高中物理 第六章 萬有引力與航天章末檢測1

PAGEPAGE4第六章萬有引力與航天(時間：90分鐘總分值：100分)一、選擇題(此題共10小題，每題4分，共40分)1．以下關于萬有引力定律的說法正確的選項是()A．萬有引力定律是卡文迪許發(fā)現(xiàn)的B．萬有引力定律適用于自然界中的任何兩個物體之間C．萬有引力定律公式F＝eq\f(Gm1m2,r2)中的G是一個比例常數(shù)，是沒有單位的D．萬有引力定律公式說明當r等于零時，萬有引力為無窮大2．關于地球的第一宇宙速度，以下說法中正確的選項是()A．它是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球運轉(zhuǎn)的最小速度B．它是近地圓形軌道上人造衛(wèi)星的運行速度C．它是能使衛(wèi)星進入近地軌道的最小發(fā)射速度D．它是能使衛(wèi)星進入近地軌道的最大發(fā)射速度3．2010年1月17日0時12分，我國成功發(fā)射北斗二號衛(wèi)星并定點于地球同步衛(wèi)星軌道，如圖1所示．北斗二號衛(wèi)星與近地表面做勻速圓周運動的衛(wèi)星相比()A．北斗二號衛(wèi)星的線速度更大B．北斗二號衛(wèi)星的周期更大C．北斗二號衛(wèi)星的角速度更大D．北斗二號衛(wèi)星的向心加速度更大圖14．人造地球衛(wèi)星進入軌道做勻速圓周運動，下面說法中正確的選項是()A．衛(wèi)星內(nèi)的物體失重，衛(wèi)星本身沒失重B．衛(wèi)星內(nèi)的物體不再受萬有引力作用C．衛(wèi)星內(nèi)物體仍受萬有引力作用D．衛(wèi)星內(nèi)的物體不受萬有引力作用而受向心力作用5．美國的“大鳥”偵察衛(wèi)星可以發(fā)現(xiàn)地面上邊長僅為0.36m的方形物體，它距離地面高度僅有16km，理論和實踐都說明：衛(wèi)星離地面越近，它的分辨率就越高，那么分辨率越高的衛(wèi)星()A．向心加速度一定越大B．角速度一定越小C．周期一定越大D．線速度一定越大6．某些星球和組成星球的物質(zhì)是靠引力吸引在一起的，這樣的星球有一個最大的自轉(zhuǎn)速率，如果超過了該速率，星球的萬有引力將缺乏以維持其赤道附近的物體做圓周運動．由此能得到半徑為R、密度為ρ、質(zhì)量為M且均勻分布的星球的最小自轉(zhuǎn)周期T，以下關系式正確的選項是()A．T＝2πeq\r(\f(R3,GM))B．T＝2πeq\r(\f(3R2,GM))C．T＝eq\r(\f(π,Gρ))D．T＝eq\r(\f(3π,Gρ))7．我國已于年底發(fā)射“天宮一號”目標飛行器．“天宮一號”既是交會對接目標飛行器，也是一個空間實驗室，將以此為平臺開展空間實驗室的有關技術驗證．假設“天宮一號”繞地球做半徑為r1、周期為T1的勻速圓周運動，地球繞太陽做半徑為r2、周期為T2的勻速圓周運動，已知萬有引力常量為G，那么根據(jù)題中的條件，可以求得()A．太陽的質(zhì)量B．“天宮一號”的質(zhì)量C．“天宮一號”與地球間的萬有引力D．地球與太陽間的萬有引力8．假設取地球的第一宇宙速度為8km/s，某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的6倍，半徑是地球半徑的1.5倍，那么這顆行星上的第一宇宙速度約為()A．16km/sB．32km/sC．4km/sD．2km/s9．有兩顆行星A、B，在兩個行星外表附近各有一顆衛(wèi)星，如果這兩顆衛(wèi)星運動的周期相等，以下說法正確的選項是()A．行星A、B外表重力加速度之比等于它們的半徑之比B．兩衛(wèi)星的線速度一定相等C．行星A、B的質(zhì)量和半徑一定相等D．行星A、B的密度一定相等10．已知萬有引力常量G，在以下給出的情景中，能根據(jù)測量數(shù)據(jù)求出月球密度的是()A．在月球外表使一個小球做自由落體運動，測出落下的高度H和時間tB．發(fā)射一顆貼近月球外表繞月球做勻速圓周運動的飛船，測出飛船運行的周期TC．觀察月球繞地球的圓周運動，測出月球的直徑D和月球繞地球運行的周期TD．發(fā)射一顆繞月球做勻速圓周運動的衛(wèi)星，測出衛(wèi)星離月球外表的高度H和衛(wèi)星的周期T二、填空題(此題共2小題，共14分)11．(6分)2011年4月10日，我國成功發(fā)射第8顆北斗導航衛(wèi)星，建成以后北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)將包含多顆地球同步衛(wèi)星，這有助于減少我國對GPS導航系統(tǒng)的依賴，GPS由運行周期為12小時的衛(wèi)星群組成，設北斗導航系統(tǒng)的同步衛(wèi)星和GPS導航衛(wèi)星的軌道半徑分別為R1和R2，向心加速度分別為a1和a2，那么R1∶R2＝________，a1∶a2＝________.(可用根式表示)12．(8分)我國航天方案的下一目標是登上月球，當飛船靠近月球外表的圓形軌道繞行幾圈后登陸月球，飛船上備有以下實驗器材：A．計時表一只；B．彈簧測力計一個；C．已知質(zhì)量為m的物體一個；D．天平一只(附砝碼一盒)．已知宇航員在繞行時及著陸后各做了一次測量，依據(jù)測量的數(shù)據(jù)，可求出月球的半徑R及月球的質(zhì)量M(已知引力常量為G)(1)兩次測量所選用的器材分別為________、________和________(填選項前的字母)．(2)兩次測量的物理量是________和________．(3)試用所給物理量的符號分別寫出月球半徑R和質(zhì)量M的表達式．R＝________，M＝________.三、計算題(此題共5小題，共46分)13．(8分)已知火星的半徑約為地球半徑的eq\f(1,2)，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的eq\f(1,9).假設一物體在地球外表所受重力比它在火星外表所受重力大49N，那么這個物體的質(zhì)量是多少？(g取9.8m/s2)14.(8分)一顆在赤道上空飛行的人造地球衛(wèi)星，其軌道半徑為r＝3R(R為地球半徑)，已知地球外表重力加速度為g，那么該衛(wèi)星的運行周期是多大？運行速率是多大？15．(8分)我國“嫦娥一號”月球探測器在繞月球成功運行之后，為進一步探測月球的詳細情況，又發(fā)射了一顆繞月球外表飛行的科學試驗衛(wèi)星．假設該衛(wèi)星繞月球做圓周運動，月球繞地球也做圓周運動，且軌道都在同一平面內(nèi)．已知衛(wèi)星繞月球運動的周期T0，地球外表處的重力加速度g，地球半徑R0，月心與地心間的距離r，引力常量G，試求：(1)月球的平均密度ρ；(2)月球繞地球運動的周期T.16.(10分)已知地球半徑為R，一只靜止在赤道上空的熱氣球(不計氣球距地球外表的高度)繞地心運動的角速度為ω0，在距地面h高處的圓形軌道上有一顆人造地球衛(wèi)星，設地球的質(zhì)量為M，熱氣球的質(zhì)量為m，人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量為m1.根據(jù)上述條件，有一位同學列出了以下兩個式子：對熱氣球有：Geq\f(Mm,R2)＝mωeq\o\al(2,0)R對人造地球衛(wèi)星有：Geq\f(Mm1,R＋h2)＝m1ω2(R＋h)進而求出人造地球衛(wèi)星繞地球運行的角速度ω.你認為該同學的解法是否正確？假設認為正確，請求出結果．假設認為錯誤，請補充一個條件后，再求出ω.17．(12分)已知地球半徑為R，地球外表重力加速度為g，萬有引力常量為G，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響．(1)求衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的第一宇宙速度v1；(2)假設衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動且運行周期為T，求衛(wèi)星運行半徑r；(3)由題目所給條件，請?zhí)岢鲆环N估算地球平均密度的方法，并推導出密度表達式．

答案1．B2．BC3．B4．C5．AD6．AD7．AD8．A9．AD10．B11.eq\r(3,4)eq\f(\r(3,4),4)12．(1)ABC(2)飛船繞月球運行的周期T質(zhì)量為m的物體在月球外表所受重力的大小F(3)eq\f(FT2,4π2m)eq\f(F3T4,16π4Gm3)13．9kg14．6πeq\r(\f(3R,g))eq\r(\f(gR,3))15．(1)eq\f(3π,GT\o\al(2,0))(2)eq\f(2πr,R0)eq\r(\f(r,g))16．該同學的解法不正確．對人造衛(wèi)星所列方程正確，但對熱氣球，其靜止在赤道上是因為所受浮力與其重力平衡，而不是因為萬有引力提供做圓周運動的向心力．其一可補充地球外表重力加速度g，對熱氣球有：eq\f(GMm,R2)＝mg對人造地球衛(wèi)星：eq\f(GMm1,R＋h2)＝m1ω2(R＋h)．聯(lián)立以上兩式得ω＝eq\f(R\r(gR＋h),R＋h2)，其二可補充同步衛(wèi)星離地面的高度h0，那么對同步衛(wèi)星：e