春人教物理新教材必修萬有引力與宇宙航行習(xí)題及答案

2020春人教物理新教材必修第二冊(cè)第7章萬有引力與宇宙航行習(xí)題及答案（新教材）必修第二冊(cè)第七章萬有引力與宇宙航行一、選擇題1、(多選)哈雷彗星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是比較扁的橢圓，下列說法中正確的是()A.彗星在近日點(diǎn)的速率大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率B.彗星在近日點(diǎn)的角速度大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的角速度C.若彗星運(yùn)轉(zhuǎn)周期為76年，則它的軌道的半長(zhǎng)軸是地球公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)軸的2eq\r(3,722)倍D.若彗星運(yùn)轉(zhuǎn)周期為76年，則它的軌道的半長(zhǎng)軸是地球公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)軸的76倍2、在牛頓發(fā)現(xiàn)太陽與行星間引力的過程中，得出太陽對(duì)行星的引力表達(dá)式后推出行星對(duì)太陽的引力表達(dá)式，這是一個(gè)很關(guān)鍵的論證步驟，這一步驟采用的論證方法是()A.研究對(duì)象的選取 B.理想化過程C.類比法 D.等效的思維方法3、2018年11月1日，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射第四十一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，是我國(guó)北斗三號(hào)系統(tǒng)第十七顆組網(wǎng)衛(wèi)星，它是地球同步衛(wèi)星，設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度一定，下面關(guān)于該衛(wèi)星的說法正確的是()A.它繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度B.它沿著與赤道成一定角度的軌道運(yùn)動(dòng)C.運(yùn)行的軌道半徑可以有不同的取值D.如果需要可以發(fā)射到北京上空4、關(guān)于宇宙速度的說法正確的是()A.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的最大速度B.第一宇宙速度是地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度C.人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間D.第三宇宙速度是物體逃離地球的最小速度5、(多選)牛頓運(yùn)動(dòng)定律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“嫦娥四號(hào)”的高速發(fā)射C.研究地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)D.研究飛機(jī)從深圳飛往北京的航線6、關(guān)于引力常量，下列說法正確的是()A.引力常量是兩個(gè)質(zhì)量為1kg的質(zhì)點(diǎn)相距1m時(shí)的相互吸引力B.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，給出了引力常量的值C.引力常量的測(cè)定，證明了萬有引力的存在D.引力常量G是不變的，其數(shù)值大小與單位制的選擇無關(guān)7、有兩個(gè)行星A、B，在這兩個(gè)行星表面附近各有一顆衛(wèi)星，如果這兩顆衛(wèi)星運(yùn)行的周期相等，則行星A、B的密度之比為()∶1∶1∶2D.無法計(jì)算8、(多選)2018年6月5日“風(fēng)云二號(hào)H星”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，“風(fēng)云二號(hào)H星”是靜止軌道氣象衛(wèi)星，將與在軌的風(fēng)云二號(hào)E、F、G星開展組網(wǎng)觀測(cè)，對(duì)于保證我國(guó)兩代靜止軌道氣象衛(wèi)星業(yè)務(wù)持續(xù)有著重要意義，“天宮二號(hào)”的運(yùn)行軌道高度為350km，它們的運(yùn)行軌道均視為圓周，則()A.“天宮二號(hào)”比“風(fēng)云二號(hào)H星”速度大B.“天宮二號(hào)”比“風(fēng)云二號(hào)H星”周期長(zhǎng)C.“天宮二號(hào)”比“風(fēng)云二號(hào)H星”角速度大D.“天宮二號(hào)”比“風(fēng)云二號(hào)H星”加速度大9、關(guān)于牛頓力學(xué)和相對(duì)論，下列說法正確的是()A.牛頓力學(xué)和相對(duì)論是各自獨(dú)立的學(xué)說，互不相容B.相對(duì)論是在否定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上建立起來的C.相對(duì)論和牛頓力學(xué)是兩種不同的學(xué)說，二者沒有聯(lián)系D.牛頓力學(xué)包含于相對(duì)論之中，牛頓力學(xué)是相對(duì)論的特例10、一名宇航員來到一個(gè)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的()\f(1,4)\f(1,2)倍倍11、如圖所示，地球繞著太陽公轉(zhuǎn)，而月球又繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)均可近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)。如果要通過觀測(cè)求得地球的質(zhì)量，需要測(cè)量下列哪些量()A.地球繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑和周期B.月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑和周期C.地球的半徑和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期D.地球的半徑和月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期12、(雙選)下面關(guān)于同步衛(wèi)星的說法中正確的是()A.所有的地球同步衛(wèi)星都位于地球的赤道平面內(nèi)B.所有的地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量都相等C.它運(yùn)行的線速度一定小于第一宇宙速度D.它可以定位在桂林的正上空13、2017年10月3日，瑞典皇家科學(xué)院將2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了三位美國(guó)科學(xué)家，以表彰他們對(duì)LIGO探測(cè)裝置的決定性貢獻(xiàn)和探測(cè)到引力波的存在。引力波是愛因斯坦相對(duì)論的最后一塊缺失的“拼圖”，相對(duì)論在一定范圍內(nèi)彌補(bǔ)了牛頓力學(xué)的局限性。關(guān)于牛頓力學(xué)，下列說法正確的是()A.牛頓力學(xué)完全適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)B.牛頓力學(xué)取得了巨大成就，是普遍適用的C.隨著物理學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)將逐漸成為過時(shí)的理論D.由于相對(duì)論、量子論的提出，牛頓力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價(jià)值二、非選擇題1、如圖所示是火星沖日的年份示意圖，請(qǐng)思考：(1)觀察圖中地球、火星的位置，地球和火星的公轉(zhuǎn)周期哪個(gè)更長(zhǎng)？(2)已知地球的公轉(zhuǎn)周期是一年，由此計(jì)算火星的公轉(zhuǎn)周期還需要知道哪些數(shù)據(jù)？(3)地球、火星的軌道可近似看成圓軌道，開普勒第三定律還適用嗎？2、如圖所示，兩個(gè)星球A、B組成雙星系統(tǒng)，它們?cè)谙嗷ブg的萬有引力作用下，繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知A、B星球質(zhì)量分別為mA、mB，引力常量為G。求eq\f(L3,T2)(其中L為兩星中心距離，T為兩星的運(yùn)動(dòng)周期)。3、如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，則A測(cè)得兩飛船間的距離________(選填“大于”“等于”或“小于”)L。當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，A測(cè)得該信號(hào)的速度為________。2020春人教物理新教材必修第二冊(cè)第7章萬有引力與宇宙航行習(xí)題及答案（新教材）必修第二冊(cè)第七章萬有引力與宇宙航行一、選擇題1、(多選)哈雷彗星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是比較扁的橢圓，下列說法中正確的是()A.彗星在近日點(diǎn)的速率大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率B.彗星在近日點(diǎn)的角速度大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的角速度C.若彗星運(yùn)轉(zhuǎn)周期為76年，則它的軌道的半長(zhǎng)軸是地球公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)軸的2eq\r(3,722)倍D.若彗星運(yùn)轉(zhuǎn)周期為76年，則它的軌道的半長(zhǎng)軸是地球公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)軸的76倍【解析】根據(jù)開普勒第二定律，在相同的時(shí)間內(nèi)，彗星在近日點(diǎn)通過的弧長(zhǎng)大，因此在近日點(diǎn)彗星的線速度(即速率)、角速度都大，選項(xiàng)A、B正確；根據(jù)開普勒第三定律eq\f(a3,T2)＝k，則eq\f(aeq\o\al(3,1),aeq\o\al(3,2))＝eq\f(Teq\o\al(2,1),Teq\o\al(2,2))＝762，即a1＝eq\r(3,5776)a2＝2eq\r(3,722)a2，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼BC2、在牛頓發(fā)現(xiàn)太陽與行星間引力的過程中，得出太陽對(duì)行星的引力表達(dá)式后推出行星對(duì)太陽的引力表達(dá)式，這是一個(gè)很關(guān)鍵的論證步驟，這一步驟采用的論證方法是()A.研究對(duì)象的選取 B.理想化過程C.類比法 D.等效的思維方法【解析】太陽對(duì)行星的引力表達(dá)式F∝eq\f(m,r2)，被吸引的物體為行星，其質(zhì)量為m。行星對(duì)太陽的引力和太陽對(duì)行星的引力是同性質(zhì)的力，行星對(duì)太陽引力的表達(dá)式與太陽對(duì)行星引力的表達(dá)式應(yīng)有相同的形式。如果被吸引的物體是太陽且質(zhì)量為M，則行星對(duì)太陽引力的表達(dá)式應(yīng)為F∝eq\f(M,r2)，這一論證過程是類比論證過程。【答案】C3、2018年11月1日，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射第四十一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，是我國(guó)北斗三號(hào)系統(tǒng)第十七顆組網(wǎng)衛(wèi)星，它是地球同步衛(wèi)星，設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度一定，下面關(guān)于該衛(wèi)星的說法正確的是()A.它繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度B.它沿著與赤道成一定角度的軌道運(yùn)動(dòng)C.運(yùn)行的軌道半徑可以有不同的取值D.如果需要可以發(fā)射到北京上空【解析】地球的同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的周期相同，故它繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，選項(xiàng)A正確；它的軌道平面與赤道平面重合，即只能定點(diǎn)在赤道的上空，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝mω2r可知，運(yùn)行的軌道半徑是固定的值，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。【答案】A4、關(guān)于宇宙速度的說法正確的是()A.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的最大速度B.第一宇宙速度是地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度C.人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間D.第三宇宙速度是物體逃離地球的最小速度【解析】第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，同時(shí)也是人造地球衛(wèi)星的最大運(yùn)行速度，故A正確，B、C錯(cuò)誤；第二宇宙速度是物體逃離地球的最小速度，D錯(cuò)誤。【答案】A5、(多選)牛頓運(yùn)動(dòng)定律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“嫦娥四號(hào)”的高速發(fā)射C.研究地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)D.研究飛機(jī)從深圳飛往北京的航線【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，要注意到低速和高速的標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)于光速而言的，則可判定牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于B、C、D中描述的運(yùn)動(dòng)，而A不適用。【答案】BCD6、關(guān)于引力常量，下列說法正確的是()A.引力常量是兩個(gè)質(zhì)量為1kg的質(zhì)點(diǎn)相距1m時(shí)的相互吸引力B.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，給出了引力常量的值C.引力常量的測(cè)定，證明了萬有引力的存在D.引力常量G是不變的，其數(shù)值大小與單位制的選擇無關(guān)【解析】引力常量的大小等于兩個(gè)質(zhì)量為1kg的質(zhì)點(diǎn)相距1m時(shí)的萬有引力的數(shù)值，而引力常量不是兩個(gè)質(zhì)量為1kg的質(zhì)點(diǎn)相距1m時(shí)的相互吸引力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，但他并未測(cè)出引力常量的值，引力常量的值是卡文迪什巧妙地利用扭秤裝置在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)出的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；引力常量的測(cè)定，證明了萬有引力的存在，選項(xiàng)C正確；引力常量G是一個(gè)常量，其大小與單位制的選取有關(guān)，在國(guó)際單位制中G＝×10－11N·m2/kg2，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【答案】C7、有兩個(gè)行星A、B，在這兩個(gè)行星表面附近各有一顆衛(wèi)星，如果這兩顆衛(wèi)星運(yùn)行的周期相等，則行星A、B的密度之比為()∶1∶1∶2D.無法計(jì)算【解析】衛(wèi)星在行星表面運(yùn)動(dòng)，密度ρ＝eq\f(3π,GT2)，因周期相同，則密度相同，選項(xiàng)A正確?！敬鸢浮緼8、(多選)2018年6月5日“風(fēng)云二號(hào)H星”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，“風(fēng)云二號(hào)H星”是靜止軌道氣象衛(wèi)星，將與在軌的風(fēng)云二號(hào)E、F、G星開展組網(wǎng)觀測(cè)，對(duì)于保證我國(guó)兩代靜止軌道氣象衛(wèi)星業(yè)務(wù)持續(xù)有著重要意義，“天宮二號(hào)”的運(yùn)行軌道高度為350km，它們的運(yùn)行軌道均視為圓周，則()A.“天宮二號(hào)”比“風(fēng)云二號(hào)H星”速度大B.“天宮二號(hào)”比“風(fēng)云二號(hào)H星”周期長(zhǎng)C.“天宮二號(hào)”比“風(fēng)云二號(hào)H星”角速度大D.“天宮二號(hào)”比“風(fēng)云二號(hào)H星”加速度大【解析】由于r天<r風(fēng)，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝mrω2＝mreq\f(4π2,T2)＝ma，得v＝eq\r(\f(GM,r))，故A正確；ω＝eq\r(\f(GM,r3))，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，故B錯(cuò)誤，C正確；a＝eq\f(GM,r2)，故D正確?！敬鸢浮緼CD9、關(guān)于牛頓力學(xué)和相對(duì)論，下列說法正確的是()A.牛頓力學(xué)和相對(duì)論是各自獨(dú)立的學(xué)說，互不相容B.相對(duì)論是在否定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上建立起來的C.相對(duì)論和牛頓力學(xué)是兩種不同的學(xué)說，二者沒有聯(lián)系D.牛頓力學(xué)包含于相對(duì)論之中，牛頓力學(xué)是相對(duì)論的特例【解析】人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)要受到所處時(shí)代的客觀條件和科學(xué)水平的制約，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人們只有不斷地?cái)U(kuò)展自己的認(rèn)識(shí)，才能掌握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)律；新的科學(xué)的誕生并不意味著對(duì)原來科學(xué)的全盤否定，只能認(rèn)為過去的科學(xué)是新的科學(xué)在一定條件下的特殊情形，選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緿10、一名宇航員來到一個(gè)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的()\f(1,4)\f(1,2)倍倍【解析】F地＝eq\f(GM0m,req\o\al(2,0))，F(xiàn)星＝eq\f(GMm,r2)＝eq\f(\f(1,2)GM0m,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)r0))\s\up12(2))＝2eq\f(GM0m,req\o\al(2,0))＝2F地，選項(xiàng)C正確。【答案】C11、如圖所示，地球繞著太陽公轉(zhuǎn)，而月球又繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)均可近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)。如果要通過觀測(cè)求得地球的質(zhì)量，需要測(cè)量下列哪些量()A.地球繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑和周期B.月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑和周期C.地球的半徑和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期D.地球的半徑和月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期【解析】欲求地球的質(zhì)量M，根據(jù)eq\f(GMm,R2)＝meq\f(4π2R,T2)，則需要知道月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑和周期，而不是地球繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑與周期，故選項(xiàng)B正確?！敬鸢浮緽12、(雙選)下面關(guān)于同步衛(wèi)星的說法中正確的是()A.所有的地球同步衛(wèi)星都位于地球的赤道平面內(nèi)B.所有的地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量都相等C.它運(yùn)行的線速度一定小于第一宇宙速度D.它可以定位在桂林的正上空【解析】同步衛(wèi)星運(yùn)行軌道只能位于地球赤道平面內(nèi)，故選項(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可知，衛(wèi)星的質(zhì)量m在等式兩邊約去了，同步衛(wèi)星的質(zhì)量可以不等，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，也是最大的環(huán)繞速度，而同步衛(wèi)星的軌道半徑要大于近地衛(wèi)星的軌道半徑，則同步衛(wèi)星運(yùn)行的線速度一定小于第一宇宙速度，故選項(xiàng)C正確。【答案】AC13、2017年10月3日，瑞典皇家科學(xué)院將2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了三位美國(guó)科學(xué)家，以表彰他們對(duì)LIGO探測(cè)裝置的決定性貢獻(xiàn)和探測(cè)到引力波的存在。引力波是愛因斯坦相對(duì)論的最后一塊缺失的“拼圖”，相對(duì)論在一定范圍內(nèi)彌補(bǔ)了牛頓力學(xué)的局限性。關(guān)于牛頓力學(xué)，下列說法正確的是()A.牛頓力學(xué)完全適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)B.牛頓力學(xué)取得了巨大成就，是普遍適用的C.隨著物理學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)將逐漸成為過時(shí)的理論D.由于相對(duì)論、量子論的提出，牛頓力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價(jià)值【解析】牛頓力學(xué)完全適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體，故選項(xiàng)A正確；牛頓力學(xué)取得了巨大的成就，但它也具有一定的局限性，并不是普遍適用的，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在微觀高速情況下，要用量子力學(xué)和相對(duì)論來解釋，但是并不會(huì)因?yàn)橄鄬?duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，就否定了牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)在其適用范圍內(nèi)仍然是正確的，故不會(huì)過時(shí)也不會(huì)失去應(yīng)用價(jià)值，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼二、非選擇題1、如圖所示是火星沖日的年份示意圖，請(qǐng)思考：(1)觀察圖中地球、火星的位置，地球和火星的公轉(zhuǎn)周期哪個(gè)更長(zhǎng)？(2)已知地球的公轉(zhuǎn)周期是一年，由此計(jì)算火星的公轉(zhuǎn)周期還需要知道哪些數(shù)據(jù)？(3)地球、火星的軌道可近似看成圓軌道，開普勒第三定律還適用嗎？【