第七章萬有引力與宇宙航行章末檢測-人教版高中物理必修第二冊word版含答案

第七章萬有引力與宇宙航行章末檢測一、選擇題1.下列說法符合物理學(xué)史實的是（）A.伽利略通過斜面實驗的合理外推，得出了自由落體運動的規(guī)律B.開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運動的規(guī)律，提出了萬有引力定律C.卡文迪許推出萬有引力定律，并通過扭秤實驗，測定出了萬有引力恒量D.牛頓推出萬有引力定律，并通過扭秤實驗，測定出了萬有引力恒量2.假設(shè)衛(wèi)星甲、乙都繞地球做勻速圓周運動，已知衛(wèi)星甲到地心的距離小于衛(wèi)星乙到地心的距離，那么（）A.衛(wèi)星甲公轉(zhuǎn)的周期大于衛(wèi)星乙公轉(zhuǎn)的周期B.衛(wèi)星甲公轉(zhuǎn)的線速度小于衛(wèi)星乙公轉(zhuǎn)的線速度C.衛(wèi)星甲公轉(zhuǎn)的加速度小于衛(wèi)星乙公轉(zhuǎn)的加速度D.衛(wèi)星甲公轉(zhuǎn)的角速度大于衛(wèi)星乙公轉(zhuǎn)的角速度3.關(guān)于牛頓運動定律和物體的運動狀態(tài)與其受力的關(guān)系，以下說法正確的是（）A.物體受到不為零的恒定合外力，物體一定做勻變速直線運動B.物體做曲線運動是變速運動，合外力可能恒定不變C.物體受到的合外力方向與初速度方向相反時，物體一定做減速直線運動D.蘋果之所以能落地，是因為受到的地球的吸引力；而月亮之所以能繞地球圓周運動而沒有掉到地球上，是因為地球?qū)λ鼪]有力的作用4.如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運動的3顆衛(wèi)星，下列說法正確的是（）、c的線速度大小相等，且大于a的線速度、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度加速可追上同一軌道上的b，b減速可等候同一軌道上的c衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將減小5.天宮二號在橢圓軌道Ⅰ上的遠(yuǎn)點A開始變軌，變軌后進入半徑為R的圓軌道Ⅱ。已知天宮二號在軌道Ⅱ運行周期為T，橢圓軌道Ⅰ近地點B到地球中心的距離為r，地球的質(zhì)量為M，引力常量為G，則下列說法正確的是（）

A.天宮二號通過B的速度大于B.天宮二號在軌道Ⅰ上運行的周期為C.天宮二號在軌道Ⅰ上運行時通過A點的速度大于D.天宮二號在軌道Ⅰ上運行時通過A點的加速度小于6.如圖是關(guān)于地球表面發(fā)射衛(wèi)星時的三種宇宙速度的示意圖，橢圓軌道為某衛(wèi)星的運動軌道，下列說法正確的是（）A.此衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第一宇宙速度B.此衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點的速度大于第一宇宙速度C.若想讓衛(wèi)星進入月球軌道，發(fā)射速度需大于第二宇宙速度D.若想讓衛(wèi)星進入太陽軌道，發(fā)射速度需大于第三宇宙速度7.月球圍繞地球做勻速圓周運動，其軌道平面上存在一些特殊的點，在這些點處，質(zhì)量極小的物體（如人造衛(wèi)星）可以相對兩星球靜止，這樣的點被稱為“拉格朗日點”。假設(shè)在月球和地球的連線上存在兩個“拉格朗日點”（a點和b點），a、b兩點關(guān)于月球?qū)ΨQ，當(dāng)一探測器處于a或b位置時，下列說法正確的是（）A.探測器在a位置受到的地球引力大于在b位置受到的地球引力B.探測器在a位置受到的月球引力小于在b位置受到的月球引力C.探測器在a位置的角速度大于在b位置的角速度D.探測器在a位置的速率大于在b位置的速率8.如圖所示，a為靜止在地球赤道上的物體，b為在地球表面附近做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星，關(guān)于a、b、c做勻速圓周運動的說法中正確的是（）A.衛(wèi)星c可以經(jīng)過保定市的左上方B.線速度的大小關(guān)系為va＜vc＜vbC.周期關(guān)系為Ta＝Tc＞TbD.向心加速度的大小關(guān)系為aa＞ab＞ac9.如圖甲所示，假設(shè)某星球表面上有一傾角為θ=30°的固定斜面，一質(zhì)量為m的小物塊從斜面底端沿斜面向上運動，其速度—時間圖像如圖乙所示。已知小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為，該星球半徑為R=6×104km，引力常量G=×10-11N·m2/kg2，π取，則下列說法正確的是（）A.該星球的第一宇宙速度v1=×104m/s B.該星球的質(zhì)量M=×1030kgC.該星球的自轉(zhuǎn)周期T=×104s D.該星球的密度ρ=896kg/m310.如圖所示，a、b、c是環(huán)繞地球圓形軌道上運行的3顆人造衛(wèi)星，它們的質(zhì)量關(guān)系是，則（）、c的線速度大小相等，且小于a的線速度、c的周期相等，且小于a的周期、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度所需向心力最小、b、c、d是在地球大氣層外的圓形軌道上運行的四顆人造衛(wèi)星，其中a、c的軌道相交于P，b、d在同一個圓軌道上，b、c軌道位于同一平面。某時刻四顆人造衛(wèi)星的運行方向及位置如圖所示。下列說法中正確的是()、c存在相撞危險、c的加速度大小相等，且小于b的加速度、c的角速度大小相等，且小于a的角速度、c的線速度大小相等，且大于d的線速度12.已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，月球的半徑約為地球半徑的，若取地球上的第一宇宙速度為8km/s，地球表面的重力加速度為10m/s2.則（）A.探月衛(wèi)星貼近月球表面運行的速率約為sB.探月衛(wèi)星貼近月球表面運行的速率約為sC.在月球表面附近物體自由下落時的加速度約為s2D.在月球表面附近物體自由下落時的加速度約為s213.有、、、四顆地球衛(wèi)星，還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動，處于地面附近近地軌道上正常運動，是地球同步衛(wèi)星，是高空探測衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖，則有（）A.的向心加速度等于重力加速度 B.在內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是C.在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長 D.的運動周期有可能是20h14.關(guān)于同步衛(wèi)星（它相對于地面靜止不動），下列說法中正確的是（）A.它一定在赤道上空B.同步衛(wèi)星的高度和速率是確定的C.它運行的線速度一定大于第一宇宙速度D.它的發(fā)射速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間年，德國天文學(xué)家貝塞爾根據(jù)天狼星的移動路徑出現(xiàn)的波浪圖形，推斷天狼星屬于雙星系統(tǒng)．由恒星A和恒星B組成的雙星系統(tǒng)繞其連線上的O點做勻速圓周運動，如圖所示，已知恒星A、B間的距離為L且保持不變，假設(shè)恒星A和恒星B的總質(zhì)量為，恒星A與恒星B的半徑之比為，引力常量為G，不考慮其他星體的影響．下列說法正確的是（）A.恒星A，B的角速度均為 B.恒星A的質(zhì)量為C.恒星A與恒星B的向心力之比為 D.恒星A與恒星B的線速度之比為年7月31日中共中央總書記、國建主席、中央軍委主席習(xí)近平同志在北京宣布北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通，北斗三號（國之重器）系統(tǒng)由24顆中圓地球軌道衛(wèi)星、3顆地球靜止軌道衛(wèi)星和3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，共30顆衛(wèi)星組成。在中圓地球軌道衛(wèi)星中有兩顆衛(wèi)星，它們的軌道近似為圓，中圓N的周期為，中圓M的周期為，，則兩顆衛(wèi)星相比（）A.中圓M距地球表面較近 B.中圓M的角速度較大C.中圓N的運動速度較大 D.中圓M的向心加速度較大二、填空題17.如圖，遠(yuǎn)離其它天體的兩顆星A、B可視為質(zhì)點，它們之間的距離為d，A、B圍繞連線上一固定點O做勻速圓周運動，測得A運動的角速度為ω，已知引力常量為G，求它們總質(zhì)量________。年，我國將首次發(fā)射火星探測器并在火星著陸，這將是我國航天事業(yè)的又一大突破。已知地球與火星的質(zhì)量之比約為10:1，半徑之比約為2:1，設(shè)甲乙兩衛(wèi)星分別在地球和火星表面做勻速圓周運動，則地球與火星的第一宇宙之比為_______；地球與火星表面的自由落體加速度之比為______；甲乙兩衛(wèi)星的向心加速度之比為___________。19.我國先后發(fā)射的“風(fēng)云一號”和“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星，運行軌道不同，前者采用“極地圓形軌道”，軌道平面與赤道平面垂直，通過地球兩極，每12小時巡視地球一周，每天只能對同一地區(qū)進行兩次觀測；后者采用“地球同步軌道”，軌道平面在赤道平面內(nèi)，能對同一地區(qū)進行連續(xù)觀測。兩種不同軌道的氣象衛(wèi)星在運行與觀測時，“風(fēng)云一號”衛(wèi)星的軌道半徑________（填“大于”、“小于”或“等于”）“風(fēng)云二號”衛(wèi)星的軌道半徑，“風(fēng)云一號”衛(wèi)星運行的向心加速度______（填“大于”、“小于”或“等于”）“風(fēng)云二號”衛(wèi)星運行的向心加速度。三、解答題20.火星的質(zhì)量是地球的，火星的半徑為地球的，地球的第一宇宙速度為v=s，地球表面的重力加速度g=10m/s2(1)求火星的第一宇宙速度；(2)壽陽一中男子跳高紀(jì)錄為，為王同學(xué)在2022年縣運會創(chuàng)造的。若該運動員當(dāng)時是在火星上，他跳高的最好成績?yōu)槎嗌?？（設(shè)運動員的身高為，重心取身體的中心，跳高過程中忽略大氣阻力及水平方向的運動）21.我國將于2022年首次探測火星，火星與地球的環(huán)境非常相近，很有可能成為人類的第二家園。已知火星的質(zhì)量為，太陽質(zhì)量為，且，萬有引力常量為，太陽、火星均可視為質(zhì)量分布均勻的球體，不考慮火星自轉(zhuǎn)。為簡化問題，研究太陽與火星系統(tǒng)時可忽略其他星體的作用，只考慮兩者之間的引力作用。（1）通常我們認(rèn)為太陽靜止不動，火星繞太陽做勻速圓周運動。已知火星繞太陽運動的軌道半徑為，請據(jù)此模型求火星的運行周期。（2）事實上太陽因火星的吸引不可能靜止，但二者并沒有因為引力相互靠近，而是保持間距不變。請由此構(gòu)建一個太陽與火星系統(tǒng)的運動模型，據(jù)此模型求火星的運行周期與的比值；并說明通常認(rèn)為太陽靜止不動的合理性。22.假設(shè)某星球表面上有一傾角為的固定斜面，一質(zhì)量為的小物塊從斜面底端以速度9m/s沿斜面向上運動，小物塊運動時速度恰好為零，已知小物塊和斜面間的動摩擦因數(shù)為，該星球半徑為，（。），試求：(1)該星球表面上的重力加速度g的大?。?2)該星球的第一宇宙速度。

參考答案【解析】A．伽利略通過斜面實驗及合理外推，得出了自由落體運動的規(guī)律，故A符合題意；B．開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運動的規(guī)律，牛頓提出了萬有引力定律，故B不符合題意；CD．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卡文迪許通過扭秤實驗，測定出了萬有引力恒量，故CD不符合題意。故選A。【解析】A．由題意有由公式得，故A項錯誤；B．由公式得，故B項錯誤；C．由公式得，故C項錯誤；D．由公式得，故D項正確。故選D。【解析】A．物體受到不為零的恒定合外力，當(dāng)合外力與運動方向不在同一條直線上時，物體做勻變速曲線運動。A錯誤；B．曲線運動的速度方向時刻變化，所以曲線運動是變速運動，合外力可能恒定不變，如平拋運動。B正確；C．物體受到的合外力方向與初速度方向相反時，物體也可能先做減速直線運動再反向做加速直線運動。C錯誤；D．蘋果之所以能落地，是因為受到的地球的吸引力；而月亮之所以能繞地球圓周運動而沒有掉到地球上，是因為地球?qū)λ囊μ峁┢溥\動的向心力。D錯誤。故選B。【解析】A．因為b、c在同一軌道上運行，故其線速度大小、加速度大小均相等。又b、c軌道半徑大于a的軌道半徑，由可得知vb＝vc<va故A選項錯誤；B．由加速度可知ab＝ac<aa故B選項正確。C．當(dāng)c加速時，c受到的萬有引力，故它將做離心運動；當(dāng)b減速時，b受到的萬有引力，故它將做向心運動。所以無論如何c也追不上b，b也等不到c，故C選項錯。D．由知對a衛(wèi)星，當(dāng)它的軌道半徑緩慢減小時，線速度增大，故D選項錯誤。故選B?！窘馕觥緼．當(dāng)天宮二號在以地球為圓心，且過B點的圓形軌道上運動時，可得解得而圖中通過B點從此圓形軌道進入橢圓形軌道(軌道Ⅰ)需要進行加速，故天宮二號通過B的速度大于，A正確；B．由開普勒第三定律可得解得故B正確；C．天宮二號在軌道ⅠⅠ上運行時可得解得天宮二號由軌道Ⅰ進入軌道ⅠⅠ需要先加速，故天宮二號在軌道Ⅰ上運行時通過A點的速度小于，故C錯誤；D．根據(jù)萬有引力提供向心力可得天宮二號在軌道Ⅰ上運行時通過A點的加速度大小為故D錯誤；故選AB?！窘馕觥緼．第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度。此衛(wèi)星為橢圓軌道衛(wèi)星，發(fā)射速度大于第一宇宙速度。A正確；B．此衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點的速度小于同高度圓周運動衛(wèi)星的速度，同高度圓周運動衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，所以此衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點的速度小于第一宇宙速度。B錯誤；C．月球軌道還在地球吸引范圍之內(nèi)，所以發(fā)射速度不能超過第二宇宙速度，所以C錯誤；D．第三宇宙速度是脫離太陽系所需要的最小發(fā)射速度，所以，若想讓衛(wèi)星進入太陽軌道，發(fā)射速度不能大于第三宇宙速度。D錯誤。故選A?！窘馕觥緼．根據(jù)萬有引力定律可得所以探測器在a位置受到的地球引力小于在b位置受到的地球引力，故A錯誤；

B．根據(jù)萬有引力定律可得所以探測器在a位置受到的月球引力大小等于在b位置受到的月球引力，故B錯誤；

C．探測器相對于兩星球靜止，所以探測器在a位置的角速度等于在b位置的角速度，故C錯誤；

D．根據(jù)v=rω可知，探測器在a位置的速率大于在b位置的速率，故D正確。故選D?！窘馕觥緼．衛(wèi)星c是同步衛(wèi)星，只能定點于赤道的正上方，故A錯誤；B．a(chǎn)、c相比較，角速度相等，由v＝ωr，可知va＜vc根據(jù)衛(wèi)星的速度公式v＝得vc＜vb則va＜vc＜vb故B正確；C．衛(wèi)星c為同步地球衛(wèi)星，所以Ta＝Tc根據(jù)v＝T＝得衛(wèi)星的周期T＝2π可知Tc＞Tb所以Ta＝Tc＞Tb故C正確D．a(chǎn)、c相比較，由a＝ω2r得aa＜ac對b、c相比較，由知ab＞ac則ab＞ac＞aa故D錯誤。故選BC?！窘馕觥课飰K上滑過程中，根據(jù)牛頓第二定律，在沿斜面方向上有下滑過程中，在沿斜面方向上有又知圖象的斜率表示加速度，則上滑和下滑過程中物塊的加速度大小分別為聯(lián)立解得A．該星球的第一宇宙速度為故A正確；B．根據(jù)黃金代換式可得該星球的質(zhì)量為故B錯誤；C．根據(jù)所給條件無法計算出該星球的自轉(zhuǎn)周期，故C錯誤；D．該星球的密度為故D正確。故選AD?！窘馕觥緼．由萬有引力提供向心力可得衛(wèi)星繞地球運行的線速度為由題圖可得所以b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度，A正確；B．由萬有引力提供向心力可得衛(wèi)星繞地球運行的周期為由題圖可得所以b、c的周期相等，且大于a的周期，B錯誤；C．由萬有引力提供向心力可得衛(wèi)星繞地球運行的向心加速度為由題圖可得所以b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度，C正確；D．由萬有引力提供向心力結(jié)合可得，所以b所需向心力最小，D正確。故選ACD?！窘馕觥緼．根據(jù)萬有引力提供向心力解得a、c的軌道相交于P，說明兩顆衛(wèi)星的軌道半徑相等，則周期相等，不存在相撞危險，A錯誤；B．a(chǎn)、c的軌道相交于P，說明兩顆衛(wèi)星的軌道半徑相等，根據(jù)萬有引力提供向心力解得b的軌道半徑大于a、c，a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度，B錯誤；C．根據(jù)萬有引力提供向心力解得b的軌道半徑大于a、c，則b的角速度小于a、c的角速度，C錯誤；D．根據(jù)萬有引力提供向心力解得d的軌道半徑大于a、c，則a、c的線速度大小相等，且大于d的線速度，D正確。故選D?！窘馕觥緼B．根據(jù)萬有引力提供向心力解得代入數(shù)據(jù)可得地球上的第一宇宙速度約為s，則該探月衛(wèi)星貼近月球表面運行的速率約為s，故A正確，B錯誤；CD．根據(jù)萬有引力等于重力可得代入數(shù)據(jù)可得地球表面的重力加速度為10m/s2，在月球表面附近物體自由下落時的加速度約為s2，故C正確，D錯誤。故選AC?！窘馕觥緼．同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同，角速度相同，則知a與c的角速度相同，根據(jù)知，c的向心加速度大于a的向心加速度。由得衛(wèi)星的軌道半徑越大，向心加速度越小，則同步衛(wèi)星c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度約為g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A錯誤；B．c是地球同步衛(wèi)星，周期是24h，則c在4h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是，故B錯誤；C．由得衛(wèi)星的半徑越大，速度越小，所以b的速度最大，在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長，故C正確；D．由開普勒第三定律知，衛(wèi)星的半徑越大，周期越大，所以d的運動周期大于c的周期24h，不可能為20h，故D錯誤。故選C。【解析】A．同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空，否則就不能實現(xiàn)與地球運動同步，選項A正確；BC．同步衛(wèi)星與地球具有相同的周期，根據(jù)可知可知同步衛(wèi)星的高度和速率是確定的，且運行的線速度一定小于第一宇宙速度，選項B正確，C錯誤；D．第一宇宙速度是環(huán)繞速度，第二宇宙速度為脫離速度，第二宇宙速度是在地面附近發(fā)射航天器，能掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，同步衛(wèi)星沒有擺脫地球引力的束縛，則它的發(fā)射速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間，故D正確。

故選ABD?！窘馕觥吭O(shè)A、B恒星的質(zhì)量分別為MA、MB，軌道半徑分別為RA、RB。

A．根據(jù)萬有引力提供向心力可得聯(lián)立解得所以恒星A、B的角速度均為故A正確；

B．根據(jù)MA+MB=5MMARAω2=MBRBω2RA：RB=4：1解得恒星A的質(zhì)量為M，故B錯誤；

C．恒星A與恒星B的向心力等于二者之間的萬有引力，所以恒星A與恒星B的向心力之比為1：1，故C錯誤；

D．根據(jù)v=Rω可知恒星A與恒星B的線速度之比為4：1，故D錯誤。故選A。【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力有得則半徑越大，周期越大，由于，說明中圓M衛(wèi)星的軌道半徑更大A．由于中圓M衛(wèi)星的軌道半徑更大，中圓M距地球表面較遠(yuǎn)，故A錯誤；B．根據(jù)萬有引力提供向心力有得則半徑越大，角速度越小，所以中圓M的角速度較小，故B錯誤；C．根據(jù)萬有引力提供向心力有得則半徑越大，線速度越小，所以中圓N的線速度較大，故C正確；D．根據(jù)萬有引力提供向心力有得則半徑越大，加速度越