2020高中物理 第5章萬有引力定律及其應用單元測試14 魯科版必修2

1、第5章 萬有引力定律及其應用 單元測試 本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分，考試時間90分鐘，滿分100分。第卷（選擇題，48分）一、本題共12小題：每小題4分，共48分在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯的或不答的得0分 1萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了物理學史上的第一次大統(tǒng)一“地上物理學”和“天上物理學”的統(tǒng)一它表明天體運動和地面上物體的運動遵循相同的規(guī)律牛頓在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程中將行星的橢圓軌道運動假想成圓周運動；另外，還應用到了其它的規(guī)律和結(jié)論，其中有（ ） A牛頓第二定律 B牛頓第三定律C開

2、普勒的研究成果 D卡文迪許通過扭秤實驗得出的引力常數(shù)2兩個質(zhì)量均勻的球體相距較遠的距離r，它們之間的萬有引力為10-8 N若它們的質(zhì)量、距離都增加為原來的2倍，則它們間的萬有引力為（ ）A410-8N B10-8N C210-8 N D10 -4N 3兩個質(zhì)量為M的星體，其連線的垂直平分線為PQ，O為兩星體連線的中點如圖所示，一個質(zhì)量為m的物體從O沿OP方向一直運動下去，則它受到的萬有引力大小變化情況是（ ） A一直增大 B一直減小 C先減小，后增大D先增大，后減小4一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行，認為行星是密度均勻的球體要確定該行星的密度只需要測量 （ ）A飛船的軌道半徑 B飛船

3、的運行速度C飛船的運行周期 D行星的質(zhì)量5最近，科學家在望遠鏡中看到太陽系外某一恒星有一行星，并測得它圍繞恒星運動一周所用的時間為1200 年，它與該恒星的距離為地球到太陽距離的100倍假定該行星繞恒星運行的軌道和地球繞太陽運行的軌道都是圓周，僅利用以上兩個救據(jù)可以求出的量有（ ）A恒星質(zhì)量與太陽質(zhì)量之比B恒星密度與太陽密度之比 C行星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比 D行星運行速度與地球公轉(zhuǎn)速度之比 6假設太陽系中天體的密度不變，天體直徑和天體之間距離都縮小為原來的一半，地球繞太陽公轉(zhuǎn)近似為勻速圓周運動，則下列物理量變化正確的是 （ ）A地球的向心力變?yōu)榭s小前的一半 B地球的向心力變?yōu)榭s小前的1/16 C

4、地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期與縮小前的相同 D地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期變?yōu)榭s小前的一半7關于“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星，下述說法正確的是（ ）A已知它的質(zhì)量是1.24t，若將它的質(zhì)量增為2.48t，其同步軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?倍 B它的運行速度為7. 9km/sC它可以定點在北京的正上方，所以我國能利用其進行電視轉(zhuǎn)播 D它距地面的高度約為地球半徑的5倍，所以衛(wèi)星的向心加速度約為其下方地面上物體的重力加速度的1/368（2020重慶理綜）據(jù)報道，“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行器的圓形軌道距月球表面分別約為200Km和100Km，運動速率分別為v1和v2，那么v1和v2的比值為（月球半徑取1700Km）A B

5、 C D92020年5月11日美國“阿特蘭蒂斯”號航天飛機發(fā)射升空，機上的7名宇航員通過5次太空行走對哈勃望遠鏡進行了最后一次維護，為其更換了相機、電池、陀螺儀、對接環(huán)、光譜儀等設備。維護時，須使航天飛機相對于哈勃望遠鏡處于靜止狀態(tài)才行。若航天飛機上的速度計顯示其運動速度大小為v，且已知地球半徑為R，地面重力加速度為g。求待維修的哈勃望遠鏡離地面的高度h為（ ）A B C D10設同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運行速率為v1，加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球的半徑為R，則下列比值正確的是 （ ）A= B= C= D=11人造地球衛(wèi)星可以繞地球做勻

6、速圓周運動，也可以沿橢圓軌道繞地球運動。對于沿橢圓軌道繞地球運動的衛(wèi)星，以下說法正確的是 （ ）A近地點速度一定大于7.9 km/sB近地點速度一定在7.9 km/s11.2 km/s之間C近地點速度可以小于7.9 km/sD遠地點速度一定小于在同高度圓軌道上的運行速度12地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可由求出，已知式中a的單位是m，b的單位是s，c的單位是m/s2，則： （ ）Aa是地球半徑，b是地球自轉(zhuǎn)的周期，C是地球表面處的重力加速度；Ba是地球半徑。b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期，C是同步衛(wèi)星的加速度；Ca是赤道周長，b是地球自轉(zhuǎn)周期，C是同步衛(wèi)星的加速度Da是地球半徑，b是同步衛(wèi)星繞地心運

7、動的周期，C是地球表面處的重力加速度。第卷（選擇題，52分）二、本題共2小題：每空3分，共9分，把答案填在相應的橫線上或括號內(nèi)13地核的體積約為整個地球體積的16 %，地核的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的34 %，試估算地核的平均密度為_kg/m3 （結(jié)果取兩位有效數(shù)字， R地=6.4106m, G=6.710-11Nrn2/kg2，g=10m/s2）14（2020海南高考）設地球繞太陽做勻速圓周運動，半徑為R，速率為v，則太陽的質(zhì)量可用v、R和引力常量G表示為_太陽圍繞銀河系中心的運動可視為勻速圓周運動，其運動速率約為地球公轉(zhuǎn)速率的7倍，軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)軌道半徑的2109倍為了粗略估算銀河系中恒星的

8、數(shù)目，可認為銀河系中所有的恒星質(zhì)量都集中在銀河系中心且銀河系中恒星的平均質(zhì)量約等于太陽的質(zhì)量，則銀河系中恒星數(shù)目約為_.三、本題共4小題，15題9分，16題10分，17、18題各12分，共43分解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位15在勇氣號火星探測器著陸的最后階段，著陸器降落到火星表面上，再經(jīng)過多次彈跳才停下來。假設著陸器第一次落到火星表面彈起后，到達最高點時高度為h，速度方向是水平的，速度大小為v0，求它第二次落到火星表面時速度的大小，計算時不計火星大氣阻力。已知火星的一個衛(wèi)星的圓軌道的半徑為r，周期為T?；鹦?/p>

9、可視為半徑為r0的均勻球體。16某星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的9倍，半徑約為地球半徑的1/2若在地球上高h處平拋一物體，水平射程為60m，則在該星球上從同樣的高度和同樣的初速度平拋同一物體，水平射程為多少？ 17我們的銀河系中的恒星大約四分之一是雙星有一種雙星，質(zhì)量分別為m1和m2的兩個星球，繞同一圓心做勻速圓周運動它們之間的距離恒為L，不考慮其他星體的影響兩顆星的軌道半徑和周期各是多少？18如圖所示，是飛船控制中心的大屏幕上出現(xiàn)的一幅衛(wèi)星運行軌跡圖，它記錄了“神舟”七號飛船在地球表面垂直投影的位置變化。圖中表示在一段時間內(nèi)飛船繞地球沿圓周勻速飛行了四圈，、為依次飛經(jīng)中國和太平洋地區(qū)的四條軌跡，圖

10、中分別標出了各地的經(jīng)緯度（如：軌跡通過赤道時的經(jīng)度為西經(jīng)157.5，繞行一圈后軌跡再次經(jīng)過赤道時的經(jīng)度為180）。 （1）為什么、四條軌跡在赤道上的投影點都偏西？ （2）根據(jù)圖示的信息，可以計算出飛船的周期約為多少分鐘？“神舟”七號搭載的宇航員在24h內(nèi)可以看到的日落日出次數(shù)為多少？ （3）若某時刻飛船飛經(jīng)赤道上空時，在其正上方恰好有一顆地球同步衛(wèi)星，試分析飛船能否再次處于該同步衛(wèi)星的正下方？如果能，至少需要多長時間？ （4）飛船運行軌道與地球同步衛(wèi)星軌道的半徑之比是多少？（可以保留根號）參考答案一、選擇題：序號123456789101112正確答案ABCBDCADBCDCABCD AD1AB

11、C解析：對行星，繞恒星做勻速圓周運動。設恒星質(zhì)量為M，行星的質(zhì)量為m，軌道 半徑為r，周期為T。則由開普勒第三定律有T2/r3=k由牛頓第二定律有，恒星對行星的引力F=ma=mr 聯(lián)立以上二式得F=即Fm；F1/r2 顯然，行星對恒星的引力FM ，F(xiàn)1/r2。由牛頓第三定律有，行星對恒星的引力F=F，故Fm，F(xiàn)M，F(xiàn)1/r2，即F=8C解析：“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月作圓周運動，由萬有引力提供向心力有可得V（M為月球質(zhì)量），它們的軌道半徑分R11900Km、R21800Km，則v1：v2。9A解析：在地面上時有，在軌道上時有，由聯(lián)立求得 選項A正確。 10B解析：地球同步衛(wèi)星的角速度和地球

12、赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，由可得，=，B項正確；對于地球同步衛(wèi)星和以第一宇宙速度運動的近地衛(wèi)星，由萬有引力提供加速度，即，得=， D項正確。11CD（本題考查學生對第一宇宙速度的理解，以及對衛(wèi)星能沿橢圓軌道運動條件的理解。本題極易錯選A）12AD 由萬有引力定律導出人造地球衛(wèi)星運轉(zhuǎn)半徑的表達式，再將其與題給表達式中各項對比，以明確式中各項的物理意義。二、填空題：13 1.2104 14 1.01011個三、計算題：15（9分）以g表示火星表面附近的重力加速度，M表示火星的質(zhì)量，m表示火星的衛(wèi)星的質(zhì)量，m表示火星表面出某一物體的質(zhì)量，由萬有引力定律和牛頓第二定律，有，（4分）設v表示著

13、陸器第二次落到火星表面時的速度，它的豎直分量為v1，水平分量仍為v0，有， （4分）由以上各式解得（1分）16（10分）解：設星球的質(zhì)量為M1，半徑為R1，表面的重力加速度為g，地球的質(zhì)量為M2，半徑為R2，表面的重力加速度為g ，則在星球表而的物體 （1分）在地球表面的物體 （1分）則重力加速度之比為 （2分）平拋物體時s=vt ， ，所以 （2分）則水平射程之比 （2分）星球表面的水平射程， （2分）17（12分）解：設m1的軌道半徑為R1，m2的軌道半徑為R2。由于它們之間的距離恒定，因此雙星在空間的繞向一定相同，同時角速度和周期也都相同由向心力公式可得：對m1， （2分）對m2， （2分）由式可得：m1R1=m2R2 又因為R1十R2=L, 所以 （2分） （2分）將，代入 式可得： （2分）所以 （2分）18（12分）解析：（1）從上圖看，飛船是由發(fā)射場升空向東南方向運動，其軌道平面與赤道平面有一定的夾角。在飛船運動的每個周期內(nèi)，由于地球自轉(zhuǎn)（自西向東轉(zhuǎn)），所以飛船軌跡在赤道上的投影點會向西移動。（2分） （2）飛船飛行一周，地球自轉(zhuǎn)22.5，故飛行周期為h=1.5h（2分）飛船繞行到地球向陽的區(qū)域，陽光能照射到它時為白晝，當飛到地球背陽的區(qū)域，陽光被地球擋住時