2018-2019學(xué)年高中物理 第5章 萬有引力與航天章末檢測試卷 滬科版必修2.doc

第5章 萬有引力與航天章末檢測試卷(五)(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)1在物理學(xué)理論建立的過程中，有許多偉大的科學(xué)家做出了貢獻關(guān)于科學(xué)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量的數(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A2.如圖1所示，火星和地球都在圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，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(nèi)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：對每一個行星而言，太陽、行星的連線在相同時間內(nèi)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(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等由于火星的半長軸比較大，所以火星繞太陽運行一周的時間比地球的長，選項D正確3澳大利亞科學(xué)家近日宣布，在離地球約14光年的紅矮星wolf 1061周圍發(fā)現(xiàn)了三顆行星b、c、d，它們的公轉(zhuǎn)周期分別是5天、18天、67天，公轉(zhuǎn)軌道可視為圓，如圖2所示已知萬有引力常量為G.下列說法不正確的是()圖2A可求出b、c的公轉(zhuǎn)半徑之比B可求出c、d的向心加速度之比C若已知c的公轉(zhuǎn)半徑，可求出紅矮星的質(zhì)量D若已知c的公轉(zhuǎn)半徑，可求出紅矮星的密度答案D解析行星b、c的周期分別為5天、18天，均做勻速圓周運動，根據(jù)開普勒第三定律公式k，可以求解出軌道半徑之比，選項A正確；根據(jù)萬有引力等于向心力列式，對行星c、d，有Gma，故可以求解出c、d的向心加速度之比，選項B正確；已知c的公轉(zhuǎn)半徑和周期，根據(jù)牛頓第二定律，有Gmr，可以求解出紅矮星的質(zhì)量，但不知道紅矮星的體積，無法求解紅矮星的密度，選項C正確，D錯誤42015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(shè)計使用壽命最長的光學(xué)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(guān)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(zhuǎn)周期的整數(shù)倍D它的周期和地球自轉(zhuǎn)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(shè)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，因為地球同步衛(wèi)星相對地面靜止不動，所以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(zhuǎn)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5地球的某一極地衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動，其運行周期為8小時，則()A它的軌道平面一定與赤道平面在同一平面內(nèi)B它的軌道半徑是地球同步衛(wèi)星軌道半徑的C它運動的速度一定小于7.9 km/sD該衛(wèi)星處的重力加速度為9.8 m/s2答案C6天文學(xué)家如果觀察到一個星球獨自做圓周運動，那么就想到在這個星球附近存在著一個看不見的星體黑洞若星球與黑洞由萬有引力的作用組成雙星，以兩者連線上某點為圓心做勻速圓周運動，那么()A它們做圓周運動的角速度與其質(zhì)量成反比B它們做圓周運動的周期與其質(zhì)量成反比C它們做圓周運動的半徑與其質(zhì)量成反比D它們所需的向心力與其質(zhì)量成反比答案C解析由于該雙星和它們的軌道中心總保持三點共線，所以在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度必相等，即它們做勻速圓周運動的角速度必相等，因此周期也必然相同，A、B錯誤；因為它們所需的向心力都是由它們之間的萬有引力來提供，所以大小必然相等，D錯誤；由Fm2r可得r，C正確7若在某行星和地球上相對于各自的水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體，它們在水平方向運動的距離之比為2.已知該行星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的7倍，地球的半徑為R，由此可知，該行星的半徑約為()A.R B.R C2R D.R答案C解析物體平拋時水平方向滿足xv0t，所以；豎直方向由hgt2得g，因此.在星球表面物體所受的重力等于萬有引力，由g得2，又因為R2R，所以R12R，故選C.8.“嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)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3所示之后，衛(wèi)星在P點經(jīng)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、和圓形軌道的周期，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3AT1>T2>T3 BT1<T2<T3Ca1>a2>a3 Da1<a2<a3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T1>T2>T3，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9(多選)有一種衛(wèi)星的軌道是圓形，并且通過地球的南北極上空，這種衛(wèi)星稱為“極地衛(wèi)星”它繞地球運行周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，下面關(guān)于它的說法正確的是()A它每次從南向北經(jīng)過赤道上空時，都經(jīng)過地球上同一地點的上空B極地衛(wèi)星的軌道平面相對于太陽每天轉(zhuǎn)一圈C極地衛(wèi)星的軌道平面相對于地球每天轉(zhuǎn)一圈D極地衛(wèi)星的軌道平面相對于地球每天可以轉(zhuǎn)幾圈答案AC 10(多選)一些星球由于某種原因而發(fā)生收縮，假設(shè)該星球的直徑縮小到原來的四分之一，若收縮時質(zhì)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兩倍，選項C錯誤，D正確11(多選)“天宮一號”是我國第一個目標飛行器和空間實驗室已知“天宮一號”繞地球的運動可看做是勻速圓周運動，轉(zhuǎn)一周所用的時間約為90分鐘關(guān)于“天宮一號”，下列說法正確的是()A“天宮一號”離地面的高度一定比地球同步衛(wèi)星離地面的高度小B“天宮一號”的線速度一定比靜止于赤道上的物體的線速度小C“天宮一號”的角速度約為地球同步衛(wèi)星角速度的16倍D當宇航員站立于“天宮一號”內(nèi)不動時，他所受的合力為零答案AC 12(多選)宇宙中兩顆相距較近的天體稱為“雙星”，它們以兩者連線上的某一點為圓心做勻速圓周運動，而不至于因萬有引力的作用吸引到一起設(shè)兩者的質(zhì)量分別為m1和m2且m1>m2，則下列說法正確的是()A兩天體做圓周運動的周期相等B兩天體做圓周運動的向心加速度大小相等Cm1的軌道半徑大于m2的軌道半徑Dm2的軌道半徑大于m1的軌道半徑答案 AD解析 雙星繞連線上的一點做勻速圓周運動，其角速度相同，兩者之間的萬有引力提供向心力，所以兩者周期相同，故選項A正確；由F萬ma向可知，兩者的向心加速度不同，與質(zhì)量成反比，故選項B錯誤；由F萬m2r可知半徑與質(zhì)量成反比，故選項C錯誤，D正確二、計算題(本題共4小題，共52分，解答時應(yīng)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大??；(2)從這個星球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度大小答案(1)(2)v0解析(1)設(shè)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v2gh，得g.(2)衛(wèi)星貼近星球表面運行，則有mgm，得vv0.14(14分)“嫦娥一號”探月衛(wèi)星在空中的運動可簡化為如圖4所示的過程，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，經(jīng)過發(fā)射軌道進入停泊軌道，在停泊軌道經(jīng)過調(diào)速后進入地月轉(zhuǎn)移軌道，再次調(diào)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4(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(shè)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?qū)λ娜f有引力提供，有Gm，且有Gmg，由此得vr.(2)設(shè)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.15(12分)某星球的質(zhì)量約為地球的9倍，半徑約為地球的一半，若從地球上高h處平拋一物體，射程為60 m，則在該星球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，問：(g地取10 m/s2)(1)該星球表面的重力加速度g是多少？(2)射程應(yīng)為多少？答案(1)360 m/s2(2)10 m解析(1)根據(jù)Gmg得g.因為星球的質(zhì)量約為地球的9倍，半徑約為地球的一半，則36.則星球表面的重力加速度g星3610 m/s2360 m/s2.(2)根據(jù)hgt2得，t，知平拋運動的時間之比.根據(jù)xv0t知，水平射程之比.所以x星60 m10 m.16(14分)由于銀河系外某雙黑洞系統(tǒng)的合并，北京時間2016年2月11日，美國國家科學(xué)基金會(NSF)宣布人類首次直接探測到了引力波，印證了愛因斯坦的預(yù)言其實中國重大引力波探測工程“天琴計劃”也已經(jīng)于2015年7月份正式啟動，“天琴計劃”的其中一個階段就是需要發(fā)射三顆地球高軌衛(wèi)星進行引力波探測，假設(shè)我國發(fā)射的其中一顆高軌衛(wèi)星以速度v沿圓形軌道環(huán)繞地球做勻速圓周運動，其周期為T，地球半徑為R，引力常量為G，根據(jù)以上所給條件，試求：(1)地球的質(zhì)量M；(2)地球的平均密度(球體體積VR3)答案(1)(2)解析(1)地球衛(wèi)星做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律得Gm(Rh)，v，解得M(2)，地球體積V，解得.