們認(rèn)識(shí)到經(jīng)典力學(xué)理論一般不適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)d.開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律是開(kāi)普勒在第谷留下的觀測(cè)記錄的基礎(chǔ)上整理和研究出來(lái)的答案a解析牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律，于1687年發(fā)表在其傳世之作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中，英國(guó)物理學(xué)家卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)幾個(gè)鉛球之間萬(wàn)有引力的測(cè)量，得出了引力常量g的數(shù)值，故a不符合物理學(xué)史，b符合物理學(xué)史；20世紀(jì)20年代建立了量子力學(xué)理論，它使人們認(rèn)識(shí)到經(jīng)典力學(xué)理論一般不適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，故c符合物理學(xué)史；開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律是開(kāi)普勒在第谷留下的觀測(cè)記錄的基礎(chǔ)上整理和研究而來(lái)的，故d符合物理學(xué)史.2.(2019全國(guó)卷)2019年1月，我國(guó)嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功在月球背面軟著陸.在探測(cè)器“奔向”月球的過(guò)程中，用h表示探測(cè)器與地球表面的距離，f表示它所受的地球引力，能夠描述f隨h變化關(guān)系的圖像是()答案d解析在嫦娥四號(hào)探測(cè)器“奔向”月球的過(guò)程中，根據(jù)萬(wàn)有引力定律，可知隨著h的增大，探測(cè)器所受的地球引力逐漸減小但并不是均勻減小的，故能夠描述f隨h變化關(guān)系的圖像是d.3.(2019中央民大附中芒市國(guó)際學(xué)校高一期末)某行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道如圖1所示，則以下說(shuō)法不正確的是()圖1a.該行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)在圓心上b.該行星在a點(diǎn)的速度比在b、c兩點(diǎn)的速度都大c.該行星在a點(diǎn)的加速度比在b、c兩點(diǎn)的都大d.行星與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積是相等的答案a解析由題圖可知，該行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，根據(jù)開(kāi)普勒第二定律可知，太陽(yáng)與行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，故a錯(cuò)誤，d正確.由開(kāi)普勒第二定律可知，距離太陽(yáng)越近，速度越大，該行星在a點(diǎn)的速度比在b、c兩點(diǎn)的速度都大，故b正確；由man得，an，距離太陽(yáng)越近，加速度越大，該行星在a點(diǎn)的加速度比在b、c兩點(diǎn)的都大，故c正確.4.(2019全國(guó)卷)金星、地球和火星繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的向心加速度大小分別為a金、a地、a火，它們沿軌道運(yùn)行的速率分別為v金、v地、v火.已知它們的軌道半徑r金r地a地a火b.a火a地a金c.v地v火v金d.v火v地v金答案a解析金星、地球和火星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)萬(wàn)有引力提供向心力，則有g(shù)man，解得ang，由于r金r地a地a火，選項(xiàng)a正確，b錯(cuò)誤；同理有g(shù)m，解得v，由r金r地v地v火，選項(xiàng)c、d錯(cuò)誤.5.2016年10月19日凌晨，“神舟十一號(hào)”載人飛船與距離地面393km的圓軌道上的“天宮二號(hào)”交會(huì)對(duì)接.已知地球半徑為r6400km，引力常量g6.671011nm2/kg2，“天宮二號(hào)”繞地球飛行的周期為90分鐘，地球表面的重力加速度為9.8 m/s2，則()a.由題中數(shù)據(jù)可以求得地球的平均密度b.“天宮二號(hào)”的發(fā)射速度應(yīng)小于7.9km/sc.“天宮二號(hào)”的向心加速度小于同步衛(wèi)星的向心加速度d.“神舟十一號(hào)”與“天宮二號(hào)”對(duì)接前始終處于同一軌道上答案a解析由mr，得m，又，a正確；v7.9km/s為第一宇宙速度，即為最小的發(fā)射速度，b錯(cuò)誤；根據(jù)man，可得an，“天宮二號(hào)”的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，故“天宮二號(hào)”的向心加速度大于同步衛(wèi)星的向心加速度，c錯(cuò)誤；因?yàn)橥卉壍?，運(yùn)行速度大小相等，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)接，d錯(cuò)誤.6.(2018全國(guó)卷)為了探測(cè)引力波，“天琴計(jì)劃”預(yù)計(jì)發(fā)射地球衛(wèi)星p，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星q的軌道半徑約為地球半徑的4倍.p與q的周期之比約為()a.21b.41c.81d.161答案c解析由開(kāi)普勒第三定律知，因?yàn)閞prq16r4r41，故tptq81.7.(2019池州市高一下學(xué)期期中)如圖2所示，地球球心為o，半徑為r，表面的重力加速度為g.一宇宙飛船繞地球無(wú)動(dòng)力飛行且沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，軌道上p點(diǎn)距地心最遠(yuǎn)，距離為3r.為研究方便，假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)且忽略空氣阻力，則()圖2a.飛船在p點(diǎn)的加速度一定是b.飛船經(jīng)過(guò)p點(diǎn)的速度一定是c.飛船經(jīng)過(guò)p點(diǎn)的速度大于d.飛船經(jīng)過(guò)p點(diǎn)時(shí)，若變軌為半徑為3r的圓周運(yùn)動(dòng)，需要制動(dòng)減速答案a解析由萬(wàn)有引力提供向心力，在地表：gmg，在p點(diǎn)：gma，所以a，a正確；若飛船經(jīng)過(guò)p點(diǎn)時(shí)，變軌為半徑為3r的圓周運(yùn)動(dòng)，需要加速，且在半徑為3r的圓周軌道有：gm，解得：v，所以飛船在p點(diǎn)速度小于，b、c、d錯(cuò)誤.8.已知地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為月球半徑的4倍.若在月球和地球表面同樣高度處，以相同的初速度水平拋出物體，拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)間的水平距離分別為s月和s地，則s月s地約為()a.94b.61c.32d.11答案a解析設(shè)月球質(zhì)量為m，半徑為r，地球質(zhì)量為m，半徑為r.由題意知，在星球表面的物體，其所受萬(wàn)有引力近似等于重力，得mg，則g，因此，因?yàn)槭菑耐瑯痈叨葤伋?，則hgt2gt2，解得tt，在地球上的水平位移s地v0t，在月球上的水平位移s月v0t，則s月s地94，選項(xiàng)a正確.9.一宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船艙內(nèi)有一質(zhì)量為m的人站在可稱(chēng)體重的臺(tái)秤上.用r表示地球的半徑，g表示地球表面處的重力加速度，g表示宇宙飛船所在處的重力加速度，fn表示人對(duì)臺(tái)秤的壓力，則下列關(guān)系正確的是()a.g0b.gc.fn0d.fnmg答案bc解析處在地球表面處的物體所受重力近似等于萬(wàn)有引力，所以有mgg，即gmgr2，對(duì)處在軌道半徑為r的宇宙飛船中的物體，有mgg，即gmgr2，所以有g(shù)r2gr2，即g，b正確，a錯(cuò)誤；當(dāng)宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬(wàn)有引力提供向心力，飛船及飛船內(nèi)物體處于完全失重狀態(tài)，所以對(duì)臺(tái)秤的壓力為零，c正確，d錯(cuò)誤.10.(2018天津卷)如圖3所示，2018年2月2日，我國(guó)成功將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”發(fā)射升空，標(biāo)志我國(guó)成為世界上少數(shù)擁有在軌運(yùn)行高精度地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星的國(guó)家之一.通過(guò)觀測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，并已知地球的半徑和地球表面處的重力加速度.若將衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出衛(wèi)星的()圖3a.密度b.向心力的大小c.離地高度d.線速度的大小答案cd解析設(shè)人造地球衛(wèi)星的周期為t，地球質(zhì)量和半徑分別為m、r，衛(wèi)星的軌道半徑為r，則在地球表面：由gmg，得gmgr2對(duì)衛(wèi)星：根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，有g(shù)m2r聯(lián)立可求得軌道半徑r，而rrh，故可求得衛(wèi)星離地高度.由vrr，從而可求得衛(wèi)星的線速度大小.衛(wèi)星的質(zhì)量未知，故衛(wèi)星的密度不能求出，向心力fng也不能求出.故選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤，c、d正確.11.(2019鉛山一中高一下期中)地球赤道上有一物體隨地球自轉(zhuǎn)，向心力為f1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為1；繞地球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星(高度忽略)，向心力為f2，向心加速度為a2，線速度為v2，角速度為2；地球同步衛(wèi)星向心力為f3，向心加速度為a3，線速度為v3，角速度為3.地球表面的重力加速度為g，第一宇宙速度為v，假設(shè)三者質(zhì)量相等，則()a.f1f2f3b.a1a3v3d.132答案bd解析根據(jù)題意三者質(zhì)量相等，軌道半徑r1r2r3，物體1與人造衛(wèi)星2比較，因?yàn)槌嗟郎衔矬w所受萬(wàn)有引力和支持力的合力提供向心力，而近地衛(wèi)星只受萬(wàn)有引力，故f1a1；衛(wèi)星2和衛(wèi)星3，r2r3，根據(jù)man知a2a3；對(duì)于近地衛(wèi)星來(lái)說(shuō)mgma2，所以ga2a3a1，故b正確.物體1和衛(wèi)星3角速度相等，根據(jù)vr，知v3v1，衛(wèi)星2和衛(wèi)星3，根據(jù)m，知v2v3，所以v2v3v1，故c錯(cuò)誤.物體1和衛(wèi)星3角速度相等，即13，衛(wèi)星2和衛(wèi)星3，根據(jù)m2r，知23，所以132，故d正確.12.如圖4所示，a為地球同步衛(wèi)星，b為在地球赤道平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的圓軌道衛(wèi)星，a、b繞地心轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，已知b衛(wèi)星軌道運(yùn)行周期為2小時(shí)，圖示時(shí)刻a在b正上方，則()圖4a.b的運(yùn)動(dòng)速度大于a的運(yùn)動(dòng)速度b.b運(yùn)動(dòng)的周期大于a運(yùn)動(dòng)的周期c.b運(yùn)動(dòng)的加速度大于a運(yùn)動(dòng)的加速度d.b衛(wèi)星一天內(nèi)12次看到日出日落答案acd解析由于a為地球同步衛(wèi)星，周期為ta24 h，所以b運(yùn)動(dòng)的周期小于a運(yùn)動(dòng)的周期，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可得b運(yùn)動(dòng)的軌道半徑小于a運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；根據(jù)可得v，所以b運(yùn)動(dòng)的速度大于a運(yùn)動(dòng)的速度；根據(jù)ma可得a，所以b運(yùn)動(dòng)的加速度大于a運(yùn)動(dòng)的加速度；由于b衛(wèi)星軌道運(yùn)行周期為2小時(shí)，是地球自轉(zhuǎn)周期的，b衛(wèi)星一天內(nèi)12次看到日出日落，故選項(xiàng)a、c、d正確，b錯(cuò)誤.二、計(jì)算題(本題共4小題，共40分)13.(9分)(2019邢臺(tái)一中高一下學(xué)期期中)宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船與地心的距離為地球半徑r0的2倍，飛船圓形軌道平面與地球赤道平面重合.由于地球遮擋陽(yáng)光，會(huì)經(jīng)歷“日全食”過(guò)程.如圖5所示，已知地球表面重力加速度為g，近似認(rèn)為太陽(yáng)光是平行光，忽略地球自轉(zhuǎn)，試估算：圖5(1)飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期；(2)飛船繞地球一周，“日全食”的時(shí)間.答案(1)4(2)解析(1)飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)gm()22r0(2分)又有g(shù)mg(2分)由以上兩式可得t4(1分)(2)由幾何知識(shí)可知，飛船轉(zhuǎn)過(guò)圓心角60(2分)可得t(1分)t(1分)14.(10分)假設(shè)月球半徑為r，月球表面的重力加速度為g0，如圖6所示，“嫦娥三號(hào)”飛船沿距月球表面高度為3r的圓形軌道運(yùn)動(dòng)，到達(dá)軌道的a點(diǎn)，點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道，到達(dá)軌道的近月點(diǎn)b再次點(diǎn)火進(jìn)入近月軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng).圖6(1)飛船在a點(diǎn)點(diǎn)火前的速度大小為v1，點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道在a點(diǎn)的速度大小為v2，試比較兩速度的大?。?2)求飛船在軌道跟軌道的線速度大小之比；(3)求飛船在軌道繞月球運(yùn)動(dòng)一周所需的時(shí)間.答案(1)v1v2(2)21(3)16解析(1)飛船在a點(diǎn)處由圓軌道進(jìn)入橢圓軌道，做近心運(yùn)動(dòng)，故需要的向心力要小于萬(wàn)有引力，飛船在a點(diǎn)處點(diǎn)火時(shí)，是通過(guò)向行進(jìn)方向噴火，即點(diǎn)火做減速運(yùn)動(dòng)，做近心運(yùn)動(dòng)進(jìn)入橢圓軌道，所以點(diǎn)火瞬間速度是減小的，故v1v2.(2分)(2)飛船在軌道、軌道都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得：gm(1分)解得：v(1分)故飛船在軌道跟軌道的線速度大小之比為.(1分)(3)飛船在軌道繞月球運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得：gmr1(1分)解得：t12(1分)在月球表面有：gmg0，解得：g0(2分)故周期為t12216.(1分)15.(10分)假如宇航員乘坐宇宙飛船到達(dá)某行星，在該行星“北極”距地面h處由靜止釋放一個(gè)小球(引力視為恒力，阻力可忽略)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t落到地面.已知該行星半徑為r，自轉(zhuǎn)周期為t，引力常量為g，求：(1)該行星的平均密度；(2)該行星的第一宇宙速度v；(3)如果該行星有一顆同步衛(wèi)星，其距行星表面的高度h為多少.答案(1)(2)(3)r解析(1)設(shè)行星表面的重力加速度為g，對(duì)小球，有：hgt2(1分)解得：g(1分)對(duì)行星表面的物體m，有：gmg(1分)故行星質(zhì)量：m(1分)故行星的密度：(2分)(2)對(duì)處于行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星m，由牛頓第二定律有：mgm(1分)故第一宇宙速度為：v(1分)(3)同步衛(wèi)星的周期與星球自轉(zhuǎn)周期相同，為t，設(shè)同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，由牛頓第二定律有：gm(rh)(1分)得同步衛(wèi)星距行星表面高度：hr(1分)16.(11分)(2019信陽(yáng)市高級(jí)中學(xué)高一期末)雙星系統(tǒng)的兩個(gè)星球a、b相距為l，質(zhì)量都是m，它們正圍繞兩者連線上某一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知萬(wàn)有引力常量為g.(1)求星球a、b組成的雙星系統(tǒng)周期t0(理論值)；(2)實(shí)際觀測(cè)該系統(tǒng)的周期t要小于按照力學(xué)理論計(jì)算出的周期理論值t0，且k(k1)，于是有人猜測(cè)這可能是受到了一顆未發(fā)現(xiàn)的星球c的影