2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用章末檢測試卷 粵教版必修2.doc
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第三章 萬有引力定律及其應(yīng)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(xué)理論建立的過程中,有許多偉大的科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn),下列說法正確的是()A卡文迪許通過實驗比較準(zhǔn)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(xué)史的理解【題點】物理學(xué)史的理解2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(yuǎn)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:對任意一個行星而言,它與太陽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(shè)計使用壽命最長的光學(xué)遙感衛(wèi)星,也是當(dāng)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(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【考點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用【題點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用42017年11月15日,我國又一顆第二代極軌氣象衛(wèi)星“風(fēng)云三號D”成功發(fā)射,順利進(jìn)入預(yù)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(guān)“風(fēng)云三號D”,下列說法中正確的是()A“風(fēng)云三號D”軌道平面為赤道平面B“風(fēng)云三號D”的發(fā)射速度可能小于7.9 km/sC“風(fēng)云三號D”的周期小于地球靜止軌道衛(wèi)星的周期D“風(fēng)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(guān)系【題點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關(guān)系5如圖2所示為北斗導(dǎo)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vavcC在軌道運行的兩顆衛(wèi)星b、c的角速度大小bcD在軌道運行的兩顆衛(wèi)星a、b的向心加速度大小aaab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vavc,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ba1a3 Ba3a2a1Ca3a1a2 Da1a2a3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(yuǎn)地點時有Gm1a1,即a1,對于“東方紅二號”,有Gm2a2,即a2,由于h2h1,故a1a2,“東方紅二號”衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)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a2a3,所以a1a2a3,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(yuǎn)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(yuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)移軌道到達(dá)月球,在距月球表面200 km的P點進(jìn)行第一次“剎車制動”后被月球捕獲,進(jìn)入橢圓軌道繞月飛行,如圖4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(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(shè)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(yīng)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(nèi)有一質(zhì)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(guān)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g(shù)r2gR2,即g,B正確,A錯誤;當(dāng)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(nèi)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(guān)系【題點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關(guān)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(zhì)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(zhì)量為m2,則()AX星球的質(zhì)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(guān)系【題點】衛(wèi)星運動參量與軌道半徑的關(guān)系二、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;(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(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(xué)問題的綜合應(yīng)用【題點】萬有引力與其他力學(xué)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(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍已知一個在地球表面質(zhì)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(zhuǎn)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(jīng)過發(fā)射軌道進(jìn)入停泊軌道,在停泊軌道經(jīng)過調(diào)速后進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,再次調(diào)速后進(jìn)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??;(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,解得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 .【考點】天體運動規(guī)律分析【題點】應(yīng)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(xì)線穿過光滑的細(xì)直管,細(xì)線一端拴一質(zhì)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(nèi)做圓周運動,停止掄動細(xì)直管并保持細(xì)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(xì)直管下端和砝碼之間的細(xì)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(nèi)繞圓心O做勻速圓周運動時的角速度大小;(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(nèi)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(xì)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(xué)其他問題的綜合應(yīng)用【題點】萬有引力定律與其他力學(xué)的綜合問題- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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