2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行測(cè)評(píng)B含解析新人教版必修2

PAGE6-第七章測(cè)評(píng)(B)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。第1~5小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,第6~8小題有多個(gè)選項(xiàng)正確)1.一恒星系統(tǒng)中,行星a繞恒星做圓周運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期是0.6年,行星b繞恒星做圓周運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期是1.9年,依據(jù)所學(xué)學(xué)問比較兩行星到恒星的距離關(guān)系()A.行星a距離恒星近B.行星b距離恒星近C.行星a和行星b到恒星的距離一樣D.條件不足,無法比較解析:依據(jù)開普勒第三定律Ta2Tb2=答案:A2.某航天員在一次太空行走時(shí)丟失了一個(gè)工具包,關(guān)于工具包丟失的緣由可能是()A.航天員松開了拿工具包的手,在萬有引力作用下工具包“掉”了下去B.航天員不當(dāng)心碰了一下“浮”在空中的工具包,使其速度發(fā)生了改變C.工具包太重,因此航天員一松手,工具包就“掉”了下去D.由于慣性,工具包做直線運(yùn)動(dòng)而離開了圓軌道解析:工具包在太空中,萬有引力供應(yīng)向心力,處于完全失重狀態(tài),當(dāng)有其他外力作用于工具包時(shí),工具包會(huì)離開航天員,B選項(xiàng)正確。答案:B3.有一星球的密度與地球的密度相同,但它表面處的重力加速度是地面上重力加速度的4倍,則該星球的質(zhì)量將是地球質(zhì)量的()A.14C.16倍 D.64倍解析:由Gmm'R2=m'g,得m=gR2G,所以ρ=mV=gR2G答案:D4.下圖為人造地球衛(wèi)星的軌道示意圖,LEO是近地軌道,MEO是中地球軌道,GEO是地球同步軌道,GTO是地球同步轉(zhuǎn)移軌道。已知地球的半徑R=6400km,該圖中MEO衛(wèi)星的周期約為(圖中數(shù)據(jù)為衛(wèi)星近地點(diǎn)、遠(yuǎn)地點(diǎn)離地面的高度)()A.3h B.8hC.15h D.20h解析:依據(jù)題圖中MEO衛(wèi)星距離地面高度為4200km,可知其軌道半徑約為R1=10600km,同步軌道衛(wèi)星GEO距離地面高度為36000km,可知其軌道半徑約為R2=42400km,為MEO衛(wèi)星軌道半徑的4倍,即R2=4R1。地球同步衛(wèi)星的周期為T2=24h,運(yùn)用開普勒第三定律,R13R23答案:A5.銀河系的恒星中大約四分之一是雙星,某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和S2構(gòu)成,兩星在相互之間的萬有引力作用下繞二者連線上某肯定點(diǎn)C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由天文視察測(cè)得其運(yùn)動(dòng)周期為T,S1到C點(diǎn)的距離為r1,S1和S2的距離為r,已知引力常量為G。由此可求出S2的質(zhì)量為()A.4πr2C.4π2解析:取S1為探討對(duì)象,S1做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由牛頓其次定律得Gm1m2r2=m12πT2r答案:D6.某衛(wèi)星運(yùn)行軌道距地高度約為500km。下列有關(guān)說法正確的是()A.該衛(wèi)星的放射速度肯定等于7.9km/sB.該衛(wèi)星的周期肯定小于24hC.該衛(wèi)星的速率肯定大于地球同步衛(wèi)星的速率D.相同時(shí)間內(nèi)該衛(wèi)星與地球的連線掃過的面積肯定等于地球同步衛(wèi)星與地球的連線掃過的面積解析:7.9km/s是最小的放射速度,衛(wèi)星的放射速度肯定大于7.9km/s,故A錯(cuò)誤;該衛(wèi)星的高度約為500km,其軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑,地球同步衛(wèi)星的周期為24h,依據(jù)開普勒第三定律r3T2=k可知該衛(wèi)星的周期肯定小于24h,故B正確;依據(jù)v=Gmr可知該衛(wèi)星的速率答案:BC7.(2024·天津卷)2024年2月2日,我國(guó)勝利將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星張衡一號(hào)放射升空,標(biāo)記著我國(guó)成為世界上少數(shù)擁有在軌運(yùn)行高精度地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星的國(guó)家之一。通過觀測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期,并已知地球的半徑和地球表面處的重力加速度。若將衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,依據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出衛(wèi)星的()A.密度B.向心力的大小C.離地高度D.線速度的大小解析:本題考查萬有引力定律的應(yīng)用,敏捷駕馭衛(wèi)星向心加速度的不同表達(dá)式是解題關(guān)鍵。萬有引力供應(yīng)衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,則有Gm地m(R+h)2=ma=mv2R+h=m4π2答案:CD8.2024年12月8日,嫦娥四號(hào)探測(cè)器勝利放射,并于2024年1月3日實(shí)現(xiàn)人類首次在月球背面軟著陸。已知月球半徑為R,月球表面重力加速度為g,引力常量為G,嫦娥四號(hào)繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半徑為r。下列說法正確的是()A.月球的密度為3B.嫦娥四號(hào)繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為RgC.嫦娥四號(hào)繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為2πrD.若嫦娥四號(hào)要進(jìn)入低軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng),須要點(diǎn)火減速解析:依據(jù)在月球表面旁邊萬有引力等于重力得Gm0mR2=mg,m0=gR2G,月球的密度為ρ=m0V=gR2G43πR3=3g答案:BD二、填空題(本題共2小題,共18分)9.(9分)2013年12月2日,嫦娥三號(hào)探月衛(wèi)星從西昌衛(wèi)星放射中心勝利放射,嫦娥三號(hào)飛行的路途示意圖如圖所示,則嫦娥三號(hào)在P點(diǎn)由a軌道轉(zhuǎn)變到b軌道時(shí),速度必需(選填“變小”或“變大”);在Q點(diǎn)由d軌道轉(zhuǎn)變到c軌道時(shí),速度必需(選填“變小”或“變大”);在b軌道上,衛(wèi)星通過P點(diǎn)的速度(選填“大于”“等于”或“小于”)通過R點(diǎn)的速度;嫦娥三號(hào)在c軌道上通過Q點(diǎn)的加速度(選填“大于”“等于”或“小于”)在d軌道上通過Q點(diǎn)的加速度。

解析:衛(wèi)星變軌時(shí)從低軌到高軌需加速,從高軌到低軌需減速,在P點(diǎn)從a軌到b軌要加速,速度必需變大,而Q處從d軌到c軌要減速,速度必需變小,P點(diǎn)為近地點(diǎn),衛(wèi)星速度大于在遠(yuǎn)地點(diǎn)R處的速度,衛(wèi)星在同一點(diǎn)加速度a=Gm答案:變大變小大于等于10.(9分)某星球的質(zhì)量約為地球的9倍,半徑約為地球的一半,若從地球上高h(yuǎn)處平拋一物體,物體射程為60m,則在該星球上,從同樣的高度,以同樣的初速度平拋同一物體,則星球表面的重力加速度為m/s2,在星球表面,物體的水平射程為m(地球表面重力加速度取10m/s2)。

解析:星球表面重力加速度g=Gm星R2,設(shè)地球表面重力加速度為g0,則gg0=m星R02m0R2=9×22=36,所以g=36g0=360m/s答案:36010三、計(jì)算題(本題共3小題,共42分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.(13分)飛船沿半徑為R的圓周繞地球運(yùn)動(dòng),其周期為T。假如飛船要返回地面,可在軌道上某點(diǎn)A處,將速率降低到適當(dāng)數(shù)值,從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)動(dòng),橢圓和地球表面在B點(diǎn)相切,如圖所示。假如地球半徑為R0,求飛船由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所須要的時(shí)間。解析:飛船沿橢圓軌道返回地面,由題圖可知,飛船由A點(diǎn)到B點(diǎn)所須要的時(shí)間剛好是沿圖中整個(gè)橢圓軌道運(yùn)動(dòng)周期的一半,橢圓軌道的半長(zhǎng)軸為R+R0依據(jù)開普勒第三定律有R解得T'=TR+所以飛船由A點(diǎn)到B點(diǎn)所須要的時(shí)間為t=T'答案:(12.(14分)如圖所示,假設(shè)某星球表面上有一傾角為θ=37°的固定斜面,一質(zhì)量為m=2.0kg的小物塊從斜面底端以速度9m/s沿斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng),小物塊運(yùn)動(dòng)1.5s時(shí)速度恰好為零。已知小物塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25,該星球半徑為R=1.2×103km。sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)該星球表面上的重力加速度g的大小;(2)該星球的第一宇宙速度。解析:(1)由牛頓其次定律得mgsinθ+μmgcosθ=maa=Δ聯(lián)立可得g=7.5m/s2。(2)對(duì)該星球表面的物塊Gm對(duì)在該星球表面旁邊運(yùn)行的衛(wèi)星Gm星故v=gR,代入數(shù)據(jù)得v=3.0×103m/s。答案:(1)7.5m/s2(2)3.0×103m/s13.(15分)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種新型電站——空間太陽能電站,它建在地球同步軌道的一個(gè)固定位置上,應(yīng)用微波形式向地面發(fā)送電能。已知地球半徑為r0,地球自轉(zhuǎn)周期