月高一物理人教版必修二第六章萬有引力與航天單元檢測（原卷版）

2018年高一物理必修二：單元檢測第六章萬有引力與航天一、單選題（本大題共10小題，共40.0分）1.1.如圖所示，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)開普勒行星運動定律可知()學(xué)|科|網(wǎng)...學(xué)|科|網(wǎng)...A.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2.2.飛船圍繞太陽在近似圓周的軌道上運動，若其軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，則宇宙飛船繞太陽運行的周期是（）A.3年B.9年C.27年D.81年3.3.下列關(guān)于萬有引力定律的說法中，正確的是萬有引力定律是卡文迪許在實驗室中發(fā)現(xiàn)的

對于相距很遠、可以看成質(zhì)點的兩個物體，萬有引力定律中的r是兩質(zhì)點間的距離

對于質(zhì)量分布均勻的球體，公式中的r是兩球心間的距離

質(zhì)量大的物體對質(zhì)量小的物體的引力大于質(zhì)量小的物體對質(zhì)量大的物體的引力．A.B.C.D.4.有兩顆行星A、B，在這兩顆行星表面附近各有一顆衛(wèi)星，若這兩顆衛(wèi)星運動的周期相等，則下列說法正確是A.兩顆衛(wèi)星的角速度大小相等B.兩顆衛(wèi)星的線速度大小相等C.兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量相等D.兩顆行星的密度相等5.5.卡文迪許用扭秤實驗測定了引力常量，不僅用實驗驗證了萬有引力定律的正確性，而且應(yīng)用引力常量還可以測出地球的質(zhì)量，卡文迪許也因此被稱為“能稱出地球質(zhì)量的人”已知引力常量，地面的重力加速度g取，地球半徑，則地球質(zhì)量約為A.B.C.D.6.6.兩個行星的質(zhì)量分別為m1和m2，繞太陽運行的軌道半徑分別是r1和r2，若它們只受太陽引力的作用，那么這兩個行星的向心加速度之比為（）A.1B.C.D.7.7.某雙星系統(tǒng)由兩顆恒星構(gòu)成，質(zhì)量分別為和，距中心距離分別為和，且，則下面的表述正確的是A.它們的角速度相同B.它們的線速度相同C.D.它們的加速度相同8.已知引力常量為G，根據(jù)下列數(shù)據(jù)可以計算出地球質(zhì)量的是A.地球表面的重力加速度和地球半徑B.月球自轉(zhuǎn)的周期和月球的半徑C.衛(wèi)星距離地面的高度和其運行的周期D.地球公轉(zhuǎn)的周期和日地之間的距離9.9.有研究表明300年后人類產(chǎn)生的垃圾將會覆蓋地球1米厚．有人提出了“將人類產(chǎn)生的垃圾分批轉(zhuǎn)移到無人居住的月球上”的設(shè)想，假如不考慮其他星體的影響，且月球仍沿著原來的軌道繞地球作勻速圓周運動，運用您所學(xué)物理知識，分析垃圾轉(zhuǎn)移前后，下列說法中正確的是A.地球與月球間的萬有引力會逐漸減小B.月球繞地球運行的線速度將會逐漸變小C.月球繞地球運行的加速度將會逐漸變大D.月球繞地球運行的周期將變小10.10.地球同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度始終保持不變，常用于通訊、氣象、廣播電視、導(dǎo)彈預(yù)警、數(shù)據(jù)中繼等方面，以實現(xiàn)對同一地區(qū)的連續(xù)工作下面關(guān)于地球同步衛(wèi)星說法不正確的是A.不同國家為了發(fā)揮同步衛(wèi)星最大的作用，可以讓同步衛(wèi)星定點在自己國家的上空．B.所有同步衛(wèi)星的軌道只能是圓，不可能是橢圓C.所有同步衛(wèi)星的高度都是一樣的D.不同國家發(fā)射的同步衛(wèi)星都必須在同一軌道上二、多選題（本大題共5小題，共25.0分）11.11.假設(shè)地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體已知地球表面兩極處的重力加速度大小為，地球的半徑為R，地球的自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G，由此可知A.地球的質(zhì)量為B.地球表面赤道處的重力加速度大小為C.近地衛(wèi)星在軌運行的加速度大小為D.地球同步衛(wèi)星在軌道上運行的加速度大小為12.12.同步衛(wèi)星到地心的距離為r，加速度為，速度為；地球半徑為R，赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為，速度為，則（）A.B.C.D.13.13.在完成各項既定任務(wù)后，“神舟九號”飛船于2012年6月29日10時許返回地面，主著陸場位于內(nèi)蒙古四子王旗地區(qū)。如圖所示，飛船在返回地面時，要在P點從圓形軌道Ⅰ進入橢圓軌道Ⅱ，Q為軌道Ⅱ上的一點，M為軌道Ⅰ上的另一點，關(guān)于“神舟九號”的運動，下列說法中正確的有()A.飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于經(jīng)過Q的速度B.飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的速度C.飛船在軌道Ⅱ上運動的周期大于在軌道Ⅰ上運動的周期D.飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的加速度14.14.如圖所示，A、B兩顆人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，下列說法正確的是A.線速度大小關(guān)系：B.線速度大小關(guān)系：C.周期關(guān)系：D.周期關(guān)系：15.15.如圖，三個質(zhì)點a、b、c的質(zhì)量分別為m1、m2、M(M遠大于m1及m2)，在c的萬有引力作用下，a、b在同一平面內(nèi)繞c沿逆時針方向做勻速圓周運動，已知軌道半徑之比為ra∶rb＝1∶4，則下列說法中正確的有()A.a、b運動的周期之比為Ta∶Tb＝1∶8B.a、b運動的周期之比為Ta∶Tb＝1∶4C.從圖示位置開始，在b轉(zhuǎn)動一周的過程中，a、b、c共線12次D.從圖示位置開始，在b轉(zhuǎn)動一周的過程中，a、b、c共線14次三、計算題（本大題共3小題，共35.0分）16.16.為了實現(xiàn)登月計劃，要測算地月之間的距離．已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，在地面附近，物體受到地球的萬有引力近似等于物體在地面上的重力，又知月球繞地球運動的周期為T，萬有引力常量為G，則：（1）地球的質(zhì)量為多少？（2）地月之間的距離為多少？17.17.已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響．求：（1）地球第一宇宙速度v1的表達式；（2）若地球自轉(zhuǎn)周期為T，計算地球同步衛(wèi)星距離地面的高度h．18.18.兩顆人造地球衛(wèi)星，在同一平面上沿相同繞行方向繞地球做勻速圓周運動，它們的軌道半徑分別為2R、8R，R為地球半徑，地面重力加速度為g，如果我們把兩衛(wèi)星相距最近稱為兩衛(wèi)星相遇，求這兩顆衛(wèi)星每隔多長時間相遇一次？2018年高一物理必修二：單元檢測第六章萬有引力與航天一、單選題（本大題共10小題，共40.0分）1.1.如圖所示，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)開普勒行星運動定律可知()學(xué)+科+網(wǎng)...學(xué)+科+網(wǎng)...學(xué)+科+網(wǎng)...學(xué)+科+網(wǎng)...學(xué)+科+網(wǎng)...學(xué)+科+網(wǎng)...A.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】試題分析：根據(jù)開普勒第二定律：對每一個行星而言，太陽行星的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等．行星在此橢圓軌道上運動的速度大小不斷變化．故A錯誤；根據(jù)開普勒第二定律：對每一個行星而言，太陽行星的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等，所以地球靠近太陽的過程中，運行速率將增大，故B錯誤；根據(jù)開普勒第二定律：對每一個行星而言，太陽行星的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等．故C錯誤；根據(jù)開普勒第三定律：所有行星的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，故D正確；故選D．考點：開普勒行星運動定律【名師點睛】該題以地球和火星為例子考查開普勒定律，正確理解開普勒的行星運動三定律是解答本題的關(guān)鍵，所以要熟記理解開普勒的行星運動三定律：第一定律：所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上．第二定律：對每一個行星而言，太陽行星的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等．第三定律：所有行星的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。2.2.飛船圍繞太陽在近似圓周的軌道上運動，若其軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，則宇宙飛船繞太陽運行的周期是（）A.3年B.9年C.27年D.81年【答案】C【解析】根據(jù)開普勒第三定律，對同一中心天體是一個定值，所以，移項化簡得，故C正確．3.3.下列關(guān)于萬有引力定律的說法中，正確的是萬有引力定律是卡文迪許在實驗室中發(fā)現(xiàn)的

對于相距很遠、可以看成質(zhì)點的兩個物體，萬有引力定律中的r是兩質(zhì)點間的距離

對于質(zhì)量分布均勻的球體，公式中的r是兩球心間的距離

質(zhì)量大的物體對質(zhì)量小的物體的引力大于質(zhì)量小的物體對質(zhì)量大的物體的引力．A.B.C.D.【答案】C【解析】【詳解】①.萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的，故①錯誤；②.對于相距很遠、可以看成質(zhì)點的兩個物體,萬有引力定律F=中的r是兩質(zhì)點間的距離，故②正確；③.對于質(zhì)量分布均勻的球體，公式中的r是兩球心間的距離，故③正確；④.物體之間的萬有引力是作用力和反作用力，不論質(zhì)量大小，兩物體之間的萬有引力總是大小相等，故④錯誤。故選：C.4.有兩顆行星A、B，在這兩顆行星表面附近各有一顆衛(wèi)星，若這兩顆衛(wèi)星運動的周期相等，則下列說法正確是A.兩顆衛(wèi)星的角速度大小相等B.兩顆衛(wèi)星的線速度大小相等C.兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量相等D.兩顆行星的密度相等【答案】AD【解析】試題分析：這兩顆衛(wèi)星運動的周期相等，根據(jù)，所以兩顆衛(wèi)星的角速度大小相等．故A正確；根據(jù)，故線速度與行星的半徑成正比，線速度大小不一定相等．故B錯誤．根據(jù)題目的數(shù)據(jù)無法判斷兩衛(wèi)星的質(zhì)量，故C錯誤．根據(jù)密度的定義，由于周期相同，故兩行星的密度一定相等，故D正確．故選AD。考點：萬有引力定律的應(yīng)用【名師點睛】本題要掌握衛(wèi)星繞行星表面做勻速圓周運動時，萬有引力提供向心力，可以計算出中心天體即行星的質(zhì)量，再根據(jù)密度的定義式可計算出行星的密度．5.5.卡文迪許用扭秤實驗測定了引力常量，不僅用實驗驗證了萬有引力定律的正確性，而且應(yīng)用引力常量還可以測出地球的質(zhì)量，卡文迪許也因此被稱為“能稱出地球質(zhì)量的人”已知引力常量，地面的重力加速度g取，地球半徑，則地球質(zhì)量約為A.B.C.D.【答案】D【解析】【詳解】地球表面處物體所受到的萬有引力近似等于物體的重力，，可得：M=≈1×1024kg；故選:D.6.6.兩個行星的質(zhì)量分別為m1和m2，繞太陽運行的軌道半徑分別是r1和r2，若它們只受太陽引力的作用，那么這兩個行星的向心加速度之比為（）A.1B.C.D.【答案】D【解析】萬有引力提供行星圓周運動的向心力即：,可得行星的向心加速度，所以，故ABC錯誤，D正確；故選D.7.7.某雙星系統(tǒng)由兩顆恒星構(gòu)成，質(zhì)量分別為和，距中心距離分別為和，且，則下面的表述正確的是A.它們的角速度相同B.它們的線速度相同C.D.它們的加速度相同【答案】A【解析】【詳解】A.雙星系統(tǒng)的角速度、周期是相同的。故A正確；B.雙星系統(tǒng)的角速度相等，而r1>r2，根據(jù)：v=ωr，可知，它們的線速度一定不同。故B錯誤；C.對m1:對m2:解得m1:m2=r2:r1.由于r1>r2，所以m1<m2.故C錯誤；D.根據(jù)加速度a=ω2r，角速度相同，半徑不同，所以它們的加速度不同，故D錯誤。故選：A【點睛】雙星靠相互間的萬有引力提供向心力，具有相同的角速度和周期．根據(jù)萬有引力等于向心力，列式求解．8.已知引力常量為G，根據(jù)下列數(shù)據(jù)可以計算出地球質(zhì)量的是A.地球表面的重力加速度和地球半徑B.月球自轉(zhuǎn)的周期和月球的半徑C.衛(wèi)星距離地面的高度和其運行的周期D.地球公轉(zhuǎn)的周期和日地之間的距離【答案】A【解析】試題分析：地球表面，重力等于萬有引力，，所以。A選項正確。衛(wèi)C選項，已知衛(wèi)星距離地面的高度和其運行的周期，，C選項缺少地球半徑。D選項，，可以計算出太陽質(zhì)量?？键c：萬有引力定律及其應(yīng)用。9.9.有研究表明300年后人類產(chǎn)生的垃圾將會覆蓋地球1米厚．有人提出了“將人類產(chǎn)生的垃圾分批轉(zhuǎn)移到無人居住的月球上”的設(shè)想，假如不考慮其他星體的影響，且月球仍沿著原來的軌道繞地球作勻速圓周運動，運用您所學(xué)物理知識，分析垃圾轉(zhuǎn)移前后，下列說法中正確的是A.地球與月球間的萬有引力會逐漸減小B.月球繞地球運行的線速度將會逐漸變小C.月球繞地球運行的加速度將會逐漸變大D.月球繞地球運行的周期將變小【答案】B【解析】試題分析：月球繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律列式求解出線速度、周期和萬有引力的表達式進行分析．設(shè)地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m，地球與月球間的萬有引力，由于，M減小、m增加、固定，故會增加，故地球與月球間的萬有引力會逐漸增加，直到兩者質(zhì)量相等為止，A錯誤；萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有解得，由于M減小，故月球的運行速度減小，向心加速度減小，周期將會增大，故B正確CD錯誤．10.10.地球同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度始終保持不變，常用于通訊、氣象、廣播電視、導(dǎo)彈預(yù)警、數(shù)據(jù)中繼等方面，以實現(xiàn)對同一地區(qū)的連續(xù)工作下面關(guān)于地球同步衛(wèi)星說法不正確的是A.不同國家為了發(fā)揮同步衛(wèi)星最大的作用，可以讓同步衛(wèi)星定點在自己國家的上空．B.所有同步衛(wèi)星的軌道只能是圓，不可能是橢圓C.所有同步衛(wèi)星的高度都是一樣的D.不同國家發(fā)射的同步衛(wèi)星都必須在同一軌道上【答案】A【解析】【詳解】A.它們只能在赤道的正上方，它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地球的引力就不在一個平面上，這是不可能的。所以不可能定點在任意國家的上空，故A錯誤；B.所有同步衛(wèi)星的軌道只能是圓，不可能是橢圓，否則不可能同步，故B正確；C.根據(jù)，則有r=，同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，所以各個同步衛(wèi)星軌道半徑相同，故C正確；D.不同國家發(fā)射的同步衛(wèi)星都必須在同一軌道上，即赤道上空，故D正確；本題選擇不正確的，故選：A.二、多選題（本大題共5小題，共25.0分）11.11.假設(shè)地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體已知地球表面兩極處的重力加速度大小為，地球的半徑為R，地球的自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G，由此可知A.地球的質(zhì)量為B.地球表面赤道處的重力加速度大小為C.近地衛(wèi)星在軌運行的加速度大小為D.地球同步衛(wèi)星在軌道上運行的加速度大小為【答案】BD【解析】【詳解】A.根據(jù)萬有引力等于重力，則有：，解得：，故A錯誤；B.根據(jù)向心加速度表達式，則知赤道上物體加速度：a=ω2R=，所以地球表面赤道處的重力加速度為g0?，故B正確；C.近地衛(wèi)星在軌道運行的加速度a0==g0，故C錯誤；D.同步衛(wèi)星所受萬有引力等于向心力：=ma′，解得：a′=，故D正確；故選：BD.12.12.同步衛(wèi)星到地心的距離為r，加速度為，速度為；地球半徑為R，赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為，速度為，則（）A.B.C.D.【答案】C【解析】因為同步衛(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，所以角速度相等

A、根據(jù)公式：得：，故AB錯誤；

C、根據(jù)得，，故C正確，D錯誤。點睛：解決本題的關(guān)鍵知道同步衛(wèi)星和隨地球自轉(zhuǎn)的物體角速度相等，根據(jù)得出同步衛(wèi)星和隨地球自轉(zhuǎn)物體的向心加速度之比，根據(jù)討論速度之比。13.13.在完成各項既定任務(wù)后，“神舟九號”飛船于2012年6月29日10時許返回地面，主著陸場位于內(nèi)蒙古四子王旗地區(qū)。如圖所示，飛船在返回地面時，要在P點從圓形軌道Ⅰ進入橢圓軌道Ⅱ，Q為軌道Ⅱ上的一點，M為軌道Ⅰ上的另一點，關(guān)于“神舟九號”的運動，下列說法中正確的有()A.飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于經(jīng)過Q的速度B.飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的速度C.飛船在軌道Ⅱ上運動的周期大于在軌道Ⅰ上運動的周期D.飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的加速度【答案】AB【解析】【分析】在軌道Ⅱ上運行時，根據(jù)萬有引力做功情況判斷P、Q兩點的速度大小，根據(jù)開普勒第三定律比較在軌道Ⅱ上和在軌道Ⅰ上運行的周期大小，通過比較萬有引力的大小，根據(jù)牛頓第二定律比較經(jīng)過P點的加速度大小．從軌道Ⅱ上P點進入軌道Ⅰ需加速，使得萬有引力等于向心力．【詳解】在軌道Ⅱ上運行時，由P點向Q點運動，萬有引力做正功，動能增大，所以Q點動能大于P點動能，即飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于經(jīng)過Q的速度，故A正確。

B、在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點，由于萬有引力大于向心力，會靠近地球運動，在該位置加速，使得萬有引力等于向心力，進入軌道Ⅰ，所以在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的動能小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P

的動能，所以飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的速度，所以飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的速度。故B正確；根據(jù)開普勒第三定律知，R3/T2=k，橢圓軌道的半長軸小球軌道Ⅰ的半徑，所以在軌道Ⅱ上運動的周期小于在軌道Ⅰ上運動的周期。故C錯誤。在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點所受的萬有引力等于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的萬有引力，即也等于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的萬有引力，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度相等。故D錯誤。故選AB?！军c睛】解決本題的關(guān)鍵掌握衛(wèi)星的變軌的原理，即從低軌道進入高軌道要點火加速，從高軌道到低軌道要制動減速，同時要掌握開普勒第三定律，通過比較軌道半徑比較運動的周期．14.14.如圖所示，A、B兩顆人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，下列說法正確的是A.線速度大小關(guān)系：B.線速度大小關(guān)系：C.周期關(guān)系：D.周期關(guān)系：【答案】AC【解析】【詳解】設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m、軌道半徑為r、地球的質(zhì)量為M，根據(jù)萬有引力提供向心力，得：，可得：，可知，衛(wèi)星的軌道半徑越大，線速度越小，周期越大，所以，線速度大小關(guān)系為：vA>vB.周期關(guān)系為：TA<TB.故AC正確，BD錯誤。故選：AC【點睛】根據(jù)人造地球衛(wèi)星的萬有引力等于向心力，列式求出線速度、周期與軌道半徑的表達式，再進行比較即可．15.15.如圖，三個質(zhì)點a、b、c的質(zhì)量分別為m1、m2、M(M遠大于m1及m2)，在c的萬有引力作用下，a、b在同一平面內(nèi)繞c沿逆時針方向做勻速圓周運動，已知軌道半徑之比為ra∶rb＝1∶4，則下列說法中正確的有()A.a、b運動的周期之比為Ta∶Tb＝1∶8B.a、b運動的周期之比為Ta∶Tb＝1∶4C.從圖示位置開始，在b轉(zhuǎn)動一周的過程中，a、b、c共線12次D.從圖示位置開始，在b轉(zhuǎn)動一周的過程中，a、b、c共線14次【答案】AD【解析】根據(jù)，可得周期之比為，所以A正確；B錯誤；a、b、c共線有兩種情況，一是a、b在c的同側(cè)，二是a、b在c的兩側(cè)，由于T