第六章-萬有引力定律單元測試高一物理同步備課系列(解析版)

PAGE試卷第=1頁，共=sectionpages33頁第六章萬有引力定律單元測試（解析版）姓名：___________班級：___________錯題號：___________一、單選題1．2021年10月16日，“長征二號”遙十二運載火箭成功將載有三名航天員的“神舟十三號”飛船送入預(yù)定軌道，并順利實現(xiàn)其與“天和”核心艙對接。下列說法正確的是（）A．載人飛船加速上升過程中，三名航天員均處于失重狀態(tài)B．對接過程中，神舟飛船與“天和”核心艙均可看成質(zhì)點C．飛船環(huán)繞地球運行過程中，航天員對核心艙有壓力作用D．王亞平做“太空歡樂球”實驗中，泡騰片在水球內(nèi)產(chǎn)生的小氣泡沒有離開水球，是由于氣泡及水球處于完全失重狀態(tài)【答案】D【詳解】A．載人飛船加速上升過程中，三名航天員均處于超重狀態(tài)，選項A錯誤；B．對接過程中，神舟飛船與“天和”核心艙的大小不能忽略，均不可看成質(zhì)點，選項B錯誤；C．飛船環(huán)繞地球運行過程中，航天員處于完全失重狀態(tài)，則對核心艙沒有壓力作用，選項C錯誤；D．王亞平做“太空歡樂球”實驗中，泡騰片在水球內(nèi)產(chǎn)生的小氣泡沒有離開水球，是由于氣泡及水球處于完全失重狀態(tài)，選項D正確。故選D。2．關(guān)于開普勒第三定律公式，下列說法正確的是（）A．公式只適用于繞太陽沿橢圓軌道運行的行星B．公式適用于宇宙中所有圍繞恒星運動的行星C．式中的k值，對所有行星和衛(wèi)星都相等D．式中的T代表行星自轉(zhuǎn)的周期【答案】B【詳解】AB．開普勒第三定律適用于宇宙中所有圍繞恒星運動的行星，也適用于圍繞行星運動的衛(wèi)星，A項錯誤，B項正確；CD．公式中的k值只與中心天體有關(guān)，對圍繞同一中心天體運行的行星（或衛(wèi)星）都相同，T代表行星（或衛(wèi)星）公轉(zhuǎn)的周期，CD兩項錯誤。故選B。3．關(guān)于地球第一宇宙速度，下列說法中正確的是（）①它是人造地球衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運動的最大速度②它是使人造地球衛(wèi)星繞地球運行的最小發(fā)射速度③第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān)④第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無關(guān)A．①③ B．②③ C．①② D．②④【答案】C【詳解】根據(jù)可得可知，衛(wèi)星軌道半徑越小，則速度越大，則第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運動的最大速度，則①正確；第一宇宙速度是使人造地球衛(wèi)星繞地球運行的最小發(fā)射速度，則②正確；根據(jù)可知，第一宇宙速度跟地球的半徑和質(zhì)量都有關(guān)系，則③④錯誤。故選C。4．宇宙飛船正在離地面高的軌道上做勻速圓周運動，為地球的半徑，飛船內(nèi)一彈簧秤下懸掛一質(zhì)量為的重物，為地球表面處重力加速度，則彈簧秤的讀數(shù)為（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】飛船內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài)，則重物對彈簧秤的拉力為零，即彈簧秤的讀數(shù)為0。故選A。5．年，牛頓研究“是什么力量使得行星圍繞太陽運轉(zhuǎn)”的問題。若把質(zhì)量為的行星運動近似看作勻速圓周運動，運用開普勒第三定律，則可推得（）A．行星受太陽的引力為 B．行星受太陽的引力都相同C．行星受太陽的引力 D．質(zhì)量越大的行星受太陽的引力一定越大【答案】C【詳解】AC．行星繞太陽做勻速圓周運動，太陽對行星的引力提供向心力，可得結(jié)合開普勒第三定律可得故A錯誤，C正確；BD．由可知引力F與距離r和行星的質(zhì)量m有關(guān)，行星受太陽的引力不都相同；m越大，F(xiàn)不一定越大，則質(zhì)量越大的行星受太陽的引力不一定越大，故BD錯誤。故選C。6．研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時。假設(shè)這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在相比（）A．距地球的高度變大B．向心加速度變大C．線速度變大D．加速度變大【答案】A【詳解】由題意可知，未來地球自轉(zhuǎn)的周期將進(jìn)一步變長，所以未來發(fā)射的地球同步衛(wèi)星的周期也將變長。設(shè)地球質(zhì)量為M，同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，軌道半徑為r，運行周期為T，萬有引力提供向心力化簡可得可見要增大同步衛(wèi)星的運行周期，需增大同步衛(wèi)星的軌道半徑，則同步衛(wèi)星距地球的高度將變大。由及可知，同步衛(wèi)星的向心加速度、線速度和角速度都將變小。故選A。7．2013年12月2日凌晨2時17分，“嫦娥三號”由“長征三號乙”運載火箭成功送入太空，經(jīng)過一系列的調(diào)控和變軌，“嫦娥三號”最終順利降落在月球表面。“嫦娥三號”的環(huán)月軌道可近似看成是圓軌道。觀察“嫦娥三號”在環(huán)月軌道上的運動，發(fā)現(xiàn)每經(jīng)過時間t通過的弧長為l，該弧長對應(yīng)的圓心角為θ弧度，如圖所示。已知萬有引力常量為G，由此可計算出月球的質(zhì)量為（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】線速度為角速度為根據(jù)線速度和角速度的關(guān)系公式，有衛(wèi)星做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有解得故選B。8．2020年7月31日，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中有24顆中圓地球軌道衛(wèi)星、3顆地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）、3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，共30顆衛(wèi)星組成。關(guān)于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星），下列說法不正確的是（）A．它的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同B．它的周期、高度、速度大小都是一定的C．我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星可以定點在北京上空D．我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星必須定點在赤道上空【答案】C【詳解】A．同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，選項A正確，不符合題意；B．根據(jù)萬有引力提供向心力有其中R為地球半徑，h為同步衛(wèi)星離地面的高度。由于同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同，所以T為一定值，根據(jù)上面等式得出同步衛(wèi)星離地面的高度h也為一定值。由于軌道半徑一定，則線速度的大小也一定，選項B正確，不符合題意；CD．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。所以我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星必須定點在赤道上空，選項C錯誤，符合題意；D正確，不符合題意。故選C。9．下列說法正確的是（）A．處于超重狀態(tài)的物體其重力增加B．物體做曲線運動時速度一定變化，加速度可能不變C．國際單位制中，力學(xué)的基本單位分別是kg、m、ND．牛頓利用扭秤實驗裝置測量出萬有引力常量，并在此基礎(chǔ)上提出了萬有引力定律【答案】B【詳解】A.處于超重狀態(tài)的物體其重力沒有增加，對接觸面的壓力大于重力，A錯誤；B.物體做曲線運動時速度一定變化，加速度可能不變，例如平拋運動，速度變化加速度不變，B正確；C.國際單位制中，力學(xué)的基本單位分別是kg、m、s，N是導(dǎo)出單位，C錯誤；D.牛頓先提出了萬有引力定律，卡文迪許后利用扭秤實驗裝置測量出萬有引力常量，

D錯誤。故選B。10．如圖所示，A為靜止在赤道上物體，為近地圓軌道衛(wèi)星，為地球同步衛(wèi)星。A、、三物體質(zhì)量相同，向心加速度大小分別為、、，向心力大小分別為、、、線速度大小分別為、、，周期分別為、、，則（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】AB．根據(jù)萬有引力提供向心力因為則，因為C與A的角速度相同，根據(jù)，因為則，故，故A正確，B錯誤；C．根據(jù)萬有引力提供向心力因為則因為C與A的角速度相同，根據(jù)因為則故C錯誤；D．因為C與A的角速度相同，則周期相同，根據(jù)萬有引力提供向心力因為則故D錯誤。故選A。二、填空題11．__________年6月，神舟十號分別完成與__________空間實驗室的手動和自動交會對接；2016年10月19日，神舟十一號完成與天宮二號空間實驗室的自動交會對接。2017年4月20日，我國發(fā)射了貨運飛船__________，入軌后與天宮二號空間實驗室進(jìn)行自動交會對接、自主快速交會對接等3次交會對接及多項實驗。【答案】

2013

天宮一號

天舟一號12．萬有引力定律（1）內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的_____，引力的大小與物體的_____成正比、與它們之間_____成反比。（2）表達(dá)式：F=G，其中G叫作引力常量。【答案】

連線上

質(zhì)量

距離【詳解】（1）[1][2][3]內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量成正比、與它們之間距離成反比。13．雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點做角速度相同的勻速圓周運動。若某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星質(zhì)量分別為和，兩星之間的距離為，引力常量為。則兩星軌道半徑之比為___________，角速度為___________?！敬鸢浮?/p>

【詳解】根據(jù)牛頓第二定律得解得，14．如圖所示，設(shè)行星繞太陽的運動皆為勻速圓周運動，已知金星自身的半徑是火星的倍，質(zhì)量為火星的倍，不考慮行星自轉(zhuǎn)的影響，則金星表面的重力加速度是火星的__________倍；金星上的第一宇宙速度是火星的___________倍?！敬鸢浮?/p>

【詳解】[1]根據(jù)因此[2]根據(jù)可得因此15．如圖所示，人造衛(wèi)星A、B在同一平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運動。則衛(wèi)星A的線速度_______衛(wèi)星B的線速度，衛(wèi)星A的加速度______衛(wèi)星B的加速度，衛(wèi)星A的周期_______衛(wèi)星B的周期（選填“大于”、“小于”或“等于”）?！敬鸢浮?/p>

小于

小于

大于【詳解】[1][2][3]根據(jù)萬有引力提供向心力得解得,,則軌道半徑越大時，線速度越小、加速度越小，周期長，所以衛(wèi)星的線速度小于衛(wèi)星的線速度，衛(wèi)星的加速度小于衛(wèi)星的加速度，衛(wèi)星A的周期大于衛(wèi)星B的周期。16．已知地球半徑為R，引力常量為G。某人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道離地高度等于地球半徑、周期為T。則該做勻速圓周運動的向心力來自于________，該衛(wèi)星的線速度為_______，地球的質(zhì)量為______?！敬鸢浮?/p>

地球與衛(wèi)星的萬有引力

【詳解】[1]做勻速圓周運動的向心力來自于地球與衛(wèi)星的萬有引力[2]衛(wèi)星的線速度，根據(jù)[3]根據(jù)解得17．已知地球半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為，地面的重力加速度為g，在赤道上空一顆相對地面靜止的同步衛(wèi)星離開地面的高度是___________（用以上三個量表示）?！敬鸢浮俊驹斀狻扛鶕?jù)萬有引力提供向心力及黃金代換聯(lián)立解得18．木星到太陽的距離約等于地球到太陽距離的5.2倍．已知地球在軌道上的公轉(zhuǎn)速度為，則木星在軌道上的速度等于_________?！敬鸢浮?3【詳解】[1]根據(jù)萬有引力提供向心力得所以得19．設(shè)地球表面的重力加速度為g，物體在距地球表面（R是地球半徑）處，由于地球的引力作用而產(chǎn)生的重力加速度為，則為____________。【答案】25：1【詳解】根據(jù)萬有引力等于重力，列出等式所以地面的重力加速度為同理可得即則20．物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度叫做第一宇宙速度，其大小是_________?！敬鸢浮?.9【詳解】在地面附近重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R=6370km=6.37×106m設(shè)第一宇宙速度的大小為v，得得三、實驗題21．一艘宇宙飛船飛向某一新發(fā)現(xiàn)的行星，并進(jìn)入該行星表面的圓形軌道繞該行星運行數(shù)圈后（宇宙飛船的軌道半徑近似等于行星的半徑），著陸于該行星，宇宙飛船上備有下列器材：A．精確秒表一只B．彈簧秤一個C．質(zhì)量已知為m的鉤碼D．天平一臺E．刻度尺一把已知宇航員在宇宙飛船繞行星飛行的過程中和飛船著陸后均作了測量，依據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和引力常量G，可求得該行星的質(zhì)量M和半徑R。請回答下列問題：（1）測量相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)選用的器材是______（選填宇宙飛船上備有的器材前面的字母序號）。（2）宇宙飛船在繞行星表面運行的過程中，應(yīng)測量的物理量是______（填一個物理量及符號），為了測出行星表面的重力加速度，宇航員在著陸后應(yīng)間接測量的物理量是______（填一個物理量及符號）。（3）用測得的數(shù)據(jù)，可求得該行星的質(zhì)量M=______，該行星的半徑R=______（均用已知的物理量和測得的物理量表示）。【答案】

ABC

周期T

重力F

【詳解】（1）[1]重力等于萬有引力萬有引力等于向心力由以上兩式解得由牛頓第二定律即因而需要用計時表測量周期T，用天平測量質(zhì)量m，用彈簧秤測量重力F故選ABC。（2）[2]宇宙飛船在繞行星表面運行的過程中，應(yīng)測量的物理量是周期T[3]宇航員在著陸后應(yīng)間接測量的物理量是重力F=mg，用天平測量質(zhì)量m。（3）[4]該行星的質(zhì)量[5]該行星的半徑四、解答題22．宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，受到彼此的萬有引力作用而互相繞轉(zhuǎn)，稱為雙星系統(tǒng)。雙星以兩者連線上的某點為圓心做勻速圓周運動，不會因萬有引力作用而吸在一起（不考慮其他天體對它們的影響）。已知雙星的質(zhì)量分別為m1和m2，相距L，求它們運轉(zhuǎn)的角速度ω?！敬鸢浮俊驹斀狻吭O(shè)質(zhì)量分別為m1、m2的兩星體的運動軌道半徑為r1、r2，雙星間的萬有引力提供它們做圓周運動所需的向心力，有G=m1r1ω2G=m2r2ω2且有r1+r2=L聯(lián)立三式解得ω=23．近年來我國航天技術(shù)取得一系列最新突破。若某飛船質(zhì)量為m，該飛船距離地球表面的高度為h。已知地球質(zhì)量M，半徑為R，萬有引力常量G。設(shè)飛船繞地球做勻速圓周運動，由以上提供的信息，解答下列問題：（1）該飛船所在處的重力加速度g；（2）該飛船繞地球飛行的速度v?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）該飛船所在處得（2）衛(wèi)星做圓周運動的向心力等于它受到的萬有引力得24．假設(shè)火星探測器距火星表面的高度為，繞火星做勻速圓周運動的周期為，火星的半徑為，引力常量為，忽略其他天體對探測器的引力作用，求：（1）火星的質(zhì)量；（2）火星的第一宇宙速度?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律可知可得火星的質(zhì)量（2）由于貼近火星表面的衛(wèi)星運行速度為第一宇宙速度聯(lián)立解得第一宇宙速度