2017-2018學(xué)年高中物理第三章萬有引力定律階段驗收評估教科版必修2

1、第三章萬有引力定律階段驗收評估（時間：50 分鐘滿分：100 分）、選擇題（本題共 8 小題，每小題 6 分，共 48 分。在每小題給出的四個選項中，第 15 題只有一項符合題目要求，第68 題有多項符合題目要求。全部選對的得6 分，選對但不全的得 3 分，有選錯的得 0 分）1.（全國丙卷）關(guān)于行星運動的規(guī)律，下列說法符合史實的是（）A. 開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了行星運動的規(guī)律B. 開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運動的規(guī)律C. 開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因D. 開普勒總結(jié)出了行星運動的規(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

2、數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運動的規(guī)律，與牛頓定律 無聯(lián)系，選項 A 錯誤，選項 B 正確；開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律，但沒有找出行星按照這些規(guī)律運動的原因，選項 C 錯誤；牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，選項D 錯誤。3一名宇航員來到一個星球上，如果該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，它的直徑也是地球直徑的一半，那么這名宇航員在該星球上所受的萬有引力大小是他在地球上所受萬有引力大小的（）A. 0.25 倍B. 0.5 倍C. 2 倍D . 4 倍解析：選 C 根據(jù)萬有引力定律得：宇航員在地球上所受的萬有引力4.地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a；假設(shè)月球繞地球作勻速圓周運動，軌道半徑為n，向心加速

3、度為a1。已知萬有引力常量為G,地球半徑為R。下列說法中正確F匸GMm在星球上受的萬有引力GIMm2F2 憧F地12所以F1=M地RT2=2X2 =2，故C正確。2太陽系有八大行星，八大行星離地球的遠(yuǎn)近不同，繞太陽運轉(zhuǎn)的周期也不相同。下R332解析：選 D 由開普勒第三定律知 =k,所以F3=kT, D 正確。2的是（)2匚arA.地球質(zhì)量M3B. 地球質(zhì)量M= GC. 地球赤道表面處的重力加速度g=aD. 加速度之比ai=R2a ri錯誤；地球表面物體的向心加速度大小與到地軸的距離有關(guān)，與重力加速度不同, 向心加速度a=Ro2,不與半徑的平方成正比，D 錯誤。5.如圖 i 所示，拉格朗日點L

4、i位于地球和月球連線上，處在該點的物體在地球和月球引力的共同作用下， 可與月球一起以相同的周期繞地球運動。據(jù)此，科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日UJ點Li建立空間站，使其與月球同周期繞地球運動。以ai、a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小。以下判斷正確的是由公式v=gr得，離地越高的太空垃圾運行速率越大解析：選 A 根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力:GMm2=ma, ri可知地球質(zhì)量2airi十為M= G， A 正確，BC錯誤;A. a2a3aiC. a3aia2解析：選 D 空間站和月球繞地球運動的周期相同，由a=a2ai；對地球同步衛(wèi)星和月球，由萬有引力定律和牛頓第二

5、定律得GM2r=ma可知a3a2,r故選項 D 正確。6.不可回收的航天器在使用后， 將成為太空垃圾。 如圖 空垃圾示意圖，對此如下說法中正確的是2 所示是漂浮在地球附近的太A.離地越B. 離地越高的太空垃圾運行角速度越小C.D.太空垃圾一定能跟同一軌道上同向飛行的航天器相撞解析：選 AB 太空垃圾繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)2=irto r = m尋，可得:離地越低，周期越小，角速度越大，速度越大，選項A B 正確，C 錯誤。太空垃圾與同一4軌道上同向飛行的航天器速率相等，不會相撞，選項D 錯誤。7.如圖 3 所示是牛頓研究拋體運動時繪制的一幅草圖，以不同速度拋出的物體分別沿ab、c、d軌跡運

6、動，其中a是一段曲線，b是貼近地球表面的圓，c是橢圓，d是雙曲線的一部分。已知引力常量為G地球質(zhì)量為M半徑為R、地面附近的重力加速度為g。以下說法中正確的是（）A.沿a運動的物體初速度一定小于.gRB.沿b運動的物體速度等于、yGMC. 沿 c 運動的物體初速度一定大于第二宇宙速度D. 沿 d 運動的物體初速度一定大于第三宇宙速度解析：選 ABb是貼近地球表面的圓，沿此軌跡運動的物體滿足GMv2-R，或滿足mg= mR,解得v=gR以上得到的兩個速度均為第一宇宙速度，發(fā)射速度小于第一宇宙速度則不能成為人造衛(wèi)星，如軌跡a, A、B 正確。發(fā)射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，衛(wèi)星的軌道為橢

7、圓，如軌跡c, C 錯誤。發(fā)射速度大于第二宇宙速度，軌跡將不閉合，發(fā)射速度大于第三宇宙速度，軌跡也不閉合，故d軌跡不能確定其發(fā)射速度是否大于第三宇宙速度，D 錯誤。8.宇航員駕駛飛船環(huán)繞一未知星球表面飛行一周用時為T,然后飛船減速降落在該星球表面，宇航員讓隨身攜帶的小鐵錘從高為hi處自由下落，得到小鐵錘與地面距離隨時間變化如圖 4 所示，已知引力常量為G根據(jù)題中所給信息，判斷下列說法中正確的是（）A. 可以測出該星球表面的重力加速度Mm v2條=噸，解得v=圖 35B. 可以測出該星球的密度C. 可以測出該飛船的質(zhì)量D. 可以測出小鐵錘撞擊地面前一瞬間的速度612hi解析：選 ABD 由hi=

8、gtI可得該星球表面的重力加速度g=?,A 正確。由211前一瞬間的速度v=gti, D 正確。不能測出該飛船的質(zhì)量，C 錯誤。二、計算題（本題共 3 小題，共 52 分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位）9.（14 分）我國古代神話傳說，地上的“凡人”過一年，天上的“神仙”過一天。如果把看到一次日出就算做一天。求：近地軌道上（距地面 300 km700 km）環(huán)繞地球飛行的宇航員 24 小時內(nèi)在太空中度過的“天”數(shù)約為多少？（已知地球的半徑為 6 400 km，地. 2球表面重力加速度為 10 m/s ），.一 ._Mm 4n2. ._Mm .解析：根據(jù)萬

9、有引力充當(dāng)向心力有=myrr，又因為地球表面處m=GRP，由以上24兩式，代入數(shù)據(jù)可得：T-1.5 h,轉(zhuǎn)過的圈數(shù)n= -16。所以近地軌道環(huán)繞地球飛行的宇T航員 24 小時內(nèi)在太空度過的“天”數(shù)約為 16 天。答案：1610. （16 分）在某星球上，宇航員用彈簧測力計提著質(zhì)量為m的物體以加速度a豎直上升，此時彈簧測力計示數(shù)為F,而宇宙飛船在靠近該星球表面繞星球做勻速圓周運動而成為該星球的一顆衛(wèi)星時，宇航員測得其環(huán)繞周期是T。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，試求該星球的質(zhì)量。解析：由牛頓第二定律可知F-mg= ma所以mg= F-ma設(shè)宇宙飛船的質(zhì)量為m，則其環(huán)繞星球表面飛行時，軌道半徑約等于星球半徑，則有設(shè)星球半徑為711.（22 分）質(zhì)量為m的衛(wèi)星發(fā)射前靜止在地球赤道表面。假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分8布的球體，半徑為R(1) 已知地球質(zhì)量為M自轉(zhuǎn)周期為T,引力常量為G求此時衛(wèi)星對地表的壓力N的大??；(2) 衛(wèi)星發(fā)射后先在近地軌道上運行(軌道離地面的高度可以忽略不計)，運行的速度大小為vi，之后經(jīng)過變軌成為地球的同步衛(wèi)星，此時離地面高度為H,運行的速度大小為V2。若衛(wèi)星發(fā)射前隨地球一起自轉(zhuǎn)的速度大小為Vo,通過分析比較Vo、Vi、V2三者的大小關(guān)系。解析：(1)衛(wèi)星靜止在地球上，隨地球一起做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律得:根據(jù)牛頓第三定律可知衛(wèi)星對地表的壓力N