2020高中物理 第3章 萬有引力定律章末檢測試卷 教科版必備2

1、第三章萬有引力定律章末檢測試卷(第三章)(時間：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題為單項選擇題，912題為多項選擇題全部選對的得5分，選對但不全的得3分，錯選和不選的得0分)1在物理學(xué)理論建立的過程中，有許多偉大的科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn)，下列說法正確的是()A卡文迪許通過實驗比較準(zhǔn)確地測出了引力常量的數(shù)值B第谷通過對天體運動的長期觀察，發(fā)現(xiàn)了行星運動三定律C開普勒發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律D牛頓提出了“日心說”答案A【考點】物理學(xué)史的理解【題點】物理學(xué)史的理解2.如圖1所示，火星和地球都在圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，其運行軌道是橢圓根據(jù)開普勒行星運動定

2、律可知()圖1A火星繞太陽運行過程中，速率不變B地球靠近太陽的過程中，運行速率減小C火星遠(yuǎn)離太陽過程中，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積逐漸增大D火星繞太陽運行一周的時間比地球的長答案D解析根據(jù)開普勒第二定律：對任意一個行星而言，它與太陽的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等，可知行星在此橢圓軌道上運動的速度大小不斷變化，地球靠近太陽過程中運行速率將增大，選項A、B、C錯誤根據(jù)開普勒第三定律，可知所有繞同一中心天體運行的行星的1軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等由于火星軌道的半長軸比較大，所以火星繞太陽運行一周的時間比地球的長，選項D正確【考點】開普勒定律的理解【題點】開普勒定律

3、的理解32015年12月29日，“高分四號”對地觀測衛(wèi)星升空這是中國“高分”專項首顆高軌道高分辨率、設(shè)計使用壽命最長的光學(xué)遙感衛(wèi)星，也是當(dāng)時世界上空間分辨率最高、幅寬最大的地球同步軌道遙感衛(wèi)星下列關(guān)于“高分四號”地球同步衛(wèi)星的說法中正確的是()A該衛(wèi)星定點在北京上空B該衛(wèi)星定點在赤道上空C它的高度和速度是一定的，但周期可以是地球自轉(zhuǎn)周期的整數(shù)倍D它的周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同，但高度和速度可以選擇，高度增大，速度減小答案B解析地球同步衛(wèi)星若在除赤道所在平面外的任意點，假設(shè)實現(xiàn)了“同步”，那它的運動軌道所在平面與受到的地球的引力就不在一個平面上，且穩(wěn)定做圓周運動，這是不可能的，因此地球同步衛(wèi)星相對地

4、面靜止不動，必須定點在赤道的正上方，選項A錯誤，B正確；因為Mmv2同步衛(wèi)星要和地球自轉(zhuǎn)同步，即它們的T和都相同，根據(jù)Gr2mrm2r，因為一定，所以r必須固定，且v的大小也固定，選項C、D錯誤【考點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用【題點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用42017年11月15日，我國又一顆第二代極軌氣象衛(wèi)星“風(fēng)云三號D”成功發(fā)射，順利進入預(yù)定軌道極軌氣象衛(wèi)星圍繞地球南北兩極運行，其軌道在地球上空6501500km之間，低于地球靜止軌道衛(wèi)星(高度約為36000km)，可以實現(xiàn)全球觀測有關(guān)“風(fēng)云三號D”，下列說法中正確的是()A“風(fēng)云三號D”軌道平面為赤道平面B“風(fēng)云三號D”的發(fā)射速度可能小于

5、7.9km/sC“風(fēng)云三號D”的周期小于地球靜止軌道衛(wèi)星的周期D“風(fēng)云三號D”的加速度小于地球靜止軌道衛(wèi)星的加速度答案C【考點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關(guān)系2【題點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關(guān)系5.如圖2所示為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的部分衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星的運動可視為勻速圓周運動下列說法錯誤的是()圖2A在軌道運行的兩顆衛(wèi)星a、b的周期相等B在軌道運行的兩顆衛(wèi)星a、c的線速度大小vavcC在軌道運行的兩顆衛(wèi)星b、c的角速度大小bcD在軌道運行的兩顆衛(wèi)星a、b的向心加速度大小aaab答案D，因為a、b的軌道半徑相等，故a、b的解析根據(jù)萬有引力提供向心力，得T2r3GM周期相等，選項A正確；因vGMr，c的軌道

6、半徑小于a的軌道半徑，故線速度大小vavc，選項B正確；因GMr3，c的軌道半徑小于b的軌道半徑，故角速度大小ba1a3Ca3a1a2Ba3a2a1Da1a2a3解析衛(wèi)星圍繞地球運行時，萬有引力提供向心力，對于東方紅一號，在遠(yuǎn)地點時有G答案DMm1Rh12GMMm2GMm2a2，即a2，由于h2h1，Rh12Rh22Rh22m1a1，即a1，對于東方紅二號，有G故a1a2，東方紅二號衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等，由于東方紅二號做圓周運動的軌道半徑大于地球赤道上物體做圓周運動的半徑，根據(jù)a2r，故a2a3，所以a1a2a3，選項D正確，選項A、B、C錯誤【考點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動

7、規(guī)律對比【題點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比7地球上站著兩位相距非常遠(yuǎn)的觀察者，都發(fā)現(xiàn)自己的正上方有一顆人造地球衛(wèi)星相對自己靜止不動，則這兩位觀察者的位置及兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離是()A一人在南極，一人在北極，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等B一人在南極，一人在北極，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等C兩人都在赤道上，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等D兩人都在赤道上，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等答案D解析兩位相距非常遠(yuǎn)的觀察者，都發(fā)現(xiàn)自己正上方有一顆人造地球衛(wèi)星相對自己靜止不動，說明此衛(wèi)星為地球同步衛(wèi)星，運行軌道為位于地球赤道平面內(nèi)的圓形軌道，距離地球的高度約為36000k

8、m，所以兩個人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等，故D正確8.“嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道到達(dá)月球，在距月球表面200km的P點進行第一次“剎車制動”后被月球捕獲，進入橢圓軌道繞月飛行，如圖4所示之后，衛(wèi)星在P點經(jīng)過幾次“剎車制動”，最終在距月球表面200km的圓形軌道上繞月球做勻速圓周運動用T1、T2、T3分別表示衛(wèi)星在橢圓軌道、和圓形軌道上運行的周期，用a1、a2、a3分別表示衛(wèi)星沿三個軌道運動到P點的加速度，則下面說法正確的是()4AT1T2T3Ca1a2a3圖4BT1T2T3Da1a2a3答案A解析衛(wèi)星沿橢圓軌道運動時，半長軸的立方與周期的平方成正比，故T1T2T3，A項

9、正確，B項錯誤不管沿哪一軌道運動到P點，衛(wèi)星所受月球的引力都相等，由牛頓第二定律得a1a2a3，故C、D項錯誤【考點】衛(wèi)星的變軌問題【題點】衛(wèi)星的變軌問題9一些星球由于某種原因而發(fā)生收縮，假設(shè)該星球的直徑縮小到原來的四分之一，若收縮時質(zhì)量不變，則與收縮前相比()A同一物體在星球表面受到的重力增大到原來的4倍B同一物體在星球表面受到的重力增大到原來的16倍C星球的第一宇宙速度增大到原來的4倍D星球的第一宇宙速度增大到原來的2倍答案BDMm解析在星球表面由重力等于萬有引力mgGR2可知，同一物體在星球表面受到的重力增大R為原來的16倍，選項A錯誤，B正確由第一宇宙速度計算式vGM可知，星球的第一g

10、0R02R2宇宙速度增大為原來的2倍，選項C錯誤，D正確【考點】三個宇宙速度的理解【題點】第一宇宙速度的理解10設(shè)地面附近重力加速度為g0，地球半徑為R0，人造地球衛(wèi)星的圓形軌道半徑為R，那么以下說法中正確的是()A衛(wèi)星運行的向心加速度大小為B衛(wèi)星運行的速度大小為C衛(wèi)星運行的角速度大小為D衛(wèi)星運行的周期為2答案ABDR02g0RR3R02g0R3R02g05解析由G2ma向，得a向G2，又g0，故a向020，A對又a向，a向RRRR02MmMGMgR2v2RRg0R02R，Rg0R02a向，C錯T2B對R32R3g0R02，D對【考點】天體運動規(guī)律分析【題點】應(yīng)用萬有引力提供向心力分析天體運動

11、規(guī)律11一宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運動，飛船艙內(nèi)有一質(zhì)量為m的人站在可稱體重的臺秤上用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，N表示人對臺秤的壓力，則下列關(guān)系正確的是()DNmgRAg0CN0gR2Bgr2r42r13GT142r1T1v2m1r2m2r1答案BCMm解析處在地球表面處的物體所受重力近似等于萬有引力，所以有mgGR2，即GMgR2，對Mm處在軌道半徑為r的宇宙飛船所在處的物體，有mgGr2，即GMgr2，所以有g(shù)r2gR2gR2，即gr2，B正確，A錯誤；當(dāng)宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運動時，萬有引力提供向心力，飛船及飛

12、船內(nèi)物體處于完全失重狀態(tài)，所以人對臺秤的壓力為零，C正確，D錯誤【考點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關(guān)系【題點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關(guān)系12為了探測X星球，載著登陸艙的探測飛船在以該星球中心為圓心、半徑為r1的圓軌道上運動，周期為T1，總質(zhì)量為m1.隨后登陸艙脫離飛船，變軌到離星球更近的半徑為r2的圓軌道上運動，此時登陸艙的質(zhì)量為m2，則()AX星球的質(zhì)量為M2BX星球表面的重力加速度為g2vC登陸艙在半徑為r1與r2的軌道上運動時的速度大小之比為1D登陸艙在半徑為r2的軌道上做圓周運動的周期為T2T1答案ADr23r136Mm1242r13m1()2r1，解得M，選項A正確；因為星球r12T

13、1GT12解析探測飛船做圓周運動時有Grv2r2GMv1r1Mmv2半徑未知，所以選項B錯誤；根據(jù)Gr2mr，得v，所以，選項C錯誤；根，得T2T1r3r23T1T22據(jù)開普勒第三定律12r23r13，選項D正確答案(1)(2)v02hR2h【考點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關(guān)系【題點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關(guān)系二、計算題(本題共4小題，共40分)13(8分)宇航員在某星球表面以初速度v0豎直向上拋出一個物體，物體上升的最大高度為h.已知該星球的半徑為R，且物體只受該星球的引力作用求：(1)該星球表面的重力加速度；(2)從這個星球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度v022h解析(1)設(shè)該星球表面的重力加

14、速度為g，物體做豎直上拋運動，由題意知v022gh，v2得g0.2hv2(2)衛(wèi)星貼近星球表面運行，則有mgmR，得vgRv0R.在忽略行星自轉(zhuǎn)的情況下，物體所受的萬有引力等于物體所受的重力，得mg，GMR行2M行g(shù)地gR地2M地g行【考點】萬有引力定律和其他力學(xué)問題的綜合應(yīng)用【題點】萬有引力與其他力學(xué)的綜合問題14(10分)據(jù)報道，人們在太陽系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星，其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍已知一個在地球表面質(zhì)量為50kg的人在這個行星表面所受的重力約為800N，地球表面處的重力加速度取10m/s2.求：(1)該行星的半徑與地球的半徑之比；(2)若在該行星上距行星表面2m高處，以10m

15、/s的水平初速度拋出一只小球(不計任何阻力)，則小球的水平射程是多大答案(1)21(2)5m解析(1)在該行星表面處，有G行mg行，可得g行16m/s2.GMmR2有R2，故4，7g行，所以R行2.R地11(2)由平拋運動的規(guī)律，豎直方向有h2g行t2，水平方向xvt，故xv2h代入數(shù)據(jù)解得x5m.15.(10分)“嫦娥一號”探月衛(wèi)星在空中的運動可簡化為如圖5所示的過程，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，經(jīng)過發(fā)射軌道進入停泊軌道，在停泊軌道經(jīng)過調(diào)速后進入地月轉(zhuǎn)移軌道，再次調(diào)速后進入工作軌道已知衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道運行的半徑分別為R和R1，地球半徑為r，6月球半徑為r1，地球表面重力加速度為g，月球表面重力

16、加速度為g.求：Rr16R1答案(1)rg2R1圖5(1)衛(wèi)星在停泊軌道上運行的線速度大?。?2)衛(wèi)星在工作軌道上運行的周期g解析(1)設(shè)衛(wèi)星在停泊軌道上運行的線速度為v，衛(wèi)星做圓周運動的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供，有G2m，且有Gmg，解得vrRmMv2mMRRr2g.mM12mM1gmT2R1，又有GR21r2162R16R1r1g.(2)設(shè)衛(wèi)星在工作軌道上運行的周期為T，則有Gm，解得T【考點】天體運動規(guī)律分析【題點】應(yīng)用萬有引力提供向心力分析天體運動規(guī)律16.(12分)某航天員在一個半徑為R的星球表面做了如下實驗：取一根細(xì)線穿過光滑的細(xì)直管，細(xì)線一端拴一質(zhì)量為m的砝碼，另一端連在一固定的測力計上，手握直管掄動砝碼，使8它在水平面內(nèi)做圓周運動，停止掄動細(xì)直管并保持細(xì)直管豎直砝碼繼續(xù)在一水平面繞圓心O做勻速圓周運動，如圖6所示，此時測力計的示數(shù)為F，細(xì)直管下端和砝碼之間的細(xì)線長度為L且與豎直方向的夾角為.圖6(1)求該星球表面重力加速度g的大??；(2)求砝碼在水平面內(nèi)繞圓心O做勻