2018-2019學年高中物理 第三章 萬有引力定律及其應用章末檢測試卷 粵教版必修2.doc

第三章 萬有引力定律及其應用章末檢測試卷(三)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分，其中18題為單項選擇題，912題為多項選擇題)1在物理學理論建立的過程中，有許多偉大的科學家做出了貢獻關于科學家和他們的貢獻，下列說法正確的是()A卡文迪許通過實驗比較準確地測出了引力常數(shù)的數(shù)值B第谷通過對天體運動的長期觀察，發(fā)現(xiàn)了行星運動三定律C開普勒發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律D牛頓提出了“日心說”答案A【考點】物理學史的理解【題點】物理學史的理解2如圖1所示，火星和地球都在圍繞著太陽旋轉，其運行軌道是橢圓根據(jù)開普勒行星運動定律可知()圖1A火星繞太陽運行過程中，速率不變B地球靠近太陽的過程中，運行速率減小C火星遠離太陽過程中，它與太陽的連線在相等時間內掃過的面積逐漸增大D火星繞太陽運行一周的時間比地球的長答案D解析根據(jù)開普勒第二定律：對任意一個行星而言，它與太陽的連線在相同時間內掃過的面積相等，可知行星在此橢圓軌道上運動的速度大小不斷變化，地球靠近太陽過程中運行速率將增大，選項A、B、C錯誤根據(jù)開普勒第三定律，可知所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等，由于火星軌道的半長軸比較大，所以火星繞太陽運行一周的時間比地球的長，選項D正確【考點】開普勒定律的理解【題點】開普勒定律的理解32015年12月29日，“高分四號”對地觀測衛(wèi)星升空這是中國“高分”專項首顆高軌道高分辨率、設計使用壽命最長的光學遙感衛(wèi)星，也是當時世界上空間分辨率最高、幅寬最大的地球同步軌道遙感衛(wèi)星下列關于“高分四號”地球同步衛(wèi)星的說法中正確的是()A該衛(wèi)星定點在北京上空B該衛(wèi)星定點在赤道上空C它的高度和速度是一定的，但周期可以是地球自轉周期的整數(shù)倍D它的周期和地球自轉周期相同，但高度和速度可以選擇，高度增大，速度減小答案B解析地球同步衛(wèi)星若在除赤道所在平面外的任意點，假設實現(xiàn)了“同步”，那它的運動軌道所在平面與受到的地球的引力就不在一個平面上，且穩(wěn)定做圓周運動，這是不可能的，因此地球同步衛(wèi)星相對地面靜止不動，必須定點在赤道的正上方，選項A錯誤，B正確；因為同步衛(wèi)星要和地球自轉同步，即它們的T和都相同，根據(jù)Gmm2r，因為一定，所以r必須固定，且v的大小也固定，選項C、D錯誤【考點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應用【題點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應用42017年11月15日，我國又一顆第二代極軌氣象衛(wèi)星“風云三號D”成功發(fā)射，順利進入預定軌道極軌氣象衛(wèi)星圍繞地球南北兩極運行，其軌道在地球上空6501 500 km之間，低于地球靜止軌道衛(wèi)星(高度約為36 000 km)，可以實現(xiàn)全球觀測有關“風云三號D”，下列說法中正確的是()A“風云三號D”軌道平面為赤道平面B“風云三號D”的發(fā)射速度可能小于7.9 km/sC“風云三號D”的周期小于地球靜止軌道衛(wèi)星的周期D“風云三號D”的加速度小于地球靜止軌道衛(wèi)星的加速度答案C【考點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關系【題點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關系5如圖2所示為北斗導航系統(tǒng)的部分衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星的運動可視為勻速圓周運動下列說法錯誤的是()圖2A在軌道運行的兩顆衛(wèi)星a、b的周期相等B在軌道運行的兩顆衛(wèi)星a、c的線速度大小va<vcC在軌道運行的兩顆衛(wèi)星b、c的角速度大小b<cD在軌道運行的兩顆衛(wèi)星a、b的向心加速度大小aa<ab答案D解析根據(jù)萬有引力提供向心力，得T2，因為a、b的軌道半徑相等，故a、b的周期相等，選項A正確；因v，c的軌道半徑小于a的軌道半徑，故線速度大小va<vc，選項B正確；因，c的軌道半徑小于b的軌道半徑，故角速度大小b<c，選項C正確；因a，a的軌道半徑等于b的軌道半徑，故向心加速度大小aaab，選項D錯誤【考點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關系【題點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關系6國務院批復，自2016年起將4月24日設立為“中國航天日”.1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星“東方紅一號”，目前仍然在橢圓軌道上運行，如圖3所示，其軌道近地點高度約為440 km，遠地點高度約為2 060 km；1984年4月8日成功發(fā)射的“東方紅二號”衛(wèi)星運行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上設“東方紅一號”在遠地點的加速度為a1，“東方紅二號”的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉的加速度為a3，則a1、a2、a3的大小關系為()圖3Aa2>a1>a3 Ba3>a2>a1Ca3>a1>a2 Da1>a2>a3答案D解析衛(wèi)星圍繞地球運行時，萬有引力提供向心力，對于“東方紅一號”，在遠地點時有Gm1a1，即a1，對于“東方紅二號”，有Gm2a2，即a2，由于h2>h1，故a1>a2，“東方紅二號”衛(wèi)星與地球自轉的角速度相等，由于“東方紅二號”做圓周運動的軌道半徑大于地球赤道上物體做圓周運動的半徑，根據(jù)a2r，故a2>a3，所以a1>a2>a3，選項D正確，選項A、B、C錯誤【考點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比【題點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比7地球上站著兩位相距非常遠的觀察者，都發(fā)現(xiàn)自己的正上方有一顆人造地球衛(wèi)星相對自己靜止不動，則這兩位觀察者的位置及兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離是()A一人在南極，一人在北極，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等B一人在南極，一人在北極，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等C兩人都在赤道上，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等D兩人都在赤道上，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等答案D解析兩位相距非常遠的觀察者，都發(fā)現(xiàn)自己正上方有一顆人造地球衛(wèi)星相對自己靜止不動，說明此衛(wèi)星為地球同步衛(wèi)星，運行軌道為位于地球赤道平面內的圓形軌道，距離地面的高度約為36 000 km，所以兩個人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等，故D正確8.“嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿地月轉移軌道到達月球，在距月球表面200 km的P點進行第一次“剎車制動”后被月球捕獲，進入橢圓軌道繞月飛行，如圖4所示之后，衛(wèi)星在P點經過幾次“剎車制動”，最終在距月球表面200 km的圓形軌道上繞月球做勻速圓周運動用T1、T2、T3分別表示衛(wèi)星在橢圓軌道、和圓形軌道上的運行周期，用a1、a2、a3分別表示衛(wèi)星沿三個軌道運動到P點的加速度，則下面說法正確的是()圖4AT1T2T3 BT1T2T3Ca1a2a3 Da1a2a3答案A解析衛(wèi)星沿橢圓軌道運動時，半長軸的立方與周期的平方成正比，故T1T2T3，A項正確，B項錯誤不管沿哪一軌道運動到P點，衛(wèi)星所受月球的引力都相等，由牛頓第二定律得a1a2a3，故C、D項均錯誤【考點】衛(wèi)星的變軌問題【題點】衛(wèi)星的變軌問題9一些星球由于某種原因而發(fā)生收縮，假設該星球的直徑縮小到原來的四分之一，若收縮時質量不變，則與收縮前相比()A同一物體在星球表面受到的重力增大到原來的4倍B同一物體在星球表面受到的重力增大到原來的16倍C星球的第一宇宙速度增大到原來的4倍D星球的第一宇宙速度增大到原來的2倍答案BD解析在星球表面由重力等于萬有引力mgG可知，同一物體在星球表面受到的重力增大為原來的16倍，選項A錯誤，B正確由第一宇宙速度計算式v可知，星球的第一宇宙速度增大為原來的2倍，選項C錯誤，D正確【考點】三個宇宙速度的理解【題點】第一宇宙速度的理解10設地面附近重力加速度為g0，地球半徑為R0，人造地球衛(wèi)星的圓形軌道半徑為R，那么以下說法中正確的是()A衛(wèi)星運行的向心加速度大小為B衛(wèi)星運行的速度大小為C衛(wèi)星運行的角速度大小為D衛(wèi)星運行的周期為2答案ABD解析由Gma向，得a向G，又g0，故a向，A對又a向，v，B對，C錯T2，D對【考點】天體運動規(guī)律分析【題點】應用萬有引力提供向心力分析天體運動規(guī)律11一宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運動，飛船艙內有一質量為m的人站在可稱體重的臺秤上用R表示地球的半徑，g表示地球表面處的重力加速度，g表示宇宙飛船所在處的重力加速度，F(xiàn)N表示人對臺秤的壓力，則下列關系正確的是()Ag0 BgCFN0 DFNmg答案BC解析處在地球表面處的物體所受重力近似等于萬有引力，所以有mgG，即GMgR2，對處在軌道半徑為r的宇宙飛船所在處的物體，有mgG，即GMgr2，所以有gr2gR2，即g，B正確，A錯誤；當宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運動時，萬有引力提供向心力，飛船及飛船內物體處于完全失重狀態(tài)，所以對臺秤的壓力為零，C正確，D錯誤【考點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關系【題點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關系12為了探測X星球，載著登陸艙的探測飛船在以該星球中心為圓心、半徑為r1的圓軌道上運動，周期為T1，總質量為m1.隨后登陸艙脫離飛船，變軌到離星球更近的半徑為r2的圓軌道上運動，此時登陸艙的質量為m2，則()AX星球的質量為MBX星球表面的重力加速度為gC登陸艙在r1與r2軌道上運動時的速度大小之比為D登陸艙在半徑為r2軌道上做圓周運動的周期為T2T1答案AD解析探測飛船做圓周運動時有Gm1()2r1，解得M，選項A正確；因為星球半徑未知，所以選項B錯誤；根據(jù)Gm，得v，所以，選項C錯誤；根據(jù)開普勒第三定律，得T2T1，選項D正確【考點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關系【題點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關系二、計算題(本題共4小題，共52分，解答時應寫出必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13(12分)宇航員在某星球表面以初速度v0豎直向上拋出一個物體，物體上升的最大高度為h.已知該星球的半徑為R，且物體只受該星球的引力作用求：(1)該星球表面的重力加速度；(2)從這個星球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度答案(1)(2)v0解析(1)設該星球表面的重力加速度為g，物體做豎直上拋運動，由題意知v022gh，得g.(2)衛(wèi)星貼近星球表面運行，則有mgm，得vv0.【考點】萬有引力定律和其他力學問題的綜合應用【題點】萬有引力與其他力學的綜合問題14(12分)人們在太陽系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星，其質量約為地球質量的6.4倍已知一個在地球表面質量為50 kg的人在這個行星表面所受的重力約為800 N，地球表面處的重力加速度為10 m/s2.(1)求該行星的半徑與地球的半徑之比；(2)若在該行星上距行星表面2 m高處，以10 m/s的水平初速度拋出一只小球(不計任何阻力)，則小球的水平射程是多大？答案(1)21(2)5 m解析(1)在該行星表面處，有G行mg行，可得g行16 m/s2.在忽略行星自轉的情況下，物體所受的萬有引力等于物體所受的重力，得mg，有R2，故4，所以21.(2)由平拋運動規(guī)律，有hg行t2，xvt，故xv，代入數(shù)據(jù)解得x5 m.15(14分)“嫦娥一號”探月衛(wèi)星在空中的運動可簡化為如圖5所示的過程，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，經過發(fā)射軌道進入停泊軌道，在停泊軌道經過調速后進入地月轉移軌道，再次調速后進入工作軌道已知衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道運行的半徑分別為R和R1，地球半徑為r，月球半徑為r1，地球表面重力加速度為g，月球表面重力加速度為.求：圖5(1)衛(wèi)星在停泊軌道上運行的線速度大小；(2)衛(wèi)星在工作軌道上運行的周期答案(1)r(2) 解析(1)設衛(wèi)星在停泊軌道上運行的線速度為v，衛(wèi)星做圓周運動的向心力由地球對它的萬有引力提供，有Gm，且有Gmg，解得vr.(2)設衛(wèi)星在工作軌道上運行的周期為T，則有Gm2R1，又有Gm，解得T .【考點】天體運動規(guī)律分析【題點】應用萬有引力提供向心力分析天體運動規(guī)律16(14分)某航天員在一個半徑為R的星球表面做了如下實驗：取一根細線穿過光滑的細直管，細線一端拴一質量為m的砝碼，另一端連在一固定的測力計上，手握直管掄動砝碼，使它在水平面內做圓周運動，停止掄動細直管并保持細直管豎直砝碼繼續(xù)在一水平面繞圓心O做勻速圓周運動，如圖6所示，此時測力計的示數(shù)為F，細直管下端和砝碼之間的細線長度為L且與豎直方向的夾角為.圖6(1)求該星球表面重力加速度g的大小；(2)求砝碼在水平面內繞圓心O做勻速圓周運動時的角速度大?。?3)若某衛(wèi)星在距該星球表面h高處做勻速圓周運動，則該衛(wèi)星的線速度為多大？答案(1)(2)(3)R解析(1)砝碼在水平面內做勻速圓周運動，合力的方向沿水平方向，所以mgFcos 得g(2)由細線的拉力和重力的合力提供向心力，則Fsin m2Lsin ，則(3)在星球表面的物體有Gmg對衛(wèi)星，根據(jù)萬有引力提供向心力得m，聯(lián)立得vR .【考點】萬有引力定律和力學其他問題的綜合應用【題點】萬有引力定律與其他力學的綜合問題