人教版高中物理必修二第六章《萬(wàn)有引力與航天》單元檢測(cè)題

高中物理必修二第六章《萬(wàn)有引力與航天》單元檢測(cè)題一、單選題(每小題只有一個(gè)正確答案)1.孤立的兩顆星球A、B構(gòu)成雙星系統(tǒng)，已知A、B質(zhì)量之比mA：mB＝1∶3，那么它們的線速度之比vA：vB為()A.1∶1B.3∶1C.1∶9D.9∶1【答案】B【解析】雙星繞連線上某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供圓周運(yùn)動(dòng)向心力，兩星的周期和角速度相同則有：GmAmB(rA+rB)22.在氣象衛(wèi)星中有極地衛(wèi)星，在導(dǎo)航通訊衛(wèi)星中有同步衛(wèi)星．若某極地衛(wèi)星通過(guò)了南北極的極點(diǎn)，周期為2.5h．則關(guān)于它與同步衛(wèi)星的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()A.極地衛(wèi)星的繞行軌道平面與同步衛(wèi)星的軌道平面互相垂直B.極地衛(wèi)星的速率可能比同步衛(wèi)星的速率小C.同步衛(wèi)星的發(fā)射速度一定比極地衛(wèi)星小D.極地衛(wèi)星的繞行軌跡與地球的某條經(jīng)線在同一平面內(nèi)【答案】A【解析】同步衛(wèi)星只能在赤道的正上方，其運(yùn)行的軌道平面必須與赤道平面重合，故極地衛(wèi)星的繞行軌道平面與同步衛(wèi)星的軌道平面互相垂直，故A正確；根據(jù)GMmr2=m4π2T2r，解得：T=2πr3GM，3.下列說(shuō)法中正確的是()．A.經(jīng)典力學(xué)適用于任何情況下的任何物體B.狹義相對(duì)論否定了經(jīng)典力學(xué)C.量子力學(xué)能夠描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律D.萬(wàn)有引力定律也適用于強(qiáng)相互作用力【答案】C【解析】經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力的情況，A是錯(cuò)誤的；狹義相對(duì)論沒(méi)有否定經(jīng)典力學(xué)，在宏觀低速情況下，相對(duì)論的結(jié)論與經(jīng)典力學(xué)沒(méi)有區(qū)別，B是錯(cuò)誤的；量子力學(xué)正確地描述了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，C是正確的；萬(wàn)有引力定律只適用于弱相互作用力，而對(duì)于強(qiáng)相互作用力是不適用的，D是錯(cuò)誤的．4.設(shè)想把質(zhì)量為m的物體放置地球的中心，地球質(zhì)量為M，半徑為R，則物體與地球間的萬(wàn)有引力是（）A.零B.無(wú)窮大C.GMm【答案】A【解析】將地球分成無(wú)數(shù)塊，每一塊都對(duì)物體有引力作用，根據(jù)力的對(duì)稱性，知最終引力的合力為0，所以物體與地球間的萬(wàn)有引力等于0，故A正確，BCD錯(cuò)誤。點(diǎn)睛：解決本題的關(guān)鍵知道將地球分成無(wú)數(shù)塊進(jìn)行分析，不能直接根據(jù)公式F=GM5.如圖所示，“神舟10號(hào)”繞地球沿橢圓形軌道運(yùn)動(dòng)，它在A、B、C三點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速率A.一樣大B.經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)最大C.經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)最大D.經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)小于經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)【答案】B【解析】試題分析:由圖可知：A點(diǎn)離地球最近，B點(diǎn)最遠(yuǎn)，根據(jù)開(kāi)普勒第二定律知：到中心（地球）的距離越近速度越大，A點(diǎn)速率最大，B點(diǎn)最小?？键c(diǎn)：開(kāi)普勒第二定律6.若太陽(yáng)系八大行星公轉(zhuǎn)軌道可近似看做圓軌道，地球與太陽(yáng)之間的平均距離約為億千米，結(jié)合下表可知，火星與太陽(yáng)之間的平均距離約為()A.億千米B.億千米C.億千米D.億千米【答案】B【解析】【詳解】由表中數(shù)據(jù)知T地＝1年，T火年，由r地3T地2=r火37.某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，半徑也是地球半徑的一半，那么一個(gè)物體在此行星表面附近所受到的引力是它在地球表面附近所受引力的A.2倍B.4倍C.12倍D.1【答案】A【解析】根據(jù)萬(wàn)有引力定律得：F=GMmr28.一顆運(yùn)行中的人造地球衛(wèi)星，到地心的距離為r時(shí)，所受萬(wàn)有引力為F；到地心的距離為2r時(shí)，所受萬(wàn)有引力為()A.FB.3FC.FD.F【答案】C【解析】【詳解】根據(jù)萬(wàn)有引力定律，有：F=GMmr2；F′=GMm9.據(jù)報(bào)道，最近在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星，其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的倍，一個(gè)在地球表面重量為600N的人在這個(gè)行星表面的重量將變?yōu)?60N.由此可推知，該行星的半徑與地球半徑的比值為()A.B.2C.D.4【答案】B【解析】試題分析：在忽略地球自轉(zhuǎn)的情況下，萬(wàn)有引力等于物體的重力：在地球表面有：同樣在行星表面有：以上二式相除可得：代入數(shù)據(jù)可得：故該行星的半徑與地球的半徑之比約為2．所以選B正確，A、C、D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)：萬(wàn)有引力定律及應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】重力與萬(wàn)有引力的聯(lián)系和區(qū)別．萬(wàn)有引力指一切物體相互之間都有吸引力重力就是由于地球的吸引而使物體受到的力。萬(wàn)有引力存在宇宙任意物體之間,地面附近的物體都會(huì)受到重力的作用,離地球很遠(yuǎn)時(shí)幾乎不受地球的重力。重力是萬(wàn)有引力一個(gè)分力．另一分力是向心力．萬(wàn)有引力指向地心,重力指向豎直向下．但是由于向心力很?。ㄒ话愣疾坏?N）,一般認(rèn)為重力和萬(wàn)有引力大小基本相等．在地球極點(diǎn),沒(méi)有向心力,這時(shí)萬(wàn)有引力等于重力．或在忽略自轉(zhuǎn)的情況下萬(wàn)有引力等于物體所受的重力，這是經(jīng)常用的方法要注意掌握。10.地球的質(zhì)量是月球質(zhì)量的81倍，若地球吸引月球的力的大小為F，則月球吸引地球的力的大小為()A.F81B.FC.9FD.81【答案】B【解析】月球吸引地球的力與地球吸引月球的力是一對(duì)作用力和反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，地球吸引月球的力大小為F，則月球吸引地球的力大小也一定為F．故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。點(diǎn)睛：本題表面上看是考查萬(wàn)有引力定律，實(shí)質(zhì)上是考查了牛頓第三定律，要知道地球?qū)υ虑虻奈驮虑驅(qū)Φ厍虻奈κ亲饔昧头醋饔昧?，作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，在同一直線上。11.當(dāng)人造衛(wèi)星進(jìn)入軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)后，下列敘述正確的是()A.在任何軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球球心都在衛(wèi)星的軌道平面內(nèi)B.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)速度一定等于7.9km/sC.衛(wèi)星內(nèi)的物體仍受重力作用，并可用彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)出所受重力的大小D.因衛(wèi)星處于完全失重狀態(tài)，所以在衛(wèi)星軌道處的重力加速度等于零【答案】A【解析】【詳解】由于地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供向心力，球心必然是衛(wèi)星軌道的圓心，A正確；只有貼近地面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度才等于7.9km/s，其他衛(wèi)星的線速度小于7.9km/s，B錯(cuò)誤．衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其內(nèi)部的物體處于完全失重狀態(tài)，彈簧測(cè)力計(jì)無(wú)法測(cè)出其重力，地球在衛(wèi)星軌道處產(chǎn)生的重力加速度等于其向心加速度，并不等于零，CD錯(cuò)誤．故選A.12.如圖所示a、b兩顆繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星，b是地球同步衛(wèi)星，以下說(shuō)法正確的是學(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.衛(wèi)星a運(yùn)行周期大于24hB.衛(wèi)星a運(yùn)行周期小于24h【答案】B【解析】試題分析：b是地球同步衛(wèi)星,則Tb=24h，由牛頓第二定律知T=4π2r3G考點(diǎn)：本題考查了萬(wàn)有引力定律、衛(wèi)星的發(fā)射和運(yùn)動(dòng)、近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星.13.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，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()A.19天B.13天C.1天D.【答案】C【解析】根據(jù)GMmr2=m4π2T2r得，T=4【點(diǎn)睛】根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得出周期與軌道半徑的關(guān)系，從而得出衛(wèi)星的周期大?。?4.2015年7月23日，美國(guó)宇航局通過(guò)開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了迄今“最接近另一個(gè)地球”的系外行星開(kāi)普勒－452b，開(kāi)普勒－452b圍繞一顆類似太陽(yáng)的恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，公轉(zhuǎn)周期約為385天(約3.3×107s)，軌道半徑約為1.5×1011m，已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，利用以上數(shù)據(jù)可以估算類似太陽(yáng)的恒星的質(zhì)量約為()A.1.8×1030kgB.1.8×1027kgC.1.8×1024kgD.1.8×1021kg【答案】A【解析】根據(jù)萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，有：GmMr2=mr4π點(diǎn)睛：該題考查萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用，解決本題只需要將相關(guān)數(shù)據(jù)代入萬(wàn)有引力提供向心力的公式即可，解答的關(guān)鍵是要注意數(shù)量級(jí)．15.兩顆互不影響的行星P1、P2，各有一顆近地衛(wèi)星S1、S2繞其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．圖中縱軸表示行星周圍空間某位置的引力加速度a，橫軸表示某位置到行星中心距離r平方的倒數(shù)，a－1r2關(guān)系如圖所示，衛(wèi)星S1、S2的引力加速度大小均為a0.A.S1的質(zhì)量比S2的大B.P1的質(zhì)量比P2的大C.P1的第一宇宙速度比P2的小D.P1的平均密度比P2的大【答案】B【解析】【詳解】根據(jù)牛頓第二定律得：GMmr2＝ma，則得行星對(duì)周圍空間各處物體的引力產(chǎn)生的加速度為：a＝GMr2，由此不能判斷近地衛(wèi)星S1、S2的質(zhì)量大??；由數(shù)學(xué)知識(shí)知，a－1r2圖象的斜率等于GM，斜率越大，GM越大，M越大，所以P1的質(zhì)量比P2的大，故A錯(cuò)誤，B正確；設(shè)第一宇宙速度為v，則a0＝v2R，得v＝a0R，由圖看出，P1的半徑比P2的半徑大，a0相等，可知P1的第一宇宙速度比P2的大，故C錯(cuò)誤；行星的平均密度ρ＝ρ=M43πR3【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握萬(wàn)有引力提供向心力這一思路，搞清圖像的物理意義，尤其是斜率；知道線速度、角速度、周期、加速度與軌道半徑的關(guān)系，并會(huì)用這些關(guān)系式進(jìn)行正確的分析和計(jì)算．二、多選題(每小題至少有兩個(gè)正確答案)16.(多選)如圖所示，飛船從軌道1變軌至軌道2.若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不考慮質(zhì)量變化，相對(duì)于在軌道1上，飛船在軌道2上的()A.速度大B.向心加速度大C.運(yùn)行周期長(zhǎng)D.角速度小【答案】CD【解析】根據(jù)GMmr2＝ma＝mv2r＝mrω2=mr(視頻17.(多選)如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上，設(shè)地球質(zhì)量為M、半徑為R，下列說(shuō)法正確的是()A.地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小GB.一顆衛(wèi)星對(duì)地球的引力大小為GC.兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為GD.三顆衛(wèi)星對(duì)地球引力的合力大小為零【答案】BCD【解析】AB、計(jì)算衛(wèi)星與地球間的引力，r應(yīng)為衛(wèi)星到地球球心間的距離也就是衛(wèi)星運(yùn)行軌道半徑r，而r－R為同步衛(wèi)星距地面的高度，故A錯(cuò)誤，B正確；C、根據(jù)幾何關(guān)系可知，兩同步衛(wèi)星間的距離d＝3r，故兩衛(wèi)星間的引力大小為Gm23D、衛(wèi)星對(duì)地球的引力均沿衛(wèi)星地球間的連線向外，由于三顆衛(wèi)星質(zhì)量大小相等，對(duì)地球的引力大小相等，又因?yàn)槿w衛(wèi)星等間隔分布，根據(jù)幾何關(guān)系可知，地球受到三個(gè)衛(wèi)星的引力大小相等且方向成120°角，所以合力為0，故D正確．故選BCD18.(多選)如圖所示，a，b是兩顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，它們距地面的高度分別是R和2R(R為地球半徑)．下列說(shuō)法中正確的是()A.a，b的線速度大小之比是2∶1B.a，b的周期之比是1∶22C.a，b的角速度大小之比是36∶4D.a，b的向心加速度大小之比是9∶4【答案】CD【解析】根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得：GMmr2=mv2r=mω2r=m4π2rT2=ma；A.線速度v=GMr，它們距地面的高度分別是R和2R（R為地球半徑）．所以軌道半徑是2：3，則a、b的線速度大小之比是3:2，故A錯(cuò)誤；B.周期T=2【點(diǎn)睛】根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力表示出線速度、角速度、周期、向心加速度，據(jù)此判斷所給各量的大小關(guān)系．19.關(guān)于人造衛(wèi)星的發(fā)射與回收，以下說(shuō)法正確的是()A.發(fā)射上升階段，人造衛(wèi)星處于失重狀態(tài)B.在圓周軌道運(yùn)行的衛(wèi)星中，宇航員不受重力，處于完全失重狀態(tài)C.人造衛(wèi)星運(yùn)行軌道越高，線速度的大小越小D.在衛(wèi)星返回地球的最后軟著陸階段，衛(wèi)星處于超重狀態(tài)【答案】CD【解析】【詳解】人造衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，加速度向上，處于超重狀態(tài)．故A錯(cuò)誤；在圓周軌道運(yùn)行的衛(wèi)星中，宇航員只受重力，重力提供向心力，處于完全失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得GmMr2＝mv2r，20.愛(ài)因斯坦的引力理論成就表現(xiàn)在()A.預(yù)言和發(fā)現(xiàn)了冥王星和海王星B.水星近日點(diǎn)旋進(jìn)存在每百年43″的附加值C.光線在經(jīng)過(guò)大質(zhì)量星體附近時(shí)會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象D.天體間的引力與半徑的平方成反比【答案】BC【解析】冥王星和海王星的軌道是根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律計(jì)算得出的，天體間的引力與半徑的平方成反比是萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容，故應(yīng)選BC.三、計(jì)算題21.如圖所示，宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面沿水平方向以初速度v0拋出一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間t落地，落地時(shí)速度與水平地面間的夾角為α，已知該星球半徑為R，萬(wàn)有引力常量為G，求：（1）該星球表面的重力加速（2）該星球的第一宇宙速度v；【答案】（1）；（2）【解析】試題分析：（1）根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)：，解得。（2）物體繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)萬(wàn)有引力提供向心力，則有：又因?yàn)?，?lián)立解得?？键c(diǎn)：萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用、平拋運(yùn)動(dòng)【名師點(diǎn)睛】處理平拋運(yùn)動(dòng)的思路就是分解．重力加速度a是天體運(yùn)動(dòng)研究和天體表面宏觀物體運(yùn)動(dòng)研究聯(lián)系的物理量。四、填空題22.已知地球半徑為R，質(zhì)量為M，自轉(zhuǎn)周期為T(mén).一個(gè)質(zhì)量為m的物體放在赤道處的海平面上，則物體受到的萬(wàn)有引力F＝______，重力G＝______.【答案】(1).GMm【解析】【詳解】根據(jù)萬(wàn)有引力定律的計(jì)算公式，得F萬(wàn)＝GMmR2；物體的重力等于萬(wàn)有引力減去向心力，即mg＝F萬(wàn)－F23.如圖所示是某行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的示意圖，則行星在A點(diǎn)的速率________在B點(diǎn)的速率.【答案】大于【解析】【詳解】根據(jù)開(kāi)普勒第二定律，對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。A點(diǎn)為近日點(diǎn)，B點(diǎn)為遠(yuǎn)日點(diǎn)，太陽(yáng)位于焦點(diǎn)位置，如果時(shí)間間隔相等，則面積A=面積B，即12vAΔtl【點(diǎn)睛】查了開(kāi)普勒第二定律，對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積．再結(jié)合時(shí)間相等，面積相等，對(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)求出平均速度．24.據(jù)報(bào)道，美國(guó)計(jì)劃2021年開(kāi)始每年送15000名游客上太空旅游。如圖所示，當(dāng)航天器圍繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)，近地點(diǎn)A的速率_________(選填“大于”“小于”或“等于”)遠(yuǎn)地點(diǎn)B的速率?！敬鸢浮看笥凇窘馕觥扛鶕?jù)開(kāi)普勒第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，行星與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積，由此可得知近地點(diǎn)A的速率大于遠(yuǎn)地點(diǎn)B的速率25.對(duì)太陽(yáng)系的行星，由公式v=2πrT，F(xiàn)=4π2mr【答案】(1).4π2kmr【解析】對(duì)太陽(yáng)系的行星，由公式v=2πrT、F=4【點(diǎn)睛】解決本題的點(diǎn)關(guān)鍵知道萬(wàn)有引力提供行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，萬(wàn)有引力的大小與行星到太陽(yáng)的距離的平方成反比．26.A為地球赤道上的物體，隨地球自轉(zhuǎn)的速度為v1，B為近地衛(wèi)星，在地球表面附近繞地球運(yùn)行，速度為v2，C為地球同步衛(wèi)星，距地面高度為地球半徑的5倍，繞