高中物理 第6章 萬有引力與航天綜合測(cè)評(píng) 新人教版必修2-新人教版高一必修2物理試題

1/10RA．1－RA．1－43第六章萬有引力與航天命題報(bào)告命題報(bào)告知識(shí)點(diǎn)萬有引力定律萬有引力定律的成就宇宙航行經(jīng)典力學(xué)的局限性3.較難..中，第1~5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6~10題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得51．(2015·德州高一檢測(cè))北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研制開發(fā)的區(qū)域性三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(CNSS)，建成后的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括5顆同步衛(wèi)星和30顆一般軌道衛(wèi)星．關(guān)于這些衛(wèi)星，以下說法正確的答案是()A．5顆同步衛(wèi)星的軌道半徑不都一樣B．5顆同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道不一定在同一平面內(nèi)C．導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星的運(yùn)行速度一定小于第一宇宙速度D．導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星中，運(yùn)行軌道半徑越大的，周期越小Mm大的環(huán)繞速度，故導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星的運(yùn)行速度都小于第一宇宙速度，C正確；根據(jù)Gr2＝2．(2012·課標(biāo)全國卷)假設(shè)地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的球體．一礦井深度為d.質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零．礦井底部和地面處的重力加速度大小之比為d【解析】dRR2/10rdRd|3M，如此礦井底部處的重力加速度g′＝如此礦井底部處的重力加速度g′dgR和地球外表的重力加速度之比為＝1－，選項(xiàng)A正確；選項(xiàng)B、C、gR圖1所示，傾斜同步軌道與赤道平面有一定的夾角)，衛(wèi)星在該軌道的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相等．此次發(fā)射的亮點(diǎn)在于首次在運(yùn)載火箭上增加了一級(jí)獨(dú)立飛行器，即遠(yuǎn)征一號(hào)上面入是A．傾斜同步軌道半徑應(yīng)小于赤道同步軌道半徑B．一級(jí)獨(dú)立飛行器能增大衛(wèi)星入軌的時(shí)間C．傾斜同步衛(wèi)星加速度的大小等于赤道同步衛(wèi)星加速度的大小D．一級(jí)獨(dú)立飛行器攜帶衛(wèi)星入軌的過程中，衛(wèi)星的機(jī)械能守恒GMm等，故二者軌道半徑相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由＝ma知，C4．如圖2所示，在火星與木星軌道之間有一小行星帶．假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．如下說法正確的答案是()A．太陽對(duì)各小行星的引力一樣B．各小行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期均小于一年3/10ordC．小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值D．小行星帶內(nèi)各小行星圓周運(yùn)動(dòng)的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值Mm【解析】根據(jù)萬有引力定律F＝Gr2可知，由于各小行星的質(zhì)量和各小行星到太陽的Mm4πMm4π2rTrFM的周期一年，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；向心加速度a＝m＝Gr2，內(nèi)側(cè)小行星到太陽的距離小，向心加速M(fèi)mMmmv2徑大于地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑，線速度小于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的線速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．經(jīng)典力學(xué)不能適用于如下哪些運(yùn)動(dòng)()A．火箭的發(fā)射B．宇宙飛船繞地球的運(yùn)動(dòng)C．“勇氣號(hào)〞宇宙探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)D以99%倍光速運(yùn)行的電子束【解析】經(jīng)典力學(xué)在低速運(yùn)動(dòng)的廣闊領(lǐng)域(包括天體力學(xué)的研究)中，經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了巨大的成就，但在高速領(lǐng)域不再適用，應(yīng)當(dāng)選D.成功實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接(如圖3)．交會(huì)對(duì)接飛行過程分為遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段、自主控制段、對(duì)接段、組合體飛行段和別離撤離段．如此如下說法正確的答案是()A．在遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段，“神舟十號(hào)〞應(yīng)在距“天宮一號(hào)〞目標(biāo)飛行器前下方某處B．在遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段，“神舟十號(hào)〞應(yīng)在距“天宮一號(hào)〞目標(biāo)飛行器后下方某處C．在組合體飛行段，“神舟十號(hào)〞與“天宮一號(hào)〞繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度小于7.9km/sD．別離后，“天宮一號(hào)〞變軌升高至飛行軌道運(yùn)行時(shí)，其速度比在交會(huì)對(duì)接軌道時(shí)大4/10rrrrord“神舟十號(hào)〞與“天宮一號(hào)〞組合體在地球上空數(shù)百公里的軌道上運(yùn)動(dòng)，線速度小于第一宇rMR確的答案是()GMmr－Rr－R2GMm2B．一顆衛(wèi)星對(duì)地球的引力大小為2C．兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為3r23GMm2D．三顆衛(wèi)星對(duì)地球引力的合力大小為2【解析】地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力，利用萬有引力公式計(jì)算，兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離為r，GMm地球與一顆衛(wèi)星間的引力大小為，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；由幾何知識(shí)可得，兩顆衛(wèi)星之間Gm2的距離為3r，兩顆衛(wèi)星之間利用萬有引力定律可得引力大小為3r2，C項(xiàng)正確；三顆衛(wèi)星對(duì)地球的引力大小相等，方向在同一平面內(nèi)，相鄰兩個(gè)力夾角為120°，所以三顆衛(wèi)星對(duì)地球如此下述說法中，正確的答案是()Mmv24π2Mmv24π2TT12n1n2125/10ord1n12n2圓軌道．關(guān)于“嫦娥三號(hào)〞，如下說法正確的答案是()A．“嫦娥三號(hào)〞的發(fā)射速度大于7.9km/sB．“嫦娥三號(hào)〞在環(huán)月軌道上的運(yùn)行周期大于在橢圓軌道上的運(yùn)行周期C．“嫦娥三號(hào)〞變軌前沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的加速度大于變軌后通過橢圓軌道遠(yuǎn)月點(diǎn)時(shí)的加速度D．“嫦娥三號(hào)〞變軌前需要先點(diǎn)火加速【解析】7.9km/s是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，要想往月球發(fā)射人造衛(wèi)星，發(fā)射速圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)只有萬有引力產(chǎn)生加速度，變軌后通過橢圓軌道遠(yuǎn)月點(diǎn)時(shí)也是只有萬有引力產(chǎn)靜止“站立〞于艙內(nèi)朝向地球一側(cè)的“地面〞上，如圖6所示．如下說法正確的答案是B．假設(shè)宇航員相對(duì)于太空艙無初速度釋放小球，小球?qū)⒗^續(xù)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C．宇航員將不受地球的引力作用D．宇航員對(duì)“地面〞的壓力等于零【解析】7.9km/s是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度，可6/10rr2r2月地月地ord見，所有環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星、飛船等，其運(yùn)行速度均小于7.9km/s，故A錯(cuò)誤；假設(shè)宇的萬有引力正好提供它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，即G＝m′的萬有引力正好提供它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，即G＝m′，應(yīng)當(dāng)選項(xiàng)B正確；r2r二、填空題(此題共3個(gè)小題，共18分)11．(6分)我國已啟動(dòng)月球探測(cè)計(jì)劃“嫦娥工程〞．圖為“嫦娥一號(hào)〞月球探測(cè)器飛行月地與地球?qū)λ囊η『玫窒藭r(shí)P到月球球心與到地球球心的距離之比為________．(3)結(jié)合圖中信息，通過推理，可以得出的結(jié)論是()①探測(cè)器飛離地球時(shí)速度方向指向月球②探測(cè)器經(jīng)過屢次軌道修正，進(jìn)入預(yù)定繞月軌道③探測(cè)器繞地球的旋轉(zhuǎn)方向與繞月球的旋轉(zhuǎn)方向一致④探測(cè)器進(jìn)入繞月軌道后，運(yùn)行半徑逐漸減小，直至到達(dá)預(yù)定軌道A．①③B．①④C．②③【解析】D．②④Mm(1)根據(jù)萬有引力定律F＝Gr2，可知當(dāng)距離增大時(shí)，引力減小．月地(3)由探測(cè)器的飛行路線可以看出：探測(cè)器飛離地球時(shí)指向月球的前方，當(dāng)?shù)竭_(dá)月球軌道時(shí)與月球“相遇〞，①錯(cuò)誤；探測(cè)器經(jīng)屢次軌道修正后，才進(jìn)入預(yù)定繞月軌道，②正確；進(jìn)入繞月軌道后，運(yùn)行半徑逐漸減小，直到到達(dá)預(yù)定軌道，④正確．7/10rd平拋一物體，物體射程為60m，如此在該星球上，從同樣的高度，以同樣的初速度平拋同一物體，如此星球外表的重力加速度為________m/s2，在星球外表，物體的水平射程為________m．(g＝10m/s2)地GMgMR2【解析】星球外表重力加速度g＝R2，設(shè)地球外表重力加速度為g0，如此g＝M＝002h2hx，所以＝gxg9×22＝36，所以g＝36g＝360m/s2；平拋運(yùn)動(dòng)水平射程x＝，所以＝gxg00001勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它距月球外表的高度為h，月球的質(zhì)量為M、半徑為R，引力常量為G，如此a＝________，線速度v＝________.【解析】根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律解決問題．根據(jù)萬有引力提供向心力得MmMmv2GR＋h2＝ma，GR＋h2＝mR＋h，GMGM得a＝R＋h2，v＝R＋h.【答案】R＋h2此題共3個(gè)小題，共32分．要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)月球半徑為r，月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T，探測(cè)衛(wèi)星在月球外表做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球半徑0(2)假設(shè)地球基地對(duì)衛(wèi)星進(jìn)展測(cè)控，如此地面發(fā)出信號(hào)后至少經(jīng)多長時(shí)間才能收到衛(wèi)星GMm4π2GMm4π2Mm4π2R＋h(2)由于地球引力提供月球運(yùn)動(dòng)的向心力GRh2＝mT2，0Mm而在地球外表上G＝mg，2h23－R|8/10ttrd【答案】(1)2πGM(2)c點(diǎn)，沿水平方向以初速度v拋出一個(gè)小球，測(cè)得小球經(jīng)時(shí)間t落到斜坡另一點(diǎn)Q上，斜坡03(1)該星球外表的重力加速度g；02yxtyxt43(3)該星球的第一宇宙速度等于它的近地衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度，故GR2(3)該星球的第一宇宙速度等于它的近地衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度，故GR2＝mR，.2vtanα3vtanα2vRtanα【答案】(1)0t(2)20πRtG(3)0t19/10ordMm21Mm物體在地球赤道外表上受到的萬有引力等于重力，如此GR2＝mg，R2gR＋h2R＋h2.1Mm1Mm22T2223gR2T224π2解得h＝24π2【答案】R2gR2g4π221附加題(此題供學(xué)生拓展學(xué)習(xí)，不計(jì)入試卷總分)m隨航天飛機(jī)繞月球做半徑為3R(R為月球半徑)的圓周運(yùn)動(dòng)．當(dāng)它們運(yùn)動(dòng)到軌道的A點(diǎn)時(shí)，登月器被彈離，航天飛機(jī)速度變大，登逗留一段時(shí)間后，經(jīng)快速啟動(dòng)仍沿原橢圓軌道回到別離點(diǎn)A與航天飛機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，如圖10所示．月球外表的重力加速度為g科學(xué)研究明確，天體在橢圓軌道上運(yùn)行的周期的平方與成正比．0/10grdg(2)假設(shè)登月器被彈離后，航天飛機(jī)的橢圓軌道的長軸為8R，為保證登月器能順利返回月球做圓周運(yùn)動(dòng)，所以滿足Gm2Tπ|2·3R，同時(shí)，月球外表的物體所受重力和引Mm月力的關(guān)系滿足GR2＝mg月.月(2)設(shè)登月器在小橢圓軌道運(yùn)行的周期是T.月(2)設(shè)登月器在小橢圓軌道運(yùn)行的周期是T，航天飛機(jī)在大橢圓軌道運(yùn)行的用期是T12.T2T226依題意，對(duì)登月器有3R