-新教材物理人教必修萬(wàn)有引力與宇宙航行提升練習(xí)及答案

2019—2020新教材物理人教必修第二冊(cè)第7章萬(wàn)有引力與宇宙航行提升練習(xí)及答案（新教材）必修第二冊(cè)第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行一、選擇題1、如圖所示，某人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)半徑的eq\f(1,9)，設(shè)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為27天，則此衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期大約是()\f(1,9)天\f(1,3)天天天2、地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍，在“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星通過(guò)月、地之間某一位置時(shí)，月球和地球?qū)λ囊Υ笮∠嗟?，該位置到月球中心和地球中心的距離之比為()∶3∶9∶27∶13、(雙選)一質(zhì)量為m1的衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為r，衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，引力常量為G，則地球的質(zhì)量M可表示為()\f(4π2r3,GT2)\f(4π2R3,GT2)\f(gR2,G)\f(gr2,G)4、(雙選)人造地球衛(wèi)星繞地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)地球半徑為R，地面處的重力加速度為g，人造地球衛(wèi)星()A.繞行的線速度最大為eq\r(gR)B.繞行的周期小于2πeq\r(\f(R,g))C.在距地面高為R處的繞行速度為eq\r(\f(Rg,2))D.在距地面高為R處的周期為2πeq\r(\f(2R,g))5、下列說(shuō)法正確的是()A．經(jīng)典力學(xué)能夠說(shuō)明微觀粒子的規(guī)律性B．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，不適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體C．相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn)，說(shuō)明經(jīng)典力學(xué)已失去意義D．對(duì)于宏觀物體的高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，經(jīng)典力學(xué)仍適用6、(多選)地球繞地軸自轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)靜止在地面上的某一個(gè)物體，下列說(shuō)法正確的是()A.物體的重力并不等于它隨地球自轉(zhuǎn)所需要的向心力B.在地面上的任何位置，物體向心加速度的大小都相等，方向都指向地心C.在地面上的任何位置，物體向心加速度的方向都垂直指向地球的自轉(zhuǎn)軸D.物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度隨著地球緯度的減小而增大7、(雙選)通過(guò)觀測(cè)冥王星的衛(wèi)星，可以推算出冥王星的質(zhì)量。假設(shè)衛(wèi)星繞冥王星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，除了引力常量外，至少還需要兩個(gè)物理量才能計(jì)算出冥王星的質(zhì)量。這兩個(gè)物理量可以是()A.衛(wèi)星的速度和角速度B.衛(wèi)星的質(zhì)量和軌道半徑C.衛(wèi)星的質(zhì)量和角速度D.衛(wèi)星的運(yùn)行周期和軌道半徑8、2017年11月21日，我國(guó)以“一箭三星”方式將吉林一號(hào)視頻04、05、06星成功發(fā)射。其中吉林一號(hào)04星的工作軌道高度約為535km，比同步衛(wèi)星軌道低很多，同步衛(wèi)星的軌道又低于月球的軌道，其軌道關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.吉林一號(hào)04星的發(fā)射速度一定小于km/sB.同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球的角速度大C.吉林一號(hào)04星繞地球運(yùn)行的周期比同步衛(wèi)星的周期大D.所有衛(wèi)星在運(yùn)行軌道上完全失重，重力加速度為零9、牛頓運(yùn)動(dòng)定律不適用于下列哪些情況()A．研究原子中電子的運(yùn)動(dòng)B．研究“嫦娥三號(hào)”的高速發(fā)射C．研究地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)D．研究飛機(jī)從北京飛往紐約的航線10、(多選)月球表面的重力加速度為地球表面重力加速度的eq\f(1,6)，一個(gè)質(zhì)量為600kg的飛行器到達(dá)月球后()A.在月球上的質(zhì)量仍為600kgB.在月球表面受到的重力為980NC.在月球表面上方的高空中所受萬(wàn)有引力小于980ND.在月球上的質(zhì)量將小于600kg11、“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星將氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面，為天氣預(yù)報(bào)提供準(zhǔn)確、全面和及時(shí)的氣象資料。設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，下列說(shuō)法中正確的是()A.同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是第一宇宙速度的eq\f(1,n)B.同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)獲得的速度的eq\f(1,n)C.同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是第一宇宙速度的eq\r(\f(1,n))D.同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的eq\r(\f(1,n))二、非選擇題1、已知某星球的自轉(zhuǎn)周期為T0，在該星球赤道上以初速度v豎直上拋一物體，經(jīng)時(shí)間t物體落回星球表面。已知物體在赤道上隨星球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，要使赤道上的物體“飄”起來(lái)，則該星球的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T要變?yōu)槎啻螅?、木星的衛(wèi)星之一叫“艾奧”，它上面的珞珈火山噴出的巖塊初速度為18m/s時(shí)，上升高度可達(dá)90m。已知“艾奧”的半徑為R＝1800km，忽略“艾奧”的自轉(zhuǎn)及巖塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到稀薄氣體的阻力，引力常量G＝×10－11N·m2/kg2，求：(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(1)“艾奧”的質(zhì)量；(2)“艾奧”的第一宇宙速度。2019—2020新教材物理人教必修第二冊(cè)第7章萬(wàn)有引力與宇宙航行提升練習(xí)及答案（新教材）必修第二冊(cè)第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行一、選擇題1、如圖所示，某人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)半徑的eq\f(1,9)，設(shè)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為27天，則此衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期大約是()\f(1,9)天\f(1,3)天天天【解析】由于r衛(wèi)＝eq\f(1,9)r月，T月＝27天，由開(kāi)普勒第三定律eq\f(req\o\al(3,衛(wèi)),Teq\o\al(2,衛(wèi)))＝eq\f(req\o\al(3,月),Teq\o\al(2,月))，可得T衛(wèi)＝1天，故選項(xiàng)C正確。【答案】C2、地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍，在“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星通過(guò)月、地之間某一位置時(shí)，月球和地球?qū)λ囊Υ笮∠嗟龋撐恢玫皆虑蛑行暮偷厍蛑行牡木嚯x之比為()∶3∶9∶27∶1【解析】由萬(wàn)有引力定律可得，月球?qū)μ皆滦l(wèi)星的引力F＝Geq\f(M月m,req\o\al(2,1))，地球?qū)μ皆滦l(wèi)星的引力F＝Geq\f(M地m,req\o\al(2,2))，由以上兩式可得eq\f(r1,r2)＝eq\r(\f(M月,M地))＝eq\r(\f(1,81))＝eq\f(1,9)，故選項(xiàng)B正確?！敬鸢浮緽3、(雙選)一質(zhì)量為m1的衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為r，衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，引力常量為G，則地球的質(zhì)量M可表示為()\f(4π2r3,GT2)\f(4π2R3,GT2)\f(gR2,G)\f(gr2,G)【解析】衛(wèi)星繞地球運(yùn)行時(shí)，地球?qū)|(zhì)量為m1的衛(wèi)星的萬(wàn)有引力提供了衛(wèi)星運(yùn)行的向心力，由eq\f(GMm1,r2)＝m1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)r得M＝eq\f(4π2r3,GT2)，選項(xiàng)A正確；對(duì)地球表面質(zhì)量為m2的物體，由eq\f(GMm2,R2)＝m2g得M＝eq\f(gR2,G)，選項(xiàng)C正確?！敬鸢浮緼C4、(雙選)人造地球衛(wèi)星繞地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)地球半徑為R，地面處的重力加速度為g，人造地球衛(wèi)星()A.繞行的線速度最大為eq\r(gR)B.繞行的周期小于2πeq\r(\f(R,g))C.在距地面高為R處的繞行速度為eq\r(\f(Rg,2))D.在距地面高為R處的周期為2πeq\r(\f(2R,g))【解析】在距地面高為h處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，由萬(wàn)有引力提供向心力，則Geq\f(Mm,（R＋h）2)＝meq\f(v2,R＋h)＝m(R＋h)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)，Geq\f(M,R2)＝g，所以v＝eq\r(\f(GM,R＋h))＝eq\r(\f(gR2,R＋h))，當(dāng)h＝0時(shí)線速度最大，為v＝eq\r(Rg)，選項(xiàng)A正確；周期T＝2πeq\r(\f(（R＋h）3,gR2))，當(dāng)h＝0時(shí)，最小周期T0＝2πeq\r(\f(R,g))，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在距地面高為R處的繞行速度v′＝eq\r(\f(Rg,2))，選項(xiàng)C正確；在距地面高為R處的周期為T′＝4πeq\r(\f(2R,g))，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼C5、下列說(shuō)法正確的是()A．經(jīng)典力學(xué)能夠說(shuō)明微觀粒子的規(guī)律性B．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，不適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體C．相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn)，說(shuō)明經(jīng)典力學(xué)已失去意義D．對(duì)于宏觀物體的高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，經(jīng)典力學(xué)仍適用【答案】B【解析】經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速物體，新的學(xué)說(shuō)的出現(xiàn)，是一種完善和拓展，經(jīng)典力學(xué)并沒(méi)有失去其存在的意義。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。6、(多選)地球繞地軸自轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)靜止在地面上的某一個(gè)物體，下列說(shuō)法正確的是()A.物體的重力并不等于它隨地球自轉(zhuǎn)所需要的向心力B.在地面上的任何位置，物體向心加速度的大小都相等，方向都指向地心C.在地面上的任何位置，物體向心加速度的方向都垂直指向地球的自轉(zhuǎn)軸D.物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度隨著地球緯度的減小而增大【解析】考慮地球自轉(zhuǎn)的作用效果時(shí)，地面上的物體隨著地球的自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)平面與地軸垂直，向心力的大小為mrω2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；由于在不同位置的軌道半徑各不相同，故向心力大小不一樣，在赤道時(shí)向心力最大，選項(xiàng)D正確；地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力遠(yuǎn)小于萬(wàn)有引力(重力近似等于萬(wàn)有引力)，選項(xiàng)A正確。【答案】ACD7、(雙選)通過(guò)觀測(cè)冥王星的衛(wèi)星，可以推算出冥王星的質(zhì)量。假設(shè)衛(wèi)星繞冥王星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，除了引力常量外，至少還需要兩個(gè)物理量才能計(jì)算出冥王星的質(zhì)量。這兩個(gè)物理量可以是()A.衛(wèi)星的速度和角速度B.衛(wèi)星的質(zhì)量和軌道半徑C.衛(wèi)星的質(zhì)量和角速度D.衛(wèi)星的運(yùn)行周期和軌道半徑【解析】根據(jù)線速度和角速度可以求出半徑r＝eq\f(v,ω)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)，整理可以得到M＝eq\f(v2r,G)＝eq\f(v3,Gω)，故選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；若知道衛(wèi)星的周期和軌道半徑，則eq\f(GMm,r2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)r，整理得到M＝eq\f(4π2r3,GT2)，故選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緼D8、2017年11月21日，我國(guó)以“一箭三星”方式將吉林一號(hào)視頻04、05、06星成功發(fā)射。其中吉林一號(hào)04星的工作軌道高度約為535km，比同步衛(wèi)星軌道低很多，同步衛(wèi)星的軌道又低于月球的軌道，其軌道關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.吉林一號(hào)04星的發(fā)射速度一定小于km/sB.同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球的角速度大C.吉林一號(hào)04星繞地球運(yùn)行的周期比同步衛(wèi)星的周期大D.所有衛(wèi)星在運(yùn)行軌道上完全失重，重力加速度為零【解析】km/s是發(fā)射地球人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝mrω2得，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，同步衛(wèi)星的軌道半徑小于月球的軌道半徑，則同步衛(wèi)星的角速度大于月球繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度，故選項(xiàng)B正確；根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝mreq\f(4π2,T2)得，T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))，吉林一號(hào)04星的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，則吉林一號(hào)04星繞地球運(yùn)行的周期小于同步衛(wèi)星的周期，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，但是重力加速度不為零，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【答案】B9、牛頓運(yùn)動(dòng)定律不適用于下列哪些情況()A．研究原子中電子的運(yùn)動(dòng)B．研究“嫦娥三號(hào)”的高速發(fā)射C．研究地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)D．研究飛機(jī)從北京飛往紐約的航線【答案】A【解析】牛頓力學(xué)屬于經(jīng)典力學(xué)的研究范疇，適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，并注意到低速和高速的標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)于光速，可判定牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于B、C、D中描述的運(yùn)動(dòng)，而A不適用。10、(多選)月球表面的重力加速度為地球表面重力加速度的eq\f(1,6)，一個(gè)質(zhì)量為600kg的飛行器到達(dá)月球后()A.在月球上的質(zhì)量仍為600kgB.在月球表面受到的重力為980NC.在月球表面上方的高空中所受萬(wàn)有引力小于980ND.在月球上的質(zhì)量將小于600kg【解析】物體的質(zhì)量與物體所處的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤；由題意可知，物體在月球表面上所受的重力為地球表面上所受重力的eq\f(1,6)，即F＝eq\f(1,6)mg＝eq\f(1,6)×600×N＝980N，選項(xiàng)B正確；由F＝eq\f(Gm1m2,r2)知，r增大時(shí)，萬(wàn)有引力F減小，選項(xiàng)C正確?！敬鸢浮緼BC11、“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星將氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面，為天氣預(yù)報(bào)提供準(zhǔn)確、全面和及時(shí)的氣象資料。設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，下列說(shuō)法中正確的是()A.同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是第一宇宙速度的eq\f(1,n)B.同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)獲得的速度的eq\f(1,n)C.同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是第一宇宙速度的eq\r(\f(1,n))D.同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的eq\r(\f(1,n))【解析】同步衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力提供向心力，則Geq\f(Mm,r2)＝ma＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)r，得同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度v＝eq\r(\f(GM,r))，又第一宇宙速度v1＝eq\r(\f(GM,R))，所以eq\f(v,v1)＝eq\r(\f(R,r))＝eq\r(\f(1,n))，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；a＝eq\f(GM,r2)，g＝eq\f(GM,R2)，所以eq\f(a,g)＝eq\f(R2,r2)＝eq\f(1,n2)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，則v＝ωr，v自＝ωR，所以eq\f(v,v自)＝eq\f(r,R)＝n，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。【答案】C二、非選擇題1、已知某星球的自轉(zhuǎn)周期為T0，在該星球赤道上以初速度v豎直上拋一物體，經(jīng)時(shí)間t物體落回星球表面。已知物體在赤道上隨星球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，要使赤道上的物體“飄”起來(lái)，則該星球的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T要變?yōu)槎啻?？【解析】物體拋出后，在星球表面上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)星球?qū)ξ矬w產(chǎn)生的“重力加速度”為g，則v＝g×eq\f(t,2)，物體在赤道上隨星球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，設(shè)該星球的半徑是R，根據(jù)向