萬有引力與宇宙航行單元測試 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

第七章萬有引力與宇宙航行同步題（含答案）2023—2024學(xué)年物理人教版（2019）必修第二冊一、選擇題。（15題）1、如圖所示，O表示地球，P表示一個繞地球沿橢圓軌道做逆時針方向運(yùn)動的人造衛(wèi)星，AB為長軸，CD為短軸．在衛(wèi)星繞地球運(yùn)動一周的時間內(nèi)，從A到B的時間為tAB，同理從B到A、從C到D、從D到C的時間分別為tBA、tCD、tDC．下列關(guān)系式正確的是（）A．tAB>tBAB．tAB<tBAC．tCD>tDCD．tCD<tDC2、如圖所示，兩球間的距離為r，兩球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為m1、m2，半徑分別為r1、r2。則兩球的萬有引力大小為()A．Geq\f(m1m2,r2)B．Geq\f(m1m2,r12)C．Geq\f(m1m2,r1＋r22)D．Geq\f(m1m2,r1＋r2＋r2)3、（雙選）某同學(xué)閱讀了“火星的現(xiàn)在、地球的未來”一文，摘錄了以下資料：①根據(jù)目前被科學(xué)界普遍接受的宇宙大爆炸學(xué)說可知，引力常量在極其緩慢地減??；②火星位于地球繞太陽軌道的外側(cè)；③由于火星與地球的自轉(zhuǎn)周期幾乎相同，自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面的傾角也幾乎相同，所以火星上也有四季變化。根據(jù)該同學(xué)摘錄的資料和有關(guān)天體運(yùn)動規(guī)律，可推斷()A．太陽對地球的引力在緩慢減小B．太陽對地球的引力在緩慢增加C．火星上平均每個季節(jié)持續(xù)的時間等于3個月D．火星上平均每個季節(jié)持續(xù)的時間大于3個月4、宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)。設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的某固定點(diǎn)O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示?，F(xiàn)測得兩星球球心之間的距離為L，運(yùn)動周期為T，已知萬有引力常量為G。若AO>OB，則（）A．星球A的角速度一定大于星球B的角速度B．星球A所受向心力大于星球B所受向心力C．雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離減小，其轉(zhuǎn)動周期增大D．兩星球的總質(zhì)量等于5、假設(shè)地面上有一列火車以接近光速的速度運(yùn)行，其內(nèi)站立著一個中等身材的人，站在路旁的人觀察車?yán)锏娜?，觀察的結(jié)果是（）A.這個人是一個矮胖子B.這個人是一個瘦高個子C.這個人矮但不胖D.這個人瘦但不高6、設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，某人造衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑為r，且r<5R，飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同，在某時刻，該人造衛(wèi)星通過赤道上某建筑物的正上方，則到它下一次通過該建筑物正上方所需要的時間為(地球同步衛(wèi)星軌道半徑約為6.6R)()隱含：衛(wèi)星已經(jīng)比建筑物多走了一圈A.2πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(\f(gR2,r3))－ω0))B.eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))＋ω0)C.2πeq\r(\f(r3,gR2))D.eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))－ω0)7、如圖所示，有三個完全相同的時鐘，時鐘A放在地面上，時鐘B、C分別放在兩個火箭上，兩個火箭分別以速度vB和vC朝同一方向飛行，vB<vC。對于地面上的觀察者來說，以下說法中正確的是（）A.時鐘A走得最慢 B.時鐘B走得最慢C.時鐘C走得最慢 D.時鐘C走得最快8、2019年1月，我國嫦娥四號探測器成功在月球背面軟著陸。在探測器“奔向”月球的過程中，用h表示探測器與地球表面的距離，F(xiàn)表示它所受的地球引力，能夠描述F隨h變化關(guān)系的圖像是()9、將兩個半徑均為R，材料相同的均勻?qū)嵭那蝮w緊靠在一起時，它們之間的萬有引力為F.則用上述材料制成的半徑為eq\f(R,2)的均勻?qū)嵭那蝮w緊靠在一起，它們之間的萬有引力F′的大小為(提示：可把均勻?qū)嵭那虍?dāng)質(zhì)點(diǎn)處理，質(zhì)點(diǎn)的位置就在本球的球心處)()A.eq\f(1,16)FB.eq\f(1,4)FC.eq\f(1,2)F D．F10、已知地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑分別R1和R2，如果把行星與太陽連線掃過的面積與其所用時間的比值定義為掃過的面積速率，則地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)過程中掃過的面積速率之比是（）A．1B．R1R2C．R11、太陽對行星的引力提供了行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的向心力，這個向心力的大小()A．與行星距太陽的距離成正比B．與行星距太陽的距離成反比C．與行星運(yùn)動的速率的平方成正比D．與行星距太陽的距離的平方成反比12、我國500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318＋0253”，其自轉(zhuǎn)周期T＝5.19ms。假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已知萬有引力常量為6.67×10－11N·m2/kg2。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為()A．5×109kg/m3B．5×1012kg/m3C．5×1015kg/m3D．5×1018kg/m313、21世紀(jì)初我國相繼完成“神十”與“天宮”對接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程．某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想：如圖，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動的飛船對接，然后由飛船送“玉兔”返回地球．設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m，月球?yàn)镽，月面的重力加速度為g月．以月面為零勢能面．“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為，其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量，若忽略月球的自轉(zhuǎn)，從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為（）A．B．C．D．14、下列運(yùn)動中不能用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律描述的是（）A.子彈的飛行B.和諧號從深圳向廣州飛馳C.人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動D.粒子接近光速的運(yùn)動15、我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“虹云工程技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星”，衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的周期約為1.8h。與月球相比，該衛(wèi)星的()A．角速度更小B．環(huán)繞速度更小C．向心加速度更大D．離地球表面的高度更大二、填空題。16、兩顆行星A和B各有一顆衛(wèi)星a和b，衛(wèi)星軌道接近各自行星的表面，如果兩行星的質(zhì)量之比為=p，兩行星半徑之比為=q，則兩個衛(wèi)星的周期之比為___________。17、21世紀(jì)某年9月10日消息，美國宇航局開普勒望遠(yuǎn)鏡最新探測到太陽系之外最小的行星，它略比月球大一些，環(huán)繞主恒星運(yùn)行一周大約13天．假設(shè)如圖所示是行星m繞恒星M運(yùn)動情況的示意圖，則行星運(yùn)動到A點(diǎn)時速度達(dá)__________，運(yùn)動到B點(diǎn)時速度達(dá)__________(填“最大”或“最小”)．為了探測M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(yùn)動，周期為T1，已知引力常量為G，則M星球的質(zhì)量為__________．三、計算題。18、地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑在天文學(xué)上常用來作為長度單位，叫作天文單位，用來量度太陽系內(nèi)天體與太陽的距離。（這只是個粗略的說法。在天文學(xué)中，“天文單位”有嚴(yán)格的定義，用符號表示。）已知火星公轉(zhuǎn)的軌道半徑是1.5，根據(jù)開普勒第三定律，火星公轉(zhuǎn)的周期是多少個地球日？19、假設(shè)地球自轉(zhuǎn)速度達(dá)到使赤道上的物體能“飄”起來(完全失重)。試估算一下，此時地球上的一天等于多少小時？(地球半徑取6.4×106m，g取10m/s2)20、長度測量與被測物體相對于觀察者的運(yùn)動有關(guān)，一艘宇宙飛船的船身長度為l0=90m，相對地面以v=0.8c的速度在一觀測站的上空飛過。（光速c=3.0×108m/s）（1）觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔是多少？（2）航天員測得船身通過觀測站的時間間隔是多少？第七章萬有引力與宇宙航行同步題（含答案）2023—2024學(xué)年物理人教版（2019）必修第二冊一、選擇題。（15題）1、如圖所示，O表示地球，P表示一個繞地球沿橢圓軌道做逆時針方向運(yùn)動的人造衛(wèi)星，AB為長軸，CD為短軸．在衛(wèi)星繞地球運(yùn)動一周的時間內(nèi)，從A到B的時間為tAB，同理從B到A、從C到D、從D到C的時間分別為tBA、tCD、tDC．下列關(guān)系式正確的是（）A．tAB>tBAB．tAB<tBAC．tCD>tDCD．tCD<tDC【答案】D2、如圖所示，兩球間的距離為r，兩球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為m1、m2，半徑分別為r1、r2。則兩球的萬有引力大小為()A．Geq\f(m1m2,r2)B．Geq\f(m1m2,r12)C．Geq\f(m1m2,r1＋r22)D．Geq\f(m1m2,r1＋r2＋r2)【答案】D3、（雙選）某同學(xué)閱讀了“火星的現(xiàn)在、地球的未來”一文，摘錄了以下資料：①根據(jù)目前被科學(xué)界普遍接受的宇宙大爆炸學(xué)說可知，引力常量在極其緩慢地減??；②火星位于地球繞太陽軌道的外側(cè)；③由于火星與地球的自轉(zhuǎn)周期幾乎相同，自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面的傾角也幾乎相同，所以火星上也有四季變化。根據(jù)該同學(xué)摘錄的資料和有關(guān)天體運(yùn)動規(guī)律，可推斷()A．太陽對地球的引力在緩慢減小B．太陽對地球的引力在緩慢增加C．火星上平均每個季節(jié)持續(xù)的時間等于3個月D．火星上平均每個季節(jié)持續(xù)的時間大于3個月【答案】AD4、宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)。設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的某固定點(diǎn)O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示?，F(xiàn)測得兩星球球心之間的距離為L，運(yùn)動周期為T，已知萬有引力常量為G。若AO>OB，則（）A．星球A的角速度一定大于星球B的角速度B．星球A所受向心力大于星球B所受向心力C．雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離減小，其轉(zhuǎn)動周期增大D．兩星球的總質(zhì)量等于【答案】D5、假設(shè)地面上有一列火車以接近光速的速度運(yùn)行，其內(nèi)站立著一個中等身材的人，站在路旁的人觀察車?yán)锏娜?，觀察的結(jié)果是（）A.這個人是一個矮胖子B.這個人是一個瘦高個子C.這個人矮但不胖D.這個人瘦但不高【答案】D6、設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，某人造衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑為r，且r<5R，飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同，在某時刻，該人造衛(wèi)星通過赤道上某建筑物的正上方，則到它下一次通過該建筑物正上方所需要的時間為(地球同步衛(wèi)星軌道半徑約為6.6R)()隱含：衛(wèi)星已經(jīng)比建筑物多走了一圈A.2πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(\f(gR2,r3))－ω0))B.eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))＋ω0)C.2πeq\r(\f(r3,gR2))D.eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))－ω0)【答案】D7、如圖所示，有三個完全相同的時鐘，時鐘A放在地面上，時鐘B、C分別放在兩個火箭上，兩個火箭分別以速度vB和vC朝同一方向飛行，vB<vC。對于地面上的觀察者來說，以下說法中正確的是（）A.時鐘A走得最慢 B.時鐘B走得最慢C.時鐘C走得最慢 D.時鐘C走得最快【答案】C8、2019年1月，我國嫦娥四號探測器成功在月球背面軟著陸。在探測器“奔向”月球的過程中，用h表示探測器與地球表面的距離，F(xiàn)表示它所受的地球引力，能夠描述F隨h變化關(guān)系的圖像是()【答案】D9、將兩個半徑均為R，材料相同的均勻?qū)嵭那蝮w緊靠在一起時，它們之間的萬有引力為F.則用上述材料制成的半徑為eq\f(R,2)的均勻?qū)嵭那蝮w緊靠在一起，它們之間的萬有引力F′的大小為(提示：可把均勻?qū)嵭那虍?dāng)質(zhì)點(diǎn)處理，質(zhì)點(diǎn)的位置就在本球的球心處)()A.eq\f(1,16)FB.eq\f(1,4)FC.eq\f(1,2)F D．F【答案】A10、已知地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑分別R1和R2，如果把行星與太陽連線掃過的面積與其所用時間的比值定義為掃過的面積速率，則地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)過程中掃過的面積速率之比是（）A．1B．R1R2C．R【答案】B11、太陽對行星的引力提供了行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的向心力，這個向心力的大小()A．與行星距太陽的距離成正比B．與行星距太陽的距離成反比C．與行星運(yùn)動的速率的平方成正比D．與行星距太陽的距離的平方成反比【答案】D12、我國500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318＋0253”，其自轉(zhuǎn)周期T＝5.19ms。假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已知萬有引力常量為6.67×10－11N·m2/kg2。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為()A．5×109kg/m3B．5×1012kg/m3C．5×1015kg/m3D．5×1018kg/m3【答案】C13、21世紀(jì)初我國相繼完成“神十”與“天宮”對接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程。某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想：如圖，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動的飛船對接，然后由飛船送“玉兔”返回地球．設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m，月球?yàn)镽，月面的重力加速度為g月．以月面為零勢能面．“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為，其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量，若忽略月球的自轉(zhuǎn)，從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為（）A．B．C．D．【答案】B14、下列運(yùn)動中不能用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律描述的是（）A.子彈的飛行B.和諧號從深圳向廣州飛馳C.人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動D.粒子接近光速的運(yùn)動【答案】D15、我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“虹云工程技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星”，衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的周期約為1.8h。與月球相比，該衛(wèi)星的()A．角速度更小B．環(huán)繞速度更小C．向心加速度更大D．離地球表面的高度更大【答案】C二、填空題。16、兩顆行星A和B各有一顆衛(wèi)星a和b，衛(wèi)星軌道接近各自行星的表面，如果兩行星的質(zhì)量之比為=p，兩行星半徑之比為=q，則兩個衛(wèi)星的周期之比為___________。【答案】17、21世紀(jì)某年9月10日消息，美國宇航局開普勒望遠(yuǎn)鏡最新探測到太陽系之外最小的行星，它略比月球大一些