人教版物理必修二：第六章 《萬有引力與航天》章末檢測

1、萬有引力與航天章末檢測時間：90分鐘滿分：100分第卷(選擇題，共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項符合題目要求，有的有多個選項符合題目要求)1由于地球的自轉，使得靜止在地面的物體繞地軸做勻速圓周運動對于這些做勻速圓周運動的物體，以下說法正確的是()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周期與地球自轉的周期相等解析本題重點考查了地球上的物體做勻速圓周運動的知識由于地球上的物體隨著地球的自轉做圓周運動，則其周期與地球的自轉周期相同，D正確，不同緯度處的物體的軌道平面是不相同的，如圖，m處的物體的向心力指向O點

2、，選項A錯誤；由于第一宇宙速度是圍繞地球運行時，軌道半徑最小時的速度，即在地表處圍繞地球運行的衛(wèi)星的速度，則選項B錯誤；由圖可知，向心力只是萬有引力的一個分量，另一個分量是重力，因此加速度不等于重力加速度，選項C錯誤答案D2關于人造地球衛(wèi)星，以下說法正確的是()A人造衛(wèi)星繞地球運動的軌道通常是橢圓，應遵守開普勒三定律B人造地球同步衛(wèi)星一般做通信衛(wèi)星，處于赤道上空，距地面的高度可以通過下列公式計算：Gm(Rh)，其中T是地球自轉的周期，h為衛(wèi)星到地面的高度，R為地球的半徑，M為地球質量，m為衛(wèi)星質量C人造地球衛(wèi)星繞地球轉的環(huán)繞速度(第一宇宙速度)是7.9 km/s，可以用下列兩式計算：v、v.其

3、中R為地球半徑，g為地球的重力加速度，M為地球質量D當人造衛(wèi)星的速度等于或大于11.2 km/s時，衛(wèi)星將擺脫太陽的束縛，飛到宇宙太空解析人造衛(wèi)星繞地球轉動的軌道是橢圓，衛(wèi)星受到的作用力為地球對衛(wèi)星的萬有引力，所以遵守開普勒三定律，選項A正確；同步衛(wèi)星處于赤道上空，其周期與地球的自轉周期相同，由萬有引力提供向心力，Gm(Rh)，選項B正確；人造衛(wèi)星的第一宇宙速度，即為衛(wèi)星在地球表面繞地球運轉時的線速度，由得v ，地球表面的物體受到的重力mg，可得GmgR2，所以第一宇宙速度v，選項C正確；當衛(wèi)星的速度等于或大于11.2 km/s時，衛(wèi)星將擺脫地球的束縛繞太陽運轉，選項D錯誤答案ABC3宇宙飛船

4、到了月球上空后以速度v繞月球做圓周運動，如圖所示，為了使飛船落在月球上的B點，在軌道A點，火箭發(fā)動器在短時間內發(fā)動，向外噴射高溫燃氣，噴氣的方向應當是()A與v的方向一致B與v的方向相反C垂直v的方向向右 D垂直v的方向向左解析因為要使飛船做向心運動，只有減小速度，這樣需要的向心力減小，而此時萬有引力大于所需向心力，所以只有向前噴氣，使v減小，從而做向心運動，落到B點，故A正確答案A4下列說法中正確的是()A經典力學能夠說明微觀粒子的規(guī)律性B經典力學適用于宏觀物體，低速運動問題，不適用于高速運動的問題C相對論和量子力學的出現(xiàn)表示經典力學已失去意義D對宏觀物體的高速運動問題，經典力學仍能適用解析

5、經典力學適用于低速宏觀問題，不能說明微觀粒子的規(guī)律性，不能適用于宏觀物體的高速運動的問題，故A、D選項錯誤，B選項正確；相對論和量子力學的出現(xiàn)，并不否定經典力學，只是說經典力學有其適用范圍，故C選項錯誤答案B5如圖所示，圖a、b、c的圓心均在地球的自轉軸線上，對環(huán)繞地球做勻速圓周運動而言()A衛(wèi)星的軌道可能為aB衛(wèi)星的軌道可能為bC衛(wèi)星的軌道可能為cD同步衛(wèi)星的軌道只可能為b解析若衛(wèi)星在a軌道，則萬有引力可分為兩個分力，一個是向心力，一個是指向赤道平面的力，衛(wèi)星不穩(wěn)定，A選項錯誤對b、c軌道，萬有引力無分力，故B、C選項正確答案BC6在繞地球做圓周運動的空間實驗室內，能使用下列儀器完成的實驗是

6、()A用天平測物體的質量B用彈簧秤、刻度尺驗證力的平行四邊形定則C用彈簧秤測物體的重力D用水銀氣壓計測定實驗室的艙內氣壓解析繞地球做圓周運動的空間站處于完全失重狀態(tài)，所以與重力有關的實驗都要受到影響，故B選項正確答案B7兩顆靠得很近而與其他天體相距很遠的天體稱為雙星，它們以兩者連線上的某點為圓心做勻速圓周運動，如果二者質量不相等，則下列說法正確的是()A它們做勻速圓周運動的周期相等B它們做勻速圓周運動的向心加速度大小相等C它們做勻速圓周運動的向心力大小相等D它們做勻速圓周運動的半徑與其質量成正比解析雙星系統(tǒng)中兩個天體繞著其連線上某一點做勻速圓周運動，它們之間的萬有引力是各自做圓周運動的向心力，

7、兩天體具有相同的角速度，周期相等，故A、C項正確根據Fm12r1m22r2，兩者質量不等，故兩天體的軌道半徑不等，且m1r1m2r2，故B、D選項錯誤答案AC8如圖所示，衛(wèi)星A、B、C在相隔不遠的不同軌道上，以地球為中心做勻速圓周運動，且運動方向相同若在某時刻恰好在同一直線上，則當衛(wèi)星B經過一個周期時，下列關于三個衛(wèi)星的位置說法中正確的是()A三個衛(wèi)星的位置仍在一條直線上B衛(wèi)星A位置超前于B，衛(wèi)星C位置滯后于BC衛(wèi)星A位置滯后于B，衛(wèi)星C位置超前于BD由于缺少條件，無法比較它們的位置解析由衛(wèi)星A、B、C的位置可知TATBTC，原因是衛(wèi)星運動的周期T .當衛(wèi)星B運行一個周期時，A轉過一周多，C轉

8、過不到一周，故答案應選B.答案B9下面是地球、火星的有關情況比較.星球地球火星公轉半徑1.5108 km2.25108 km自轉周期23時56分24時37分表面溫度15 100 0 大氣主要成分78%的N2,21%的O2約95%的CO2根據以上信息，關于地球及火星(行星的運動可看做圓周運動)，下列推測正確的是()A地球公轉的線速度小于火星公轉的線速度B地球公轉的向心加速度大于火星公轉的向心加速度C地球的自轉角速度小于火星的自轉角速度D地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度解析地球和火星都繞太陽公轉，由Gm，得v ，地球公轉的半徑小，故地球公轉的線速度大，A項錯誤；由Gma，得地球公轉的向

9、心加速度大于火星公轉的向心加速度，B項正確；地球自轉周期小于火星，由得地球的自轉角速度大于火星的自轉角速度，C項錯誤；由于題目沒有給出地球和火星的質量及相應的半徑，故不能比較它們表面的重力加速度，D項錯誤答案B10如圖所示，A為靜止于地球赤道上的物體，B為繞地球做橢圓軌道運行的衛(wèi)星，C為繞地球做圓周運動的衛(wèi)星，P為B、C兩衛(wèi)星軌道的交點已知A、B、C繞地心運動的周期相同相對于地心，下列說法中正確的是()A物體A和衛(wèi)星C具有相同大小的加速度B衛(wèi)星C的運行線速度的大小大于物體A線速度的大小C可能出現(xiàn)：在每天的某一時刻衛(wèi)星B在A的正上方D衛(wèi)星B在P點的運行加速度大小與衛(wèi)星C的運行加速度大小相等解析A

10、、C兩者周期相同，轉動角速度相同由a2r可知A選項錯誤；由vr，vAvC，故B選項正確；因為物體A隨地球自轉，而B繞地球做橢圓運動，且周期相同，當B物體經過地心與A連線與橢圓軌道的交點時，就會看到B在A的正上方，故C選項正確；P點是C衛(wèi)星的圓形軌道與B衛(wèi)星橢圓軌道的交點，到地心的距離都是C衛(wèi)星的軌道半徑，由ma可知，B在P點的加速度和衛(wèi)星C的加速度大小相等時，D選項正確答案BCD第卷(非選擇題，共60分)二、填空題(本題共3小題，共20分)11(8分)此前，我國曾發(fā)射“神舟”號載人航天器進行模擬試驗飛行，飛船順利升空，在繞地球軌道飛行數圈后成功回收當今我國已成為繼前蘇聯(lián)和美國之后第三個實現(xiàn)載人

11、航天的國家，載人航天已成為全國人民關注的焦點航天工程是個龐大的綜合工程，理科知識在航天工程中有許多重要的應用(1)地球半徑為6 400 km，地球表面重力加速度g9.8 m/s2，若使載人航天器在離地面高640 km的圓軌道上繞地球飛行，則在軌道上的飛行速度為_m/s.(保留兩位有效數字)(2)載人航天器在加速上升的過程中，宇航員處于超重狀態(tài)，若在離地面不太遠的地點，宇航員對支持物的壓力是他在地面靜止時重力的4倍，則航天器的加速度為_解析(1)航天器在軌道上運行時，地球對航天器的引力提供航天器所需的向心力，.在地面上mg，解得v7.6103 m/s.(2)加速上升時宇航員處于超重狀態(tài)，根據牛頓

12、第二定律得FNmgma，由牛頓第三定律可知FN4mg，解得a3g.答案(1)7.6103(2)3g12(8分)一艘宇宙飛船飛近某一新發(fā)現(xiàn)的行星，并進入靠近該行星表面的圓形軌道繞行數圈后，著陸在行星上宇宙飛船上備有以下實驗儀器：A彈簧測力計一個 B精確秒表一只C天平一臺(附砝碼一套) D物體一個為測定該行星的質量M和半徑R，宇航員在繞行及著陸后各進行了一次測量，依據測量數據可求出M和R(已知引力常量為G)(1)繞行時測量所用的儀器為_(用儀器的字母序號表示)，所測物理量為_(2)著陸后測量所用的儀器為_，所測物理量為_用測量數據求該行星的半徑R_，質量M_.答案(1)B周期T(2)A、C、D物體

13、質量m、重力F13題圖13.(4分)古希臘某地理學家經過長期觀測，發(fā)現(xiàn)6月21日正午時刻，在北半球A城陽光與豎直方向成7.5角下射，而在A城正北方，與A城距離L的B城，陽光恰好沿豎直方向下射，如圖所示射到地球的陽光可看成平行光據此他估算了地球的半徑，其表達式為R_.解析B點在A城的正北方，則A、B兩點在同一經線圈上A與B的距離為弧長L，由題意可知弧長L所對圓心角的7.5，LR，R.答案三、解答題(本題共3小題，共40分解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出答案的不能得分有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)14(12分)2012年4月30日4時50分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)

14、射中心用“長征三號乙”運載火箭首次采用“一箭雙星”的方式，成功發(fā)射兩顆北斗導航衛(wèi)星，衛(wèi)星順利進入預定轉移軌道北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制開發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(CNSS)，其空間端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，如圖甲所示為簡便起見，認為其中一顆衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合，繞地心做勻速圓周運動(如圖乙所示)已知地球表面重力加速度為g，地球的半徑R，該衛(wèi)星繞地球勻速圓周運動的周期為T，求該衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑r. 解析設該衛(wèi)星的質量為m，地球的質量為M由萬有引力提供向心力可得Gmr，而GMgR2，以上兩式聯(lián)立解得r .答案 15(13分)晴天晚上，

15、人能看見衛(wèi)星的條件是衛(wèi)星被太陽照著且在人的視野之內，一個可看成漫反射體的人造地球衛(wèi)星的圓形軌道與赤道共面，衛(wèi)星自西向東運動，春分期間太陽垂直射向赤道，赤道上某處的人在日落后8小時時在西邊的地平線附近恰能看到它，之后極快地變暗而看不到了，已知地球的半徑R地6.4106 m地面上的重力加速度為10 m/s2.估算：(答案要求精確到兩位有效數字)(1)衛(wèi)星軌道離地面的高度；(2)衛(wèi)星的速度大小解析(1)根據題意作出如圖所示由題意得AOA120，BOA60，由此得衛(wèi)星的軌道半徑r2R地，衛(wèi)星距地面的高度hR地6.4106 m，(2)由萬有引力提供向心力得，由于地球表面的重力加速度g，由得v m/s5.

16、7103 m/s. 答案(1)6.4106 m(2) 5.7103 m/s16(15分)2008年12月，天文學家們通過觀測的數據確認了銀河系中央的黑洞“人馬座A*”的質量與太陽質量的倍數關系研究發(fā)現(xiàn)，有一星體S2繞人馬座A*做橢圓運動，其軌道半長軸為9.50102天文單位(地球公轉軌道的半徑為一個天文單位)，人馬座A*就處在該橢圓的一個焦點上觀測得到S2星的運行周期為15.2年(1)若將S2星的運行軌道視為半徑r9.50102天文單位的圓軌道，試估算人馬座A*的質量MA是太陽質量MS的多少倍(結果保留一位有效數字)；(2)黑洞的第二宇宙速度極大，處于黑洞表面的粒子即使以光速運動，其具有的動能

17、也不足以克服黑洞對它的引力束縛由于引力的作用，黑洞表面處質量為m的粒子具有勢能為EpG(設粒子在離黑洞無限遠處的勢能為零)，式中M、R分別表示黑洞的質量和半徑已知引力常量G6.71011Nm2/kg2，光速c3.0108 m/s，太陽質量MS2.01030 kg，太陽半徑RS7.0108 m，不考慮相對論效應，利用上問結果，在經典力學范圍內求人馬座A*的半徑RA與太陽半徑RS之比應小于多少(結果按四舍五入保留整數)解析(1)S2星繞人馬座A*做圓周運動的向心力由人馬座A*對S2星的萬有引力提供，設S2星的質量為mS2，角速度為，周期為T，則GmS22r，.設地球質量為mE，公轉軌道半徑為rE，周期為TE，則GmE()2rE.