創(chuàng)新方案高中物理魯科版必修二：第5章檢測發(fā)現(xiàn)闖關(guān).

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1、 (時間60分鐘，滿分100分) 一、選擇題(本題包括8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個選項中只有一個選項是正確的) 1．萬有引力定律首次揭示了自然界中物體間一種基本相互作用規(guī)律，以下說法正確的是(　　) A．物體的重力不是地球?qū)ξ矬w的萬有引力引起的 B．人造地球衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，受到地球的萬有引力越大 C．人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供 D．宇宙飛船內(nèi)的宇航員處于失重狀態(tài)是由于沒有受到萬有引力的作用 解析：地球?qū)Φ厍蛏衔矬w的萬有引力一部分提供物體的重力，一部分提供物體做勻速圓周運(yùn)動的向心力，所以選項A錯誤；由F萬＝G可知，r增加，F(xiàn)萬減小，

2、選項B錯誤；宇宙飛船內(nèi)的宇航員仍然受到萬有引力的作用，處于失重狀態(tài)是由于萬有引力提供其做圓周運(yùn)動的向心力，所以選項D錯誤。 答案：C 2．甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度，兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道。以下判斷正確的是(　　) A．甲的周期小于乙的周期 B．乙的速度大于第一宇宙速度 C．甲的加速度小于乙的加速度 D．甲在運(yùn)行時能經(jīng)過北極的正上方 解析：地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的向心力，有＝＝m＝ma，可知，r越大、v、a越小，T越大。由題意可知，甲衛(wèi)星的軌道半徑較大，則其周期較大，加速度較小，選項C正確，A錯誤；第一宇宙速度等

3、于近地衛(wèi)星的速度，是所有衛(wèi)星環(huán)繞速度的最大值，選項B錯誤；甲衛(wèi)星為地球同步衛(wèi)星，軌道位于赤道平面內(nèi)，運(yùn)行時不能經(jīng)過北極的正上方，選項D錯誤。 答案：C 3．衛(wèi)星 信號需要通過地球同步衛(wèi)星傳送。如果你與同學(xué)在地面上用衛(wèi)星 通話，則從你發(fā)出信號至對方接收到信號所需最短時間最接近于(可能用到的數(shù)據(jù)：月球繞地球運(yùn)動的軌道半徑約為3.8×105 km，運(yùn)行周期約為27天，地球半徑約為6 400 km，無線電信號的傳播速度為3×108 m/s。)(　　) A．0.1 s B．0.25 s C .0.5 s D．1 s 解析：由＝m()2r可得： 地球同步衛(wèi)星的軌道半徑與

4、月球的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比＝＝，又t＝，可知選項B正確。 答案：B 4．下面是金星、地球、火星的有關(guān)情況比較。 星球 金星 地球 火星 公轉(zhuǎn)半徑 1.0×108 km 1.5×108 km 2.25×108 km 公轉(zhuǎn)周期 225天 365.26天 687天 赤道半徑 6×103 km 6.4×103 km 3.2×103 km 質(zhì)量 5×1024 kg 6×1024 kg 0.7×1024 kg 根據(jù)以上信息，關(guān)于地球及地球的兩個鄰居金星和火星(行星的運(yùn)動可看成圓周運(yùn)動)，下列判斷正確的是(　　) A．金星運(yùn)行的線速度最小，火星運(yùn)行的線速度最大

5、 B．金星公轉(zhuǎn)的向心加速度大于地球公轉(zhuǎn)的向心加速度 C．金星表面的第一宇宙速度最大，火星表面的第一宇宙速度最小 D．假設(shè)用同樣大的速度分別在三個星球上豎直上拋同樣的小球，則在金星上拋得最高 解析：由G＝m＝mr＝ma，知B正確，A錯誤；由G＝，得v＝，所以地球表面的第一宇宙速度最大，火星表面的第一宇宙速度最小，C錯誤；由G＝mg，得g＝，所以地球上的重力加速度最大，火星上的重力加速度最小，由h＝，得在火星上拋得最高，D錯誤。 答案：B 5．同步衛(wèi)星離地心距離為r，運(yùn)行速率為v1，向心加速度為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，地球半徑為R，則(　

6、　) A.＝ B.＝ C.＝ D.＝ 解析：同步衛(wèi)星與赤道上的物體具有相同的角速度。 答案：A 6．如圖1是“嫦娥一號”奔月示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后通過自帶的小型火箭多次變軌，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星，并開展對月球的探測。下列說法正確的是(　　) 圖1 A．發(fā)射“嫦娥一號”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度 B．在繞月圓軌道上，衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān) C．衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比 D．在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力 解析：在地面附近發(fā)射衛(wèi)星，如果發(fā)射速度等于或者大于第二宇宙速度(11.2

7、km/s)，它就會掙脫地球的引力束縛，永遠(yuǎn)離開地球；如果達(dá)到了第三宇宙速度，則衛(wèi)星就可以掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外去，選項A錯誤；衛(wèi)星發(fā)射后在繞月圓軌道上運(yùn)動的過程中，其做圓周運(yùn)動的向心力由萬有引力提供，根據(jù)牛頓第二定律，G＝mr()2，可得T＝2π，M為月球的質(zhì)量，顯然周期與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān)，選項B錯誤；根據(jù)萬有引力定律可知選項C正確；衛(wèi)星在繞月圓軌道上運(yùn)行時，由于離地球較遠(yuǎn)，受到地球的引力較小，衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力主要由月球引力提供，選項D錯誤。 答案：C 7．(2012·浙江高考)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

8、周運(yùn)動。下列說法正確的是(　　) 圖2 A．太陽對各小行星的引力相同 B．各小行星繞太陽運(yùn)動的周期均小于一年 C．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)動的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值 解析：因各小行星到太陽中心的距離不同，皆大于地球到太陽中心的距離，根據(jù)萬有引力公式G＝m＝m()2r＝ma，知太陽對各小行星的引力不相同，各小行星繞太陽運(yùn)動的周期均大于一年，則選項A、B錯誤，由a＝和v2＝，r小，a大，r大，v小，則選項C正確，D錯誤。 答案：C 8．(2012·山東高考)2011年11月3日，“神舟八號”飛船與“天宮一

9、號”目標(biāo)飛行器成功實施了首次交會對接。任務(wù)完成后“天宮一號”經(jīng)變軌升到更高的軌道，等待與“神舟九號”交會對接。變軌前和變軌完成后“天宮一號”的運(yùn)行軌道均可視為圓軌道，對應(yīng)的軌道半徑分別為R1、R2，線速度大小分別為v1、v2。則等于(　　) A. B. C. D. 解析：“天宮一號”做勻速圓周運(yùn)動，萬有引力提供向心力，由G＝m可得v＝，則變軌前后＝，選項B正確。 答案：B 二、填空題(本題共1題，共12分把答案填在題中橫線上或按要求作答) 9．(12分)一艘宇航飛船飛近某一新發(fā)現(xiàn)的行星，并進(jìn)入靠近該行星表面的圓形軌道繞行數(shù)圈后，著陸于該行星上，宇宙飛船上備有以下實

10、驗器材： A．精確秒表一只 B．質(zhì)量為m的物體一個 C．彈簧秤一只 D．天平一架(包括砝碼一套) 已知宇航員在繞行及著陸后各做了一次測量，依據(jù)測量的數(shù)據(jù)，可以求出該星球的質(zhì)量M、半徑R。(已知引力常量為G) (1)兩次測量的物理量分別為________。 (2)兩次測量所選用的儀器分別為________。(用該儀器的字母序號表示) (3)用所測值求出星球質(zhì)量M、半徑R。 解析：(1)飛船繞行星表面運(yùn)行的周期T，著陸后質(zhì)量為m的物體的重力(等于F)。 (2)ABC (3)由＝mg′＝F得M＝ ① 由＝mR得M＝ ② 由①②得：M

11、＝，R＝。 答案：見解析 三、計算題(本題包括3小題，共40分。解答應(yīng)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) 10．(12分)我國月球探測計劃“嫦娥工程”已經(jīng)啟動，科學(xué)家對月球的探索會越來越深入。隨著“嫦娥一號”“嫦娥二號”探月衛(wèi)星的成功發(fā)射。嫦娥二期工程(“嫦娥三號”和“嫦娥四號”)預(yù)計將在2013年“軟著陸”月球。 (1)若已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，月球繞地球運(yùn)動的周期為T，月球繞地球的運(yùn)動近似看成勻速圓周運(yùn)動，試求出月球繞地球運(yùn)動的軌道半徑。 (2)若宇航員隨登月飛船登陸月球后，在月球

12、表面某處以速度v0豎直向上拋出一個小球，經(jīng)過時間t，小球落回拋出點(diǎn)。已知月球半徑為r0，萬有引力常量為G，試求出月球的質(zhì)量M月。 解析：(1)設(shè)月球繞地球運(yùn)動的軌道半徑為r，則由萬有引力定律和向心力公式得 G＝M月r()2，又mg＝G， 聯(lián)立以上兩式得r＝。 (2)設(shè)月球表面處的重力加速度為g月，由題意有v0＝g月，mg月＝G，聯(lián)立以上兩式得M月＝。 答案：(1) 　(2) 11．(12分)人類對宇宙的探索是無止境的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類可以運(yùn)送宇航員到遙遠(yuǎn)的星球去探索宇宙奧秘。假設(shè)宇航員到達(dá)一個遙遠(yuǎn)的星球，此星球上沒有任何氣體。此前，宇航員乘坐的飛船繞該星球表面運(yùn)行的周期為T

13、，著陸后宇航員在該星球表面附近從h高處以初速度v0水平拋出一個小球，測出小球的水平射程為L，已知萬有引力常量為G。 若在該星球表面發(fā)射一顆衛(wèi)星，那么發(fā)射速度至少為多大？ 解析：在星球表面繞星球做勻速圓周運(yùn)動時，有＝mR 在星球表面附近，有mg＝ 又有M＝ρ·πR3，解得R＝ 設(shè)星球表面的重力加速度為g，小球做平拋運(yùn)動，故有 h＝gt2/2　L＝v0t 解得g＝2hv02/L2 設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m1，最小發(fā)射速度為v 在星球表面附近G＝m1 又G＝m1g，則v＝ 聯(lián)立以上各式解得v＝ 答案： 12．(16分) 如圖3所示，質(zhì)量分別為m和M的兩個星球A和B在引力作用下都繞

14、O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，星球A和B兩者中心之間的距離為L。已知A、B的中心和O三點(diǎn)始終共線，A和B分別在O點(diǎn)的兩側(cè)。引力常量為G。 圖3 (1)求兩星球做圓周運(yùn)動的周期。 (2)在地月系統(tǒng)中，若忽略其他星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球A和B，月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為T1。但在近似處理問題時，常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動的，這樣算得的運(yùn)行周期記為T2。已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.98×1024 kg和7.35×1022 kg。 求T2與T1兩者平

15、方之比。(結(jié)果保留三位小數(shù)) 解析：(1)設(shè)兩個星球A和B做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑分別為r和R，相互作用的引力大小為F，運(yùn)行周期為T。由萬有引力定律得 F＝G ① 由勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律得 F＝mr()2 ② F＝MR()2 ③ 依題意有L＝R＋r ④ 由①～④得T＝2π 。 ⑤ (2)在地月系統(tǒng)中，由于地月系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)所圍繞的中心O不在地心，月球做圓周運(yùn)動的周期可由⑤式得出 T1＝2π ⑥ 式中，M′和m′分別是地球與月球的質(zhì)量，L′是地心與月心之間的距離。若認(rèn)為月球在地球的引力作用下繞地心做勻速圓周運(yùn)動，則G＝m′L′()2 ⑦ 式中，T2為月球繞地心運(yùn)動的周期。 由⑦得T2＝2π ⑧ 由⑥⑧得()2＝1＋， 代入數(shù)據(jù)得()2≈1.012。 答案：(1)2π 　(2)1.012