高中物理 第六章 萬(wàn)有引力與航天章末檢測(cè)_第1頁(yè)
高中物理 第六章 萬(wàn)有引力與航天章末檢測(cè)_第2頁(yè)
高中物理 第六章 萬(wàn)有引力與航天章末檢測(cè)_第3頁(yè)
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1、學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專(zhuān)精第六章 萬(wàn)有引力與航天章末檢測(cè)一、選擇題(本題9個(gè)小題,每小題6分,共54分.15題為單項(xiàng)選擇題,69題為多項(xiàng)選擇題)1火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行,根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知()a太陽(yáng)位于木星運(yùn)行軌道的中心b火星和木星繞太陽(yáng)運(yùn)行速度的大小始終相等c火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的立方d相同時(shí)間內(nèi),火星與太陽(yáng)連線(xiàn)掃過(guò)的面積等于木星與太陽(yáng)連線(xiàn)掃過(guò)的面積解析:火星和木星在橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)行時(shí),太陽(yáng)位于橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上,故選項(xiàng)a錯(cuò)誤;由于火星和木星在不同的軌道上運(yùn)行,且是橢圓軌道,速度大小變化,火星和木星的運(yùn)行速度大小不一定相等,選項(xiàng)b錯(cuò)誤

2、;由開(kāi)普勒第三定律可知選項(xiàng)c正確;由于火星和木星在不同的軌道上,火星與太陽(yáng)連線(xiàn)在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等,但不一定等于相同時(shí)間內(nèi)木星與太陽(yáng)連線(xiàn)掃過(guò)的面積,選項(xiàng)d錯(cuò)誤答案:c2地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍,一飛行器位于地球與月球之間,當(dāng)?shù)厍驅(qū)λ囊驮虑驅(qū)λ囊Υ笮∠嗟葧r(shí),飛行器距月球球心的距離與月球球心距地球球心之間的距離之比為()a1:9 b9:1c1:10 d10:1解析:設(shè)月球質(zhì)量為m,則地球質(zhì)量為81m,地月間距離為r,飛行器質(zhì)量為m0,當(dāng)飛行器距月球球心的距離為r時(shí),地球?qū)λ囊Φ扔谠虑驅(qū)λ囊?,則gg,所以9,r10r,r:r1:10,故選項(xiàng)c正確答案:c3如圖所示,拉格

3、朗日點(diǎn)l1位于地球和月球連線(xiàn)上,處在該點(diǎn)的物體在地球和月球引力的共同作用下,可與月球一起以相同的周期繞地球運(yùn)動(dòng)據(jù)此,科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日點(diǎn)l1建立空間站,使其與月球同周期繞地球運(yùn)動(dòng)以a1、a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小,a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小以下判斷正確的是()aa2a3a1 ba2a1a3ca3a1a2 da3a2a1解析:空間站和月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期相同,由a2r知,a2a1;對(duì)地球同步衛(wèi)星和月球,由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得mrma,因t同步t月,則r同步a2,故選項(xiàng)d正確答案:d4(2016天津理綜3)我國(guó)即將發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室,之后發(fā)射“神舟十一號(hào)

4、飛船與“天宮二號(hào)”對(duì)接假設(shè)“天宮二號(hào)”與“神舟十一號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接,下列措施可行的是()a使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接b使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船對(duì)接c飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速,加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接d飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速,減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接解析:若使飛船與空間站在同一軌道上運(yùn)行,然后飛船加速,所需向心力變大,則飛船將脫離原軌道而進(jìn)入更高的軌道,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)a錯(cuò)誤;若使飛船

5、與空間站在同一軌道上運(yùn)行,然后空間站減速,所需向心力變小,則空間站將脫離原軌道而進(jìn)入更低的軌道,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)b錯(cuò)誤;要想實(shí)現(xiàn)對(duì)接,可使飛船在比空間試驗(yàn)室半徑較小的軌道上加速,然后飛船將進(jìn)入較高的空間試驗(yàn)室軌道,逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室后,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)c正確;若飛船在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑較小的軌道上減速,則飛船將進(jìn)入更低的軌道,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)d錯(cuò)誤答案:c5冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng),質(zhì)量比約為7:1,同時(shí)繞它們連線(xiàn)上某點(diǎn)o做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由此可知,冥王星繞o點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的()a軌道半徑約為卡戎的b角速度大小約為卡戎的c線(xiàn)速度大小約為卡戎的7倍d向心力大小約為卡戎的7倍

6、解析:冥王星與卡戎間的引力提供它們運(yùn)動(dòng)的向心力,向心力相等,d項(xiàng)錯(cuò);雙星系統(tǒng),角速度相等,b項(xiàng)錯(cuò) 設(shè)冥王星質(zhì)量為m,軌道半徑為r1,卡戎質(zhì)量為m,軌道半徑為r2,兩星間距離為r。 對(duì)于冥王星:gmm/r2m2r1, 對(duì)于卡戎星:gmm/r2m2r2, 由/可得:r1/r2m/m1/7,所以,a項(xiàng)對(duì) 線(xiàn)速度vr,同樣可推知c項(xiàng)錯(cuò)答案:a6俄羅斯正在建造新一代探月飛船,計(jì)劃在2029年實(shí)現(xiàn)載人登陸月球表面已知引力常量g、月球中心到地球中心的距離r和月球繞地球運(yùn)行的周期t,僅利用這三個(gè)數(shù)據(jù),可以估算出的物理量有()a月球的質(zhì)量b地球的質(zhì)量c地球的半徑d月球繞地球運(yùn)行速度的大小解析:由天體運(yùn)動(dòng)的受力特

7、點(diǎn)得gmr,可得地球的質(zhì)量m.由周期和線(xiàn)速度的關(guān)系可得月球繞地球運(yùn)行速度的大小v。故選bd。答案:bd7如圖所示,一飛行器圍繞地球沿半徑為r的圓軌道1運(yùn)動(dòng)經(jīng)p點(diǎn)時(shí),啟動(dòng)推進(jìn)器短時(shí)間向前噴氣使其變軌,2、3是與軌道1相切于p點(diǎn)的可能軌道則飛行器()a變軌后將沿軌道3運(yùn)動(dòng)b相對(duì)于變軌前運(yùn)行周期變長(zhǎng)c變軌前、后在兩軌道上經(jīng)p點(diǎn)的速度大小相等d變軌前、后在兩軌道上經(jīng)p點(diǎn)的加速度大小相等解析:推進(jìn)器短時(shí)間向前噴氣,飛行器將被減速,故選項(xiàng)c錯(cuò)誤;此時(shí)有g(shù)m,所以飛行器將做向心運(yùn)動(dòng),即變軌后將沿較低軌道3運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)a正確;根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知,公轉(zhuǎn)周期將變短,故選項(xiàng)b錯(cuò)誤;由于變軌前、后在兩軌道上經(jīng)p點(diǎn)

8、時(shí),所受萬(wàn)有引力不變,因此加速度大小不變,故選項(xiàng)d正確答案:ad8在圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的國(guó)際空間站里,一宇航員手拿一只小球相對(duì)于太空艙靜止“站立于艙內(nèi)朝向地球一側(cè)的“地面上,如圖所示下列說(shuō)法正確的是()a宇航員相對(duì)于地球的速度介于7.9 km/s與11.2 km/s之間b若宇航員相對(duì)于太空艙無(wú)初速度釋放小球,小球?qū)⒗^續(xù)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)c宇航員不受地球的引力作用d宇航員對(duì)“地面”的壓力等于零解析:7.9 km/s是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度,也是衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度可見(jiàn),所有環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星、飛船等,其運(yùn)行速度均小于7。9 km/s,故a錯(cuò)誤;若宇航員相對(duì)于太空艙無(wú)初速度釋放小球,由于慣性,小

9、球仍具有原來(lái)的速度,所以地球?qū)π∏虻娜f(wàn)有引力正好提供它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力,即gm,故選項(xiàng)b正確;在太空中,宇航員也要受到地球引力的作用,選項(xiàng)c錯(cuò)誤;在宇宙飛船中,宇航員處于完全失重狀態(tài),故選項(xiàng)d正確答案:bd9三顆人造地球衛(wèi)星a、b、c繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,已知mambmc,則對(duì)于三顆衛(wèi)星,正確的是()a運(yùn)行線(xiàn)速度關(guān)系為vavbvcb運(yùn)行周期關(guān)系為tatbtcc向心力大小關(guān)系為fafbvbvc,選項(xiàng)a正確;由gmr得t2,所以tatbtc,選項(xiàng)b正確;由gman得ang,所以aaabac,又mambfb,fbfc,選項(xiàng)c錯(cuò)誤;三顆衛(wèi)星都繞地球運(yùn)行,故由開(kāi)普勒第三定律得,選項(xiàng)d

10、正確答案:abd二、非選擇題(本題3小題,共46分)10(14分)我國(guó)航天技術(shù)飛速發(fā)展,設(shè)想數(shù)年后宇航員登上了某星球表面宇航員從距該星球表面高度為h處,沿水平方向以初速度v拋出一小球,測(cè)得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離為l,已知該星球的半徑為r,引力常量為g.求:(1)該星球表面的重力加速度(2)該星球的平均密度解析:(1)小球在星球表面做平拋運(yùn)動(dòng),有l(wèi)vt,hgt2,解得g。(2)在星球表面滿(mǎn)足mg又mr3,解得.答案:(1)(2)11(16分)某星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的9倍,半徑為地球半徑的一半,若從地球表面高為h處平拋一物體,水平射程為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

11、,水平射程為多少?解析:平拋運(yùn)動(dòng)水平位移xv0t豎直位移hgt2解以上兩式得xv0由重力等于萬(wàn)有引力mgg得g所以2936x星x地10 m答案:10 m12(16分)為了與“天宮二號(hào)”成功對(duì)接,在發(fā)射時(shí),“神舟十一號(hào)宇宙飛船首先要發(fā)射到離地面很近的圓軌道,然后經(jīng)過(guò)多次變軌,最終與在距地面高度為h的圓形軌道上繞地球飛行的“天宮二號(hào)”完成對(duì)接,假設(shè)之后整體保持在距地面高度仍為h的圓形軌道上繞地球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)已知地球半徑為r0,地面附近的重力加速度為g.求:(1)地球的第一宇宙速度(2)“神舟十一號(hào)”宇宙飛船在近地圓軌道運(yùn)行的速度與對(duì)接后整體的運(yùn)行速度之比(用題中字母表示)解析:(1)設(shè)地球的第一宇宙速度為v,根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得:gm,在地面附近有g(shù)m0g,聯(lián)立以上兩式解得v。(2)

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